❶ 计算机组成原理eint
衡量一台计算机性能的优劣是根据多项技术指标综合确定的,既包括硬件的各种性能指标,又包括软件的各种功能。
第一章、计算机系统概论
1、计算机系统组成及性能:
计算机系统是由“硬件”和“软件”组成。
衡量一台计算机性能的优劣是根据多项技术指标综合确定的,既包括硬件的各种性能指标,又包括软件的各种功能。
计算机系统由硬件和软件两部分组成。
计算机系统性能由硬件和软件共同决定。
2、计算机系统5层层次结构:
为程序机器、传统机器、操作系统机器、汇编语言机器、高级语言机器
微程序机器和传统机器是物理机,其他是虚拟机。
3、冯诺依曼机器的主要特点:
计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成;
指令和数据存储再存储器中,并可以按地址访问;
指令和数据均以二进制表示;
指令由操作码和地址码构成,操作码指明操作的性质,地址码表示操作数在存储器中的位置;
指令在存储器内按顺序存放,通常按自动的顺序取出执行;
机器以运算器为中心,I/O设备与存储器交换数据也要通过运算器。(后来有以存储器为中心的计算机结构)
4、现代计算机组成图:
5、计算机储存单元:
存储单元:存储一个存储字并具有特定存储地址的存储单位;
存储字:一个存储单元中存放的所有的二进制数据,按照某个地址访问某个存储单元获取的二进制数据。
存储字长:存储字中二进制数据的位数,即按照某个地址访问某个存储单元获取的二进制数据的位数;
存储体:由多个存储单元构成的存储器件。
6、主存储器中的MAR和MDR:
MAR:存储地址寄存器,保存需要访问的存储单元地址。反映存储单元的个数。
MDR:存储数据寄存器,缓存读出/写入存储单元的数据。反映存储字长。
存储器的最大容量由MAR寄存器的位数和MDR寄存器的位数决定。
7、机器字长和存储字长:
机器字长:CPU一次能够处理的二进制数据的位数。
存储字长:按照某个地址访问某个存储单元获取的二进制数据的位数。
第二章、计算机系统
硬件结构主机CPUALU运算器CU控制器存储器主存(计算机的内存条)辅存(如磁盘等虚拟存储)I/O输入设备输出设备主要技术指标机器字长CPU一次能处理的数据位数存储容量存储容量=存储单元个数×存储字长运算速度单位时间执行指令的平均条数,MIPS(每秒百万指令条数)
软件系统软件用来管理整个计算机系统语言处理程序(编译器,模拟器等)操作系统(
❷ 要访问1g容量的存储器,一般需要几条地址线
要访问1g容量的存储器,一般需要30条地址线。
存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM),两者的功能有较大的区别,因此在描述上也有所不同。
存储器是许多存储单元的集合,按单元号顺序排列。每个单元由若干二进制位构成,以表示存储单元中存放的数值,这种结构和数组的结构非常相似,故在VHDL语言中,通常由数组描述存储器。
工作原理
存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。存储器可分为主存储器(简称主存或内存)和辅助存储器(简称辅存或外存)两大类。和CPU直接交换信息的是主存。
主存的工作方式是按存储单元的地址存放或读取各类信息,统称访问存储器。主存中汇集存储单元的载体称为存储体,存储体中每个单元能够存放一串二进制码表示的信息,该信息的总位数称为一个存储单元的字长。
存储单元的地址与存储在其中的信息是一一对应的,单元地址只有一个,固定不变,而存储在其中的信息是可以更换的。
指示每个单元的二进制编码称为地址码。寻找某个单元时,先要给出它的地址码。暂存这个地址码的寄存器叫存储器地址寄存器(MAR)。为可存放从主存的存储单元内取出的信息或准备存入某存储单元的信息,还要设置一个存储器数据寄存器(MDR)。
❸ 什么是存储单元的地址什么是存储单元的内容
