0854考研复试 综合面试速成（2）：计算机组成原理 Akira37.pdf

### 0854考研复试综合面试速成（2）：计算机组成原理 #### 一、计算机系统概述 **1. 冯诺依曼机和存储程序的概念** 冯·诺依曼提出的“存储程序”概念对现代计算机的发展具有里程碑意义。这种设计思想使得计算机能够自动连续地执行程序，其主要特征包括： - **五大组成部分**：计算机硬件系统包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。 - **指令和数据存储**：指令和数据以相同的形式存储在存储器中，且可以通过地址访问。 - **二进制编码**：指令和数据均采用二进制编码形式。 - **指令格式**：指令由操作码和地址码组成，前者表示操作类型，后者指明操作数的位置。 - **顺序执行**：指令在存储器中顺序排列，通常按顺序执行，但也可通过特定指令改变执行顺序。 - **中心化**：早期设计以运算器为中心，现代计算机则更侧重于存储器。 **2. 计算机的工作过程** 计算机的工作过程可以概括为三个基本步骤： - **程序装载**：将程序和初始数据加载到主存储器中。 - **编译**：将高级语言编写的源程序转换为可执行文件。 - **指令执行**：按照程序中指令的顺序，逐一执行指令。 **3. 编译与解释** 编程语言的执行方式有两种：编译和解释。 - **编译**：在执行前将程序转换为机器语言的文件，如.exe文件。一旦编译成功，除非源代码发生变化，否则无需再次编译。 - **解释**：在程序运行时逐行解释并执行代码，不生成目标程序。这种方式效率较低，适用于脚本语言等。 **4. 描述指令执行过程** 指令执行的过程涉及取指令、分析指令和执行指令几个阶段： - **取指令**：PC指向的地址被送到MAR，读取该地址处的指令并送入IR。 - **分析指令**：IR中的操作码被送至CU进行解码，生成控制信号。 - **执行指令**：根据指令的具体内容，执行相应的操作。 #### 二、指令执行实例解析 以取数指令为例，具体步骤如下： 1. **取指令**：PC中的地址被送至MAR，MAR的内容被送至地址线，同时发送读信号，从指定地址读取指令并送至MDR，最终送至IR。 2. **分析指令**：IR中的操作码被送至CU进行解码，生成控制信号。 3. **执行指令**：IR中的地址码被送至MAR，MAR的内容被送至地址线，同时发送读信号，从指定地址读取操作数并送至MDR，最终送至ACC。 每执行完一条指令，还需要更新PC的值以便获取下一条指令。 #### 三、计算机的主要性能指标 1. **机器字长**：指的是计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。字长通常等于内部寄存器的大小，决定了计算精度和数的表示范围。 2. **数据通路带宽**：指的是数据总线一次能并行传送的信息位数，直接影响数据传输速度。 3. **主频**：CPU内部时钟频率，决定计算机的运行速度。 4. **内存容量**：存储器的最大容量，决定了计算机可以处理的数据量大小。 5. **I/O吞吐率**：单位时间内输入输出设备的数据传输量，反映了计算机系统的I/O能力。 以上知识点涵盖了计算机组成原理的基础理论，对于理解计算机如何工作以及如何优化程序设计具有重要意义。