ias计算机结构
计算机一级知识点：输入、输出设备
计算机一级知识点：输入、输出设备计算机一级知识点：输入、输出设备计算机一级分为DOS版和Windows版，考核应试者计算机基本知识和使用微机系统的初步能力。
以下是为大家分享的计算机一级知识点：输入、输出设备，供大家参考借鉴，欢迎浏览!2.1.4输入设备功能：向计算机输入命令、程序、数据等信息。
把这些信息转换为计算机能识别的二进制代码。
例：键盘Key Board、鼠标Mouse、扫描仪、手写板、麦克、照相机、摄像机、游戏操作杆、条形码阅读器、光学字符阅读器、触摸屏、光笔等。
2.1.5输出设备功能：将计算机处理后的各种内部格式信息转换为人们能识别的形式表达出来。
将计算机处理后的各种内部格式信息转换为人们能识别的'形式表达出来。
例子：显示器、打印机、绘图仪、音响等。
显示器：1)显示器的分类：显像管显示器CRT，液晶显示器LCD，LED显示器。
2)显示器主要性能：像素，分辨率，显示器存储器(显存)，显示器尺寸，14”,19”,21”等3)显卡，2，打印机：点阵式打印机，喷墨式打印机，激光打印机。
3，绘图仪，音频输出设备，视频投影仪等。
4，调制解调器，可以刻录的光盘刻录机等。
2.1.6 计算机的结构(1)直接连接：最直接的连接方式，ISA结构。
1952年，冯诺依曼 IAS(2)总线结构(Bus)总线：是一组连接各个部件的公共通信线。
三种总线：1)数据总线：传输数据信号的公共通路2)地址总线：传输地址信号的公共通路3)控制总线：除数控制信号的公共通路(3)，常见的总线类型(已经标准化)1) ISA2) PCI3) AGP4) EISA【计算机一级知识点：输入、输出设备】。
北航 计算机组成原理 第一部分：概述
2.1 无符号数和有符号数
❖有符号数
➢ 数的实例：+ 0.1010110， - 0.1101001，+ 1001.001， -1101101
❖ 机器数表示
➢ 数的正负问题：设符号位，“0”表示“正”，“1”表示“负”， 固定为编码的最高位
➢ 真值0怎么办：正零，负零 ➢ 小数点怎么办：固定小数点 （即 定点数）
操作数地址
11010101 10000100 01010001 10100000
❖程序：在此特指一段机器指令序列。
➢完成一定的功能，采用某种算法，具备一定的流程； ➢计算机按照程序所规定的流程和指令顺序，一条一条地执行指令，达到
完成程序所规定的功能的目的。
➢计算机采用程序计算器（Program Counter）来决定指令执行的顺序。
➢数的符号：正数、负数、零 ➢数的形态：整数、小数、小数点的性质； ➢数的绝对值
字符：字母A（ASCII码）
01000001
整数：65 小数：0.253906
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2.1 无符号数和有符号数
❖无符号数
➢ 数的编码中所有位均为数值位 ➢ 只能表示 >=0 的正整数 ➢ 16为无符号数的表示范围： 0 ~ 65535
L2 Cache
MBus
L64852 MBus control
M-S Adapter
SBus
SBus
DMA
SCSI Ethernet
SBus Cards
DRAM Controller
STDIO
serial kbd mouse audio RTC Floppy
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第一部分：概述
一． 计算机组成与结构简介
计算机体系结构基本概念
计算机体系结构基本概念计算机体系结构是指计算机系统中的各个组成部分之间的关系和交互方式。
它是计算机硬件与软件之间的接口，决定了计算机系统的工作方式、性能表现以及可扩展性。
本文将介绍计算机体系结构的基本概念和相关内容。
一、计算机体系结构的概述计算机体系结构是指计算机系统的结构组织，包括硬件和软件。
主要由计算机硬件、指令系统、运算方式和数据流组成。
计算机体系结构的目标是提供高性能、可靠性、可扩展性和高效能的计算机系统。
计算机体系结构的设计通常以指令集架构和微架构为基础。
二、指令集架构指令集架构是计算机体系结构中的一个重要概念。
它定义了计算机系统处理信息的方式。
指令集架构包括计算机的指令集、寄存器、数据类型和地址模式等。
