计算机原理扫盲

1 计算机系统

 CPU(运算器+控制器)，存储器，总线，输入输出。

 

2 运算器与运算方法

2.1计算机中数据表示

进制转换
定点数
浮点数
非数值数据表示(ASCII码等)
 

2.2定点浮点加减乘除,移位运算

运算器:(Arithmetic Logic Unit),二进制数据进行算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（与、或、非、移位）
 

3 控制器与指令系统

协调各部件工作,功能包括顺序控制,操作控制和时间控制

3.1顺序控制

保证程序指令执行完后正确读取下一条指令

3.2操作控制

执行指令产生指令所需的控制信号

3.3时间控制

将控制信号按照一定的时间顺序发送给相应部件,控制各个部件完成相应动作,实现指令功能
接口与输入输出

3.4 指令系统

3.4.1 定义

计算机所能执行的全部指令的合集

3.4.2 机器指令

机器指令形式上是一串二进制码,指令需要表示1操作,2对谁操作,3操作结果的去向(指令的操作对象)

3.4.3 机器指令组成

1操作码(OP),2地址码(A)

3.4.4 机器指令的几种形式

1零地址指令 OP

两种情况 1不需要操作对象,如停机指令,空操作指令  2需要一个对象,操作对象可以隐含,指令地址也隐含,如堆栈,累加器的操作指令(对应汇编中的隐式操作如RET等)

2单地址指令 OP|A

两种情况 1一个操作对象,操作对象不隐含,必须用一个地址码,如加加1指令,减1指令  2两个操作对象,一个对象隐含,通常指累加器,另一个对象用地址码表示

3双地址指令 OP|A1|A2

1 S—S 型指令:即存储器—存储器型指令，是指指令中两个操作对象都是存储器，用地址码A1 和A2进行表示， A1、A2 为主存地址。
2 R—R 型指令:即寄存器—寄存器型指令，是指指令中两个操作对象都是寄存器，用地址码R1 和R2进行表示， R1、R2 为寄存器地址。
3 R—S 型指令:即寄存器—存储器型指令，是指指令中两个操作对象一个是寄存器，一个是存储器，用地址码R 和A 进行表示， R 为寄存器地址，A 为主存地址。
在以上三种指令类型中，R—R 型指令在被执行过程中不需要访问存储器，执行速度最快，因此是双地址指令中最常用的一种指令格式，尤其在RISC 中，所有运算指令均为R—R 型指令。

4三地址指令 OP|A1|A2|A3

 (这里是否对于了汇编中寻址最多只能由3部分组成,基址,变址,常量)

3.4.5 地址码寻址方式

寻址方式定义

指令被执行的过程中，根据指令字中的地址码去寻找操作对象的方式.
如果地址码所表示的操作对象是数据信息，这样的操作对象称为操作数，对应的寻址方式为操作数寻址方式；如果地址码所表示的操作对象是指令信息，相应的寻址方式为指令寻址方式。
 

1 指令寻址方式

顺序寻址

顺序寻址方式是采用PC 增量的方式形成下一条指令地址。PC 称为程序计数器，是用来跟踪程序的执行并指向下一条将要被执行的指令。由于程序在内存中是连续存放的，当程序顺序执行时，PC 的内容加上一定的增量，便形成下一条将要被执行指令的地址，至于增量是多少，取决于指令所占存储单元的个数.

 

 跳转寻址

跳转寻址方式是指当程序发生转移时，下一条将要执行的指令地址不再是PC 的内容，而是根据转移指令字中的地址码A 去形成下一条将要执行的指令地址。

 

2 操作数寻址方式(略)

1 立即寻址
2 直接寻址
3 间接寻址
4 寄存器直接寻址
5 寄存器间接寻址
6 变址寻址
7 基址寻址
8 相对寻址
9 隐含寻址

3.4.6 指令类型

1 数据传送
2 算术运算
3 逻辑运算
4 串操作
5 转移(无条件转移,条件转移,调用,返回,中断)
6 输入输出
7 特权(系统开放,不提供给用户)
8 其他

4存储器

分为:主存储器,辅助存储器和高速缓冲存储器(Cache)
其中主存储器和Cache可以被CPU直接访问
 

 

5总线

 
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6并行处理，分布式