学习笔记计算机组成原理_名词解释

亦凉 2022-08-31 04:53 165阅读 0赞

### 一.计算机系统概述 ###

**中央处理器(CPU)**: 是计算机的核心部件，有运算器和控制器组成。

**算数逻辑单元(ALU)**: 用来进行基本的算术和逻辑运算，ALU最基本的部件是加法器

**数据通路**:是指指令执行过程中数据所流经的部件，其中包含各类运算部件。

**控制器**:用来对指令进行译码，生成相应的控制信号，以控制数据通路进行特定的操作.

**主存(内存)**:

**辅助存储器(辅存)**:系统运行时直接和主存交换信息的存储器。

**外设(I/O设备)**: 计算机中的输入输出设备，包括输入输出和外存储设备。

**设备控制器(I/O模块)**:通过I/O控制器或I/O适配器连接到主机上。

**系统软件**:包括有效、安全的使用和管理计算机以及开发和运行应用软件而提供的各种软件.介于计算机硬件与应用程序之间,包括操作系统、语言处理系统、数据库管理系统、各类实用程序.

**应用软件**:指专门为数据处理、科学计算、事务管理、多媒体处理、工程设计等应用所编写的各类程序.

**高级语言**:和底层计算机结构关联不大、是机器语言无关语言.

**汇编语言**: 机器语言的符号表示语言、通过简短的英文符号和二进制代码建立对应关系。

**机器语言**: 就是用二进制进行编码的机器指令，每条指令都是一个0/1序列，可读性差、不易记忆。

**机器级语言**: 和运行计算机底层结构密切相关，机器语言和汇编语言都是机器级语言。

**源程序**: 被翻译的程序

**目标程序**:翻译生成的程序。

**翻译程序**:把一种编程语言表示的程序转换为等价的另一种编程语言程序。

**编译程序**:也称编译器，用来将高级语言翻译成汇编语言或机器语言目标程序。

**解释程序**:也称解释器，用来将源程序中的语句按其执行顺序逐条用子程序进行解释，并最终转换成机器指令执行。

**汇编程序**: 也称汇编器，用来将汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序。

**操作系统**:主要用来管理整个计算机系统的资源、包括对它们进行调度、管理、监视和服务等、还提供计算机用户和硬件之间的人机交互界面、并对应用软件提供支持。

**语言处理系统**: 主要提供一个用于高级语言编程的环境，包括源程序编辑、翻译、调试、链接、装入运行等功能.

**最终用户**:使用应用程序完成特定任务的计算机用户。

**系统管理员**:利用操作系统等软件提供的功能对系统进行配置、管理、维护的操作人员。

**应用程序员**: 指使用高级编程语言编制应用软件的程序员,

**系统程序员**:指设计和开发系统软件的程序员。

**指令**:就是用0和1表示的一串0/1序列，用来指示CPU完成一个特定的基本操作.

**ISA**:指令集体系结构，定义了一台计算机可以执行的所有指令的集合。

**透明**:在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。

**响应时间**:从作业提交开始时间到作业完成所用的时间。

**吞吐率**：在单元时间内所完成的工作量。

**CPU执行时间**:包括两个部分，**用户cpu时间**：指真正用于运行用户程序代码的时间。**系统cpu时间**:指为了执行用户程序而需要cpu运行操作系统程序的时间.  
**CPU执行时间计算公式:**  
1.程序所含时钟周期数（程序所含指令条数×CPI）÷ 时钟频率  
2.程序所含时钟周期数（程序所含指令条数×CPI）× 时间周期  
程序所含时钟周期数=程序所含指令条数×CPI

**时钟周期**：节拍,时钟频率的倒数，机器基本操作的最小单元。

**时钟频率**: cpu的主频就是cpu时钟信号的时钟频率，是cpu时钟周期的倒数。单位通常为1MHz或1GHz,主频为1.0MHz表示每秒发生10的6次个时钟信号，等于1微秒。主频1.0Ghz表示每秒发生10的9次方个时钟信号，等于1纳秒。

