冯诺依曼计算机结构与存储器扩展

"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。