根据指令集的不同，可以将计算机体系结构分为复杂指令集计算机（CISC）和精简指令集计算机（RISC）。
三、微架构微架构是指计算机体系结构的实现方式。
它包括处理器的内部结构、数据通路、控制流和存储相关的电路设计。
微架构的设计影响着计算机系统的性能和功能。
常见的微架构包括超标量、乱序执行和流水线等。
四、存储结构与存储器层级存储结构是指计算机系统中用于存储数据的层次结构。
存储器层级分为寄存器、高速缓存、内存和辅助存储器等。
不同层级的存储器具有不同的特点，如容量、速度和价格等。
存储结构的设计旨在提高计算机系统的访问速度和运行效率。
五、总线结构总线结构是计算机体系结构中连接各个组件的通信系统。
它包括地址总线、数据总线和控制总线等。
总线结构的设计影响着计算机系统的数据传输速度和可扩展性。
六、并行处理与多核技术并行处理是指多个处理器或计算单元同时执行指令，提高计算机系统的运行速度和性能。
多核技术则是将多个处理核心集成到同一个芯片上，实现并行运算。
并行处理和多核技术在高性能计算、科学计算和图像处理等领域得到广泛应用。
七、虚拟化技术虚拟化技术是指通过软件将计算机资源抽象为多个逻辑实体，实现多个操作系统和应用程序的隔离和共享。
计算机系统
1.内存
（3）高速缓冲存储器（Cache）
CPU在执行指令时，会将执行结果暂时放在CPU内部的存储器中，但存储器的容 量太小，有些数据必须存放在内存中，由于CPU的速度越来越快，但DRAM的速 度受到制造技术的限制无法与CPU的速度同步，因而经常导致CPU不得不降低速 度来适应。为了协调CPU与内存之间的速度，因此在CPU内集成了一个比内存小 而速度快的存储器，称为高速缓冲存储器Cache，由SRAM构成。 （4）内存储器的性能指标：容量和速度
（3）显示卡
显示卡也称显卡或显示适配器。显示卡的作用是在显示驱动程序的控制下， 负责接收CPU输出的显示数据、按照显示格式进行变换并存储在显存中，再把 显存中的数据以显示器所要求的方式输出到显示器。
2.1.4 输出设备
② 打印机
打印机是一种能够在纸上打印字符或图形的输出设备。打印 机的种类很多，按工作原理分为击打型和非击打型；按打印方式 分为点阵式打印机、喷墨打印机和激光打印机。 激光打印机(Laser printer)：激光打印机印制原理与复印机相 似，先用激光把要印的字符或图像照在感光鼓上，产生潜像， 然后吸附色粉再转印到纸上，经过加热固化，形成稳定的直观 字符和图像。 喷墨打印机(Ink-jet printer)：喷墨打印机是靠墨水 通过精细的喷头喷到纸面上产生字符和图像。 点阵打印机(Dot-matrix printer)：点阵打印机又名针式打 印机。点阵打印机通过有选择地驱动一个由针组成的阵列撞 击色带，靠针的压力把色带上的印油印在纸上。
触摸屏： 电阻式压力板、电磁式感应板、电容式触控板 电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外触摸屏、表面 手写输入设备： 声波触摸屏
2.1.5 输出设备
微型计算机常见的输出设备有显示器、打印机、绘图机和声音输 出设备等。 ① 显示器
北航计算机组成原理讲义-1
指令周期：指令执行的时间，包括取指令、
分析指令、执行指令所需的时间。
机器周期：指令周期按功能分成几个不同的
阶段，每个阶段所需的时间，称为一个机器
周期。比如取指周期，取数周期等。
节拍周期：也是时钟周期，微操作执行的时
间。
时钟脉冲信号：计算机系统的基本定时信号，
是其他时序信号的基准
一个指令周期 ＝ N 个机器周期
Memory）
•运算器＋控制器＝CPU（Central Process Unit）
计算机组成（2）
存储器
保存程序和数据 存储单元（bit, Byte, Word) 地址的概念（每一个字节单元一个唯一的地址） 存储器的工作方式：读、写 组成：存储体＋地址缓冲部件＋数据缓冲部件＋读写控制部件 存储器的层次：Cache ＋ RAM ＋ Disk ＋ Tape
L64852 MBus control
M-S Adapter
SBus
SBus
DMA
SCSI Ethernet
SBus Cards
STDIO
serial kbd mouse audio RTC
Floppy
计算机的工作原理
❖机器指令：计算机硬件可以执行的表示一种基本操作的 二进制代码。