**CPI**：表示执行一条指令所需的时钟周期数。

**基准程序**:

**MIPS**:平均每秒执行多少百万（10的6次方）条指令。

**MFLOPS**:用来表示浮点操作速度的指标，每秒所执行的浮点运算有多少百万次。

**峰值MIPS**：选取一组指令组合，使得到平均CPI最小，由此的得到的MIPS。

**PFLOPS**:衡量浮点操作速度的指标（10的15次方/秒）

### 二.数据的表示和运算 ###

**真值**: 机器数所代表的实际值,带符号的数。

**机器数**: 在计算机内部使用的、连同数的符号一起数码化的数称为机器数。

**数值数据**: 指有确定的值的数据。在计算及中有无符号数和有符号数。

**非数值数据**: 指在数轴上没有确定的值。像逻辑数据、西文字符、汉字字符等.

**无符号整数**: 当一个编码的所有二进位都用来表示数值时，该编码就是无符号数。

**带符号整数**: 在计算机内部对正、负号进行编码的数。有符号数又分为定点数和浮点数。定点数有定点整数和定点小数两种。现实世界中的整数在计算机内部由定点整数表示。现实世界中的实数在计算机内部由浮点数表示。

**定点数**: 是计算机中小数点固定在最左边或最右边的有符号数，有定点整数和定点小数两种。定点整数的小数点总是约定在数的最右边,主要用来表示现实世界中的整数和浮点数中的指数。定点小数的小数点总是约定在数的最左边，主要用来表示浮点数中的尾数。

**尾数**: 任意一个浮点数F 可写成：F=M x 2E 的形式，因而由两部分组成。这里，M称为浮点数的尾数，用一个定点小数来表示

**浮点数**: 浮点数是计算机中可以指定小数点在不同位置的有符号数。任意一个浮点数F可写成：F=M x 2E 的形式。这样，一个浮点数就可以有两个定点数表示，M称为浮点数的尾数，用一个定点小数来表示；E称为浮点数的指数或阶码，用一个定点整数来表示。

**阶和阶码**:

**溢出**：指数的值超出了数据编码所能表示的数据范围

**规格化数**: 在浮点数据编码中，为使浮点数具有唯一的表示方式所作的规定,规定尾数部分用纯小数形式，尾数的绝对值应大于1/R，即小数点后的第一位不为0

**左规**: 在浮点数运算中，当一个尾数的数值部分的高位出现0时，尾数为非规格化形式。此时，进行“左规”操作：尾数左移一位，阶码减1，直到尾数为规格化形式为止。

**右规**: 在浮点数运算中，当尾数最高有效位有进位时，发生尾数溢出。此时，进行“右规”操作：尾数右移一位，阶码加1，直到尾数为规格化形式为止。右规过程中，要判断是否发生溢出。此时，只要阶码不发生上溢，则浮点数不会溢出。

**ASCII码**: 目前计算机中使用最广泛的西文字符集及其编码，即美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange)，简称ASCII码。

**汉字输入码:**

**汉字内码**:

**字长**:

**大端方式**：

**小端方式**:

### 三.指令系统 ###

指令:  
操作码:  
地址码:  
程序计数器(pc):  
寻址方式:  
有效地址:  
立即寻址: 在指令中直接给出操作数本身，这种操作数成为立即数。  
直接寻址: 在指令中给出的地址码是操作数的有效地址，这种地址称为直接地址或绝对地址。  
间接寻址: 指令中给出的地址码是存放操作数有效地址的存储单元地址。  
寄存器直接寻址: 指令中的给出操作数所在的寄存器编号。操作数存储在寄存器中。因为寄存器的数量小于主存的存储单元数，所以寄存器编号比存储地址短，因此寄存器寻址方式的指令较短。采用这种寻址方式的操作数不需要访存，执行速度快。  
寄存器间接寻址: 指令中给出的地址码是一个寄存器编号，该寄存器中存放的是操作数的有效地址。寄存器间接寻址指令较短，需要访存。  
变址寻址: 变址寻址方式主要用于线性表之类的数组元素进行方便的访问，采用变址寻址方式时，指令中的地址字段A给出一个基准地址，例如，数组的起始地址，而数组元素相对于基准地址的偏移量在指令中明显或隐含的由变址寄存器I给出，变址寄存器的内容实际上相当于数组元素的下标，每个数据元素的有效地址而基准地址+变址寄存器的内容，即 EA=（I）变址寄存器内容 + A 基准地址  
变址寄存器:  
相对寻址:  
基址寻址:  
基址寄存器:  
通用寄存器:  
CISC: 复杂指令集体系结构  
RISC: 精简指令集体系结构

### 四.中央处理器 ###

指令周期:CPU取出到执行完一条指令的时间。