计算机组成 计算机组成原理知识点

计算机系统的奥秘

一、计算机系统的基石

计算机系统，如同一个精密的王国，由两大主要部分构成：硬件与软件。

在硬件系统中，我们找到了运算器，这个神奇的小助手负责所有的算术和逻辑运算。控制器则是这个王国的指挥大脑，统筹全局，确保每个部分都能协调运作。还有存储系统，包括我们随时可以调用的内存和长久保存数据的外存。输入设备让我们可以与计算机交流，如键盘、鼠标等。而输出设备则负责回应我们的需求，如显示器和打印机。

在软件的世界里，我们看到了满足各种特定需求的程序集合应用软件。而系统软件，如操作系统和语言处理程序，则是这个王国的基石，确保软件世界能够平稳运行。

二、冯诺依曼的杰作

现代计算机大多基于冯诺依曼的杰出构想设计。这个体系结构的特色在于其存储程序工作方式、五大硬件部件的组成、指令与数据在存储器中的平等地位等。每一条指令和操作数都是用二进制数表示的，简单而高效。

三、存储器的奥秘

计算机的记忆核心存储器，是我们不可忽视的部分。主存储器，即内存，是CPU可以直接访问的，它按照地址存取数据。辅助存储器，如硬盘和SSD等，则是我们的长期存储伙伴，虽然需要被调入内存后才能被CPU访问，但它们的容量巨大，可以保存我们的所有珍贵数据。

四、衡量计算机的力量

要评估计算机的性能，我们有一系列指标：吞吐量，衡量单位时间内处理的信息量；响应时间，从输入到产生响应的时间长短；主频或时钟周期，这是CPU的工作节拍；CPI，执行一条指令所需的平均时钟周期数；MIPS，每秒执行百万条指令数；以及FLOPS，每秒浮点运算次数。这些都是衡量计算机性能的重要指标。

五、计算机层次结构的

计算机系统如同一个多层次的结构，从机器语言层到应用软件层，每一层都有其独特的角色和任务。了解这些层次结构，有助于我们更深入地理解计算机系统的运作原理。

六、深入理解重要概念

让我们进一步了解几个重要概念：存储程序概念，即程序和数据预先存入主存，然后由计算机自动执行；总线结构，它是计算机各部件间的通信通道；指令执行过程，包括取指、译码、执行、访存和写回等步骤；以及硬件软件逻辑等价性，某些功能既可以用硬件实现也可以用软件实现。这些概念是理解计算机系统的基础。