PA1-
计算机系统基础
计算机系统基本结构和功能
冯诺依曼结构
计算机的五个基本部件:运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备
- 存储器 : 存放数据,存放指令
- 控制器 : 能自动取出指令来执行
- 运算器 : 应能进行四种基本算数运算,并且也能进行一些逻辑运算和附加运算
- 操作人员通过输入设备和输出设备和主机进行通信
每条指令由操作码和地址码两部分组成.操作码指出操作类型,地址码指出操作数的地址.
CPU | 中央处理器 | PC | 程序计数器 | MAR | 存储器地址寄存器 |
---|---|---|---|---|---|
ALU | 算数逻辑部件 | IR | 指令寄存器 | MDR | 存储器数据寄存器 |
GPRs | 通用寄存器组 |
计算机的执行过程
- 执行前:
数据和指令事先存放在存储器中,每条指令和每个数据都有地址, 指令按序存放,指令由OP(操作码)、ADDR(地址码)字段组成,程序起始地址置PC
- 开始执行
- 第一步:根据PC取指令
- 第二步:指令译码
- 第三步:取操作数
- 第四步:指令执行
- 第五步:回写结果
- 第六步:修改PC的值
- 继续执行下一条指令
程序执行
Hello程序的数据流动过程
数据经常在各存储部件间传送。故现代计算机大多采用“缓存”技术
所有过程都是在CPU执行指令所产生的控制信号的作用下进行的
不同层次语言之间的等价转换
ISA
SA指Instruction Set Architecture,即指令集体系结构,有时 简称为指令系统
•ISA是一种规约(Specification),它规定了如何使用硬件
–可执行的指令的集合,包括指令格式、操作种类以及每种操作对应的 操作数的相应规定;
– 指令可以接受的操作数的类型;
– 操作数所能存放的寄存器组的结构,包括每个寄存器的名称、编号、 长度和用途;
– 操作数所能存放的存储空间的大小和编址方式;
– 操作数在存储空间存放时按照大端还是小端方式存放;
– 指令获取操作数的方式,即寻址方式;
– 指令执行过程的控制方式,包括程序计数器(PC)、条件码定义等。
ISA是对硬件的抽象,所有软件功能都建立在ISA之上。
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