计算机组成原理：冯·诺依曼体制与存储程序工作方式

"计算机组成原理 第 1 章 概 论" 在计算机科学领域，计算机组成原理是理解计算机系统运作基础的关键部分。这一章主要涵盖了以下几个核心知识点： 1. 计算机的基本概念 - 冯·诺依曼体制是现代计算机设计的基础，它包括了使用二进制来表示程序和数据、存储程序的工作方式以及硬件的五个基本组成部分：存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。二进制系统用0和1来表示所有的信息，包括数值、字符、声音、图像和命令。 2. 信息的数字化表示 - 数字化表示是计算机处理信息的关键。无论是正数、负数、字符还是命令，都可以转化为二进制代码。例如，数字6可以表示为0110，字符A可以表示为1000001，而启动命令则可以表示为00。 - 信息的数字化有多个优点，如易于实现、高可靠性、广泛的表示范围、高精度、通用性强，以及能够利用数字逻辑技术进行处理。 3. 存储程序工作方式 - 在冯·诺依曼架构中，程序和数据都存储在存储器中，CPU按照预先存储的指令顺序自动执行。这使得计算机能够自动、连续地运行程序，无需人工干预。 - 对于传统的冯·诺依曼机器，指令通常是串行执行的，但为了提高效率，现代计算机可能通过增加并行处理功能来改进这一模式。 4. 计算机系统的组织 - 硬件系统是计算机的物理组成部分，包括CPU（中央处理器）、存储器、控制器、运算器、输入设备和输出设备。CPU是计算机的核心，它由运算器和控制器组成，负责执行程序和管理计算过程。 - 运算器，作为CPU的一部分，执行算术和逻辑运算，如加减乘除、比较和位操作。它包含通用寄存器、ALU（算术逻辑单元）等组件。 - 控制器负责产生控制命令，即微命令，协调整个计算机系统的操作。控制器的组成可能基于组合逻辑控制或微程序控制方式。 5. 存储器 - 存储器是计算机保存数据和指令的地方，分为内存（RAM）和外存（硬盘等）。内存用于临时存储当前运行程序的数据，而外存则用于长期存储信息。 通过理解这些基础知识，我们可以更深入地了解计算机如何接收、处理和输出信息，这对于理解和设计复杂的计算机系统至关重要。学习计算机组成原理有助于开发者、工程师和学生更好地优化系统性能、解决问题和开发新的计算机技术。