➢指令格式：操作码 ＋ 操作数（操作数地址） ➢操作码：指明指令的操作性质 ➢操作数（地址）：指令操作数的位置（或操作数本身）
指令的执行过程：微操作
Q AC Q
Q 微Q操作：计算机可以完成的最基D 本
B的D操作，一条机器指令的执行可以
AND
AC + B
AC
解释为一系列的微操作的执行
A B 操AN作D 性质：对数据进行某种处ALU理
ComputerArchitecture计算机系统结构知识点详解
ComputerArchitecture计算机系统结构知识点详解Computer Architecture计算机系统结构1. Fundamentals of Computer Architecture 计算机系统结构的基本原理1.1 Layers of Computer System计算机的层次Application Language Machine M5 应⽤语⾔机High-Level Language Machine M4 ⾼级语⾔机Assembly Language Machine M3 汇编语⾔机Operating System Machine M2 操作系统机Conventional Machine M1 传统机Microprogram Machine M0 微程序机1. 每个层次执⾏相关的功能⼦集。
2. 每个层次要依赖于下⼀个低层去执⾏更原始的功能。
3. 这就将问题分解成更易处理的⼦问题。
4. 从M2到M5的层次是虚拟机。
5. 在传统机上的指令（算数、逻辑等）由微程序级的程序实现。
该程序是作为⼀个解释器，能理解⼀组简单的操作集合，称为微指令集。
1.2 Computer Architecture and Implementation计算机的系统结构和实现Computer Architecture 计算机系统结构Refers to those attributes of a system visible to a programmer, or those attributes have direct impact on logical execution of program.程序员可见，或者对程序执⾏有直接影响的属性Implementation 实现Two components: Organization and hardware. 两个组件:组织和硬件1. Organization(组织): includes high-level aspects of a computer’s design, such as: memory system, bus structure, internal CPU. 组织(组织):包括⾼级⽅⾯的计算机的设计,如:内存系统,总线结构、内部CPU。
计算机发展简史
第一节计算机发展简史第一代：真空管（电子管）1946～57年46年诞生第1台电子计算机ENIAC体积庞大，重30吨，有18000多个真空管组成，5000次加法/秒。
采用十进制表示/运算，其存储器由20个累加器组成，每个累加器可存10位十进制数，每一位数由10个真空管表示。
采用手动编程，通过设置开关和插拔电缆实现。
冯·诺依曼机45年冯·诺依曼（图灵也同时）提出“存储程序”思想，并于46年开始设计“存储程序”计算机，被称为IAS计算机。
“存储程序”思想：将事先编好的程序和原始数据送入主存中，然后启动计算机工作。
计算机能在不需操作人员干预的情况下，自动完成逐条取出指令和执行指令的任务。
特点：单CPU，运算器为PC和AC结构，定点运算，程序控制I/OIAS计算机1946年冯·诺依曼和他的同事在普林斯顿高级研究院开始设计一种新的程序存储计算机。
它被称为IAS计算机。
虽然直到1952年仍未完成，但它却是后来通用计算机的原型。
IAS计算机的一般结构，它包含5个部件:IAS计算机的结构IAS计算机的存储格式M:1000个字（地址位数≧10）；21条指令（操作码位数≧5）第二代：晶体管 1958～64年元器件：逻辑元件采用晶体管以外，其内存储器由磁芯构成，磁鼓与磁带成为外存储器。
特点：变址，浮点运算，多路存储器，I/O处理机，中央交换结构(非总线结构)。
软件：使用了高级语言，并提供了系统软件。
代表机种：IBM 7094和DEC PDP-1第三代：SSI/MSI 1965～71年元器件：逻辑元件与主存储器均由集成电路实现。
特点：微程序控制，Cache，虚拟存储器，流水线等。