地址为一个无符号整数,为了书写方便和编程,在源程序中常用十六进制数或符号来表示一个存储单元的地址。每一个单元的地址称为字节地址,任何相邻两个单元组成一个字地址,按编址原则约定用其中一个较小的地址来表示字地址。一个字由两个字节组成,则低字节对应低地址,高字节对应高地址。
存放在内存单元中的信息称为存储单元内容,按地址的表示类型,存储单元的内容分字节地址内容字地址内容和双字地址内容。
(3)存放要访问存储单元的地址扩展阅读
存储地址用十六进制数表示,而每一个存储器地址中又存放着一组二进制(或十六进制)表示的数,通常称为该地址的内容。存储单元的地址和地址中的内容两者是不一样的。前者是存储单元的编号,表示存储器总的一个位置,而后者表示这个位置里存放的数据。正如一个是房间号码,一个是房间里住的人一样。
如果机器字长等于存储器单元的位数,一个机器字可以包含数个字节,所以一个存储单元也可以包含数个能够单独编址的字节地址。例如一个16位二进制的字存储单元可存放两个字节,可以按字地址寻址,也可以按字节地址寻址。当用字节地址寻址时,16位的存储单元占两个字节地址。
❹ 为什么MAR的位数对应存储单元的个数
MAR用来存放的是地址,数据放在每一个存储单元里,而每一个存储单元有几位,地址是无法分辨出来的。比如说以8位为一个存储单元,地址001是一个存储单元,地址002是下一个存储单元,中间隔了8位;若以16位为一个存储单元,地址003是一个存储单元,地址004是下一个存储单元,中间隔了16位。
其次,地址是二进制表示,比如有16个存储单元,那么MAR只需要4位就能全部表示。比如地址为15的存储单元为1111,这里是从0个开始标记计算。
反过来,如果MAR有4位,就可以知道存储单元最多是16个。
❺ 存储器是由哪四部分组成每部分的作用是什么
存储器是由存储体、地址寄存器、地址译码驱动电路、读/写控制逻辑、数据寄存器、读/写驱动器等六个部分组成
存储体是存储器的核心,是存储单元的集合体
地址寄存器用于存放CPU访问存储单元的地址,经译码驱动后指向相应的存储单元。
译码器将地址总线输入的地址码转换成与其对应的译码输出线上的高电平或低电平信号,以表示选中了某一单元,并由驱动器提供驱动电流去驱动相应的读/写电路,完成对被选中单元的读/写操作。
读/写驱动器用以完成对被选中单元中各位的读/写操作,包括读出放大器、写入电路和读/写控制电路。
数据寄存器用于暂时存放从存储单元读出的数据,或从CPU输出I/O端口输入的要写入存储器的数据。
读/写控制逻辑接收来自CPU的启动、片选、读/写及清除命令,经控制电路综合处理后,发出一组时序信号来控制存储器的读/写操作。
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❻ 存储单元的地址的基本定义
单元地址:单元地址简称地址,在存储器中每个存储单元都有唯一的地址编号,称为单元地址。
在计算机中最小的信息单位是bit,也就是一个二进制位,8个bit组成一个Byte,也就是字节。一个存储单元可以存储一个字节,也就是8个二进制位。计算机的存储器容量是以字节为最小单位来计算的,对于一个有128个存储单元的存储器,可以说它的容量为128字节。
(6)存放要访问存储单元的地址扩展阅读:
一般应具有存储数据和读写数据的功能,以8位二进制作为一个存储单元,也就是一个字节。每个单元有一个地址,是一个整数编码,可以表示为二进制整数。
程序中的变量和主存储器的存储单元相对应。变量的名字对应着存储单元的地址,变量内容对应着单元所存储的数据。存储地址一般用十六进制数表示,而每一个存储器地址中又存放着一组二进制(或十六进制)表示的数,通常称为该地址的内容。
❼ 存储器由哪几部分组成,如何使用
存储器由存储体、地址译码器和控制电路组成。
