冯·诺依曼计算机结构与接口技术解析

"现代微机原理与接口技术 (杨全胜 著) 是一本关于微机原理和接口技术的教材，适用于东南大学的I/O课程，由专家杨全胜撰写。书中涵盖了计算机的基础知识和核心概念，包括冯·诺依曼体系结构、计算机的主要功能、计算机结构与组成的差异、计算机工作过程、以及计算机性能指标等。同时，书中的习题涉及数值转换，例如将不同基数的数值转换为按权展开式，以及二进制数与十进制数之间的转换。" 现代微机原理是研究计算机基本工作原理和内部结构的学科。冯·诺依曼在计算机领域的贡献主要体现在存储程序的概念，这一思想奠定了现代计算机的基础。存储程序意味着程序和数据都被存储在计算机的内存中，使计算机能够自动执行预先编写的指令，从而实现了数据处理和逻辑控制的高效结合。 计算机的主要功能包括数据传送、数据存储、数据处理和控制。这些功能分别由计算机的主要部件来实现：存储器用于存储数据和程序；运算器负责执行算术和逻辑运算；输入/输出部件是计算机与外部设备交互的桥梁；控制部件则协调整个系统的工作，确保指令的正确执行。 计算机结构与组成是两个紧密相关但有所区别的概念。计算机结构是指程序员看到的系统特性，如指令集、寄存器、数据类型表示等。而计算机组成则是指实现这些结构的具体硬件部件，包括电路设计、接口和存储器技术等。计算机结构决定了软件和硬件如何分配任务，而组成则关注硬件的物理实现。 计算机的工作过程可以概括为执行程序的过程。程序被加载到内存中，中央处理器（CPU）按照指令的顺序逐条执行，直到程序结束。理解这个过程的关键在于掌握指令的执行流程。 计算机的主要性能指标包括字长（影响数据处理能力）、主频（影响运算速度）、速度（通常用 MIPS 或 FLOPS 衡量）、主存容量（存储数据的大小）、RASIS 特性（可靠性、可用性、可扩展性、服务性和安全性）、以及兼容性（与其他系统或设备协同工作的能力）。 书中的习题练习了数值的基数转换，这是计算机科学中的基本技能。例如，将二进制数11011转换为十进制数，需要将每一位乘以2的相应幂次再求和。对于负数和小数部分，转换规则有所不同，需要特殊处理。这样的练习有助于加深对不同基数数字系统理解，并在实际编程中进行数据转换时提供基础。