代表机种： IBM 360和DEC PDP-8（大型/巨型机与小型机同时发展）IBM System/360系列计算机IBM公司于1964年研制成功引入了“兼容机”（或称为“系列机”）概念兼容机的特征：相同的或相似的指令集相同或相似的操作系统更高的速度更多的I/O端口数更大的内存容量更高的价格有些低端机指令集是高端机的一个子集，称为“向后兼容”。
isa指令的组成
isa指令的组成ISA指令集架构（Instruction Set Architecture）是一种规定了计算机体系结构中指令集的抽象机制。
ISA指令集定义了计算机能够执行的指令以及这些指令的格式、操作码和操作数等信息。
ISA指令集是计算机硬件和软件之间的重要接口，定义了二者之间的通信规约。
ISA指令的组成包括指令格式、操作码、操作数以及指令执行过程。
下面将对ISA指令的组成进行详细介绍。
1. 指令格式ISA指令的格式用于将指令的各个部分进行组合。
常见的指令格式包括固定长度指令格式和变长指令格式。
固定长度指令格式是指所有指令的长度都是固定的，指令的各个字段的位置和长度预先规定。
这种指令格式的优点是指令解析简单，但缺点是无法灵活地表达复杂的操作。
变长指令格式是指指令的长度根据需要动态变化，指令长度的变化通常由前缀字段或操作码字段中的某个位来决定。
这种指令格式的优点是能够编码更多的指令和参数，但解析指令的过程较为复杂。
2. 操作码操作码（Opcode）是指令中用来表示指令类型的字段。
操作码指定了计算机需要执行的操作，如加法、减法、乘法、移位等。
操作码位于指令的固定位置，以二进制形式表示。
操作码的长度决定了指令集能够支持的操作的数量。
ISA指令集通常会定义一组标准的操作码，供硬件和软件开发人员使用。
操作码的选择需要考虑到指令集的功能完备性、编码复杂度和执行效率等因素。
3. 操作数操作数（Operand）是指令中的数据字段，用于指定指令要操作的数据或寄存器。
操作数可以是立即数（Immediate）、寄存器（Register）、内存地址（Address）等。
立即数是直接指定的数值，通常用于算术和逻辑操作的常数或偏移量。
寄存器是存储和操作数据的硬件资源，指令可以使用寄存器进行数据的读取和写入。
内存地址是访问主存储器中特定数据的逻辑地址。
操作数的个数和类型取决于指令的需求。
不同的指令可以指定不同个数和不同类型的操作数。
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ias计算机结构
【IAS计算机结构】
IAS（Institute for Advanced Study）计算机结构是约翰·冯·诺依曼在1945年提出的一种计算机结构模型，被认为是现代计算机的先驱之一。
它的设计理念主要包括存储程序、使用存储器作为数据和指令的统一存储区、执行指令的控制单元以及算术逻辑运算单元等。
下面将逐步介绍IAS计算机结构的各个组成部分。
1. 存储程序：IAS计算机结构将程序和数据存储在同一个存储器中，即存储程序的概念。
这使得计算机能够按照顺序执行存储在内存中的指令，而不需要通过硬连线或开关进行手动切换。
这种设计带来了程序的灵活性和可重用性。
2. 存储器：IAS计算机结构采用统一的存储器，即指令和数据共享一个地址空间。
这种设计简化了计算机的指令和数据传输过程，提高了数据的访问效率。
IAS计算机的存储器以字（Word）为单位进行访问，每个字包含一个固定长度的二进制数。
3. 控制单元：IAS计算机结构的控制单元负责从存储器中读取指令，并解析指令的操作码和操作数。
控制单元还负责控制指令
的执行顺序，并根据指令的要求进行数据传输和运算。
IAS计算机的控制单元通常包含指令寄存器、程序计数器和程序状态字等组件。
4. 算术逻辑运算单元(ALU)：IAS计算机结构的ALU是执行算术运算和逻辑运算的核心部件。
它可以执行加法、减法、乘法、除法等数值运算，同时支持与、或、非等逻辑运算。
ALU通过操作数寄存器和结果寄存器与控制单元进行数据交换和计算。
总结起来，IAS计算机结构的特点是存储程序、统一存储器、控制单元和ALU的组合。
这种结构模型在计算机领域起到了开创性的作用，为现代计算机的发展奠定了基础。
它的思想和设计理念对于我们理解计算机的原理和实现过程，以及进行计算机体系结构的研究具有重要的参考价值。