概论

计算机体系结构

• 指计算机系统属性，包括指令集，数据类型，存储器寻址技术，I/O机理等抽象属性。不同架构的计算机系统属性不同，如高级语言编程的程序员把IBM PC与RS6000两种机器看成是同一属性的机器，但是对汇编语言编程的程序员来说，这两种机器是完全不同的机器，因为这两种机器的属性完全不同。
  
• 指令格式=操作码+地址码，操作码包括取数，存数，加减乘除等。地址码表示操作数在存储器内的位置。
  
• 计算机体系结构没有定义底层的硬件实现，通常一个计算机体系结构有不同的硬件实现。如intel和amd公司的不同处理器都属于相同的x86体系结构。它们可以运行相同的程序，但是它们使用不同的底层硬件实现。现在有不同类型的体系结构，如x86,mips,sparc,powerpc等。
  

计算机组成

指如何实现计算机体系结构所体现的属性。如指令系统体现了机器的属性，但指令系统的实现，即如何取指令，分析指令，取操作数，运算，暂存结果等。因此，当两台机器指令系统相同时，只能人为他们具有相同的结构，如何实现其指令的功能，完全可以不同，即他们的组成是不同的。

冯诺依曼体系结构

特点

• 计算机由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备5大部件组成
• 指令和数据以同等地位存放于存储器中，并可按址寻址
• 指令和数据均用二进制表示
• 指令由操作码和地址码组成，操作码表示操作性质，地址码表示操作数在存储器中的位置
• 指令在存储器内按顺序存放，指令是顺序执行，也可根据运算结果或根据设定条件改变执行顺序
• 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成.

硬件框图

各部件功能

• 运算器 算术运算和逻辑运算，并将结果暂存在运算器内
• 存储器 存放数据和程序
• 控制器 控制，指挥程序和数据的输入，运行以及处理运算结果
• 输入设备 将人熟悉的信息转换为机器能识别的方式，如键盘，鼠标
• 输出设备 将运算结果转换成人熟悉的信息，如显示器输出，打印机输出

现代计算机

• 以存储器为中心
• 运算器和控制器集成在同一芯片，统称CPU (central processing unit)
• 输入设备和输出设备简称I/O设备，又可称为外部设备
• CPU与主存储器合起来为主机

各部件功能

• 算术逻辑单元 完成算术逻辑运算
• 控制单元 解释存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行指令
• I/O 设备 受CU控制，用来完成相应的输入输出操作

计算机硬件的主要技术指标

机器字长

指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。字长越长，数的表示范围越大，精度越高。也会影响机器的运算速度，如果CPU字长较短，运算位数较多的数据时，需要经过多次的取数据，运算才能完成。

存储容量

存储器的容量包括主存容量和辅存容量

运算速度

计算机运算速度与许多因素有关，如机器的主频，执行操作，主存速度(取数)。 现代计算机通常采用单位时间内执行指令的平均条数来衡量，并用MIPS(百万条指令每秒)作为计量单位。如某机器每秒能执行200万条指令，则为2MIPS。也可以用CPI(执行一条指令所需的时钟周期，机器主频的倒数)，或用FLOPS（浮点运算次数每秒）来衡量运算速度。