1)存储体是存储数据信息的载体。由一系列存储单元组成,每个存储单元都有确定的地址。存储单元通常按字节编址,一个存储单元为一个字节,每个字节能存放一个8位二进制数。就像一个大仓库,分成许多房间,大仓库相当于存储体,房间相当于字节,房间都有编号,编号就是地址。
2)地址译码器将CPU发出的地址信号转换为对存储体中某一存储单元的选通信号。相当于CPU给出地址,地址译码器找出相应地址房间的钥匙。通常地址是8位或1 6位,输入到地址译码器,产生相应的选通线,8位地址能产生28=256根选通线,即能选通256字节。16位地址能产生216=65536=64K根选通线,即能选通64K字节。当然要产生65536根选通线是很难想象的,实际上它是分成256根行线和256根列线,256 X 256=65536,合起来能选通65536个存储单元。
3)存储器控制电路包括片选控制、读/写控制和带三态门的输入/输出缓冲电路。
①片选控制确定存储器芯片是否工作。
②读/写控制确定数据传输方向;若是读指令,则将已被选通的存储单元中的内容传送到数据总线上;若是写指令,则将数据总线上的数据传送到已被选通的存储单元中。
③带三态门的输入/输出缓冲电路用于数据缓冲和防止总线上数据竞争。数据总线相当于一条车流频繁的大马路,必须在绿灯条件下,车辆才能进入这条大马路,否则要撞车发生交通事故。同理,存储器的输出端是连接在数据总线上的,存储器中的数据是不能随意传送到数据总线上的。例如,若数据总线上的数据是“1”(高电平5V),存储器中的数据是“0”(低电平OV),两种数据若碰到一起就会发生短路而损坏单片机。因此,存储器输出端口不仅能呈现“1”和“O”两种状态,还应具有第三种状态“高阻"态。呈“高阻"态时,它们的输出端口相当于断开,对数据总线不起作用,此时数据总线可被其他器件占用。当其他器件呈“高阻"态时,存储器在片选允许和输出允许的条件下,才能将自己的数据输出到数据总线上。
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❽ CPU中的MAR MDR中英文全称是什么
MAR的英文全称为Memory Address Register,其中文名为地址寄存器。
MDR的英文全称为Memory Data Register,其中文名为数据寄存器。
MAR(地址寄存器)的作用是:用来存放预访问的存储单元的地址,其位数对应存储单元的个数。
MDR(数据寄存器)的作用是:是存储器数据寄存器,用来存放从存储体某单元取出的代码。
(8)存放要访问存储单元的地址扩展阅读:
计算机指令执行过程:
程序中第一条指令的地址置于PC 中,根据PC 取出第一条指令,经过译码、执行步骤等,控制计算机各功能部件协同运行,完成这条指令的功能,并计算下一条指令的地址。用新得到的指令地址继续读出第二条指令并执行,直到程序结束为止。
下面以取数指令(即将指令地址码指示的存储单元中的操作数取出后送至运算器的ACC 中)为例进行说明,其信息流程如下:
1、取指令:PC 一>MAR—>M—>MDR—>IR
根据PC 取指令到IR, 将PC 的内容送MAR, MAR 中的内容直接送地址线,同时控制器将读信号送读/写信号线,主存根据地址线上的地址和读信号,从指定存储单元读出指令,送到数据线上, MDR 从数据线接收指令信息,并传送到IR 中。
2、分析指令:OP(IR)—>CU 指令译码并送出控制信号。控制器根据IR 中指令的操作码,生成相应的控制信号,送到不同的执行部件。在本例中, IR 中是取数指令,因此读控制信号被送到总线的控制线上。
3、执行指令: Ad(IR)—>MAR—>M—>MDR—>ACC 取数操作。将IR 中指令的地址码送MAR, MAR 中的内容送地址线,同时控制器将读信号送读/写信号线从主存指定存储单元读出操作数,并通过数据线送至MDR, 再传送到ACC 中。
此外,每取完一条指令,还需为取下一条指令做准备,形成下一条指令的地址,即(PC)+1 —> PC 。