【计算机组成原理笔记】1.1计算机系统简介

2023-10-31

1.1计算机系统简介


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计算机系统由硬件,软件两部分组成。
硬件是看得到摸得到的实体。如硬盘,显卡,主板等。
软件程序通常寄寓于各种媒体,如RAM,ROM,磁带,光盘等。

RAM:
随机存取存储器(英语:Random Access Memory,缩写:RAM),也叫主存,是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写(刷新时除外),而且速度很快,通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。RAM工作时可以随时从任何一个指定的地址写入(存入)或读出(取出)信息。它与ROM的最大区别是数据的易失性,即一旦断电所存储的数据将随之丢失。RAM在计算机和数字系统中用来暂时存储程序、数据和中间结果。
ROM
ROM是只读存储器(Read-Only Memory)的简称,是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中,并且资料不会因为电源关闭而消失。

计算机软件可分为两大类:系统软件和应用软件
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应用程序则是面向特定任务的程序。

计算机系统的结构层次

通过抽象可以得到如下模型,底层为上层提供了访问的接口,帮助上层实现自己的功能。
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从物理结构的角度,可以将计算机系统分成九层,计算机组成原理这门课程,主要关注逻辑层和微体系结构层的实现。
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软件的角度来看计算机系统的层次结构

一些概念
源程序:高级语言编写的程序。
目标程序:通过翻译程序将源程序翻译成的机器能识别的机器语言程序。
汇编语言:符号式的程序设计语言。用ADD,SUB,MUL,DIV等分别表示加减乘除等操作,并用符号表示指令或数据所在存储单元的位置。汇编语言通过汇编程序翻译为机器语言在实际机器上执行。
微程序:实际机器中的每一条机器指令翻译成一组微指令,微程序机器是对实际机器的分解。

  • 五级计算机系统的层次结构
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    硬件研究的主要对象为实际机器和微程序机器,而软件的研究对象主要是操作系统以上的各级虚拟机。
区别计算机体系结构和计算机组成

计算机体系结构(简称结构)是指计算机概念性的结构与功能,是使用机器语言的程序员所见到的计算机系统的属性,比如:指令集、数据结构、存储器寻址技术、I/O机理等抽象属性,这些对于高级语言程序员是透明的。而正是这些属性定义了计算机软硬件的交界面,是上层软件编写时与硬件交互的接口。
计算机组成(简称组成)是指如何实现上面那些计算机体系结构体现的属性,这里面包含了很多对于程序员来说是透明的硬件细节。
以指令系统为例,指令系统体现了机器的属性,这是结构的问题;而如何取指令,分析指令,取操作数,运算,送结果…这些关于实现一条指令的具体细节的问题是组成方面的问题。两台计算机的指令系统相同,则结构相同,但是这些指令的实现方式完全可能不同,即它们的组成方式不同。
再具体一些,一台机器有没有乘法指令的功能是一个结构问题,而这个乘法指令是用乘法电路实现还是连续相加的加法电路实现就是一个组成问题了。
无论是过去还是现在,区分计算机组成和计算机结构这两个概念都是至关重要的。比如一堆体系结构相同的机器,它们的组成却有很大的差异,有些成本高性能高,有些成本低性能相对不好,这就能满足不同客户需求。同时一种机器的体系结构可能多年不变,但组成随着计算机技术的发展不断改变,在这样的情况下,并不影响原来开发的软件的正常使用。

PS:本笔记是高教出版社的计组的学习笔记,是博主自己对课文的整理和理解,当然里面也会包括一些课本原话啦

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