冯诺依曼计算机结构与存储器扩展
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更新于2024-07-12
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"本资源是关于计算机组成原理的教材课后习题解答,涉及存储器的容量计算、扩展以及冯诺依曼计算机体系结构的基本概念。"
计算机组成原理是计算机科学的基础,它涵盖了许多核心概念。在给定的资料中,提到了一个具有20位地址和32位字长的存储器,这种存储器能存储的信息量是存储单元个数乘以每个单元的字节数。由于每个存储单元的字长是32位(4字节),所以总存储容量是\(2^{20} \times 32\) bit,换算成字节(每8位为1字节)是\(2^{20} \times 4\) 字节,即1MB。
当需要构建这样的存储器时,如果使用512K×8位的SRAM芯片,需要进行字位扩展。4片512K×8位芯片可以组成512K×32位的存储组,完成位扩展。接着,为了达到1M×32位的存储器,需要将2个512K×32位的存储组进行字扩展,总共需要2组,所以总共需要8片芯片。对于芯片选择,由于进行了字扩展,所以只需要1位地址来区分这两组。
冯诺依曼计算机模型是现代计算机的基础,其主要设计思想是存储程序并按地址顺序执行。这一模型包括了存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分。其中,存储器用于存储程序和数据,运算器负责执行算术和逻辑运算,控制器则控制整个计算机系统的操作流程。
存储容量指的是存储器能够保存的二进制数据总量,通常以KB、MB等为单位。单元地址是识别存储器每个存储单元的唯一标识。数据字和指令字分别代表计算机处理的数据和执行的指令,它们都由二进制串表示。指令由操作码和操作数组成,而程序是由一系列指令构成的,用于解决特定问题。
在冯诺依曼体系中,指令和数据都存放在内存中,区分两者的关键在于执行阶段。取指阶段读取的是指令,执行阶段读取的是指令所需的操作数。内存是CPU可以直接访问的快速存储,而外存通常包含磁盘和光盘,数据读写速度较慢,但容量大。CPU是计算机的核心,由运算器和控制器组成,适配器则负责在主机与不同速度的外设间进行信息转换,以确保通信兼容。
这些基础知识对于理解计算机系统的工作原理至关重要,特别是在硬件设计、系统架构和软件开发等领域。
2015-05-30 上传
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慕栗子
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