计算机体系结构是指根据属性和功能不同而划分的计算机理论组成部分及计算机基本工作原理、理论的总称。其中计算机理论组成部分并不单与某一个实际硬件相挂钩,如存储部分就包括寄存器、内存、硬盘等。
计算机体系结构是程序员所看到的计算机的属性,即计算机的逻辑结构和功能特征,包括其各个硬部件和软部件之间的相互关系。对计算机系统设计者,计算机体系结构是指研究计算机的基本设计思想和由此产生的逻辑结构;对程序设计者是指对系统的功能描述(如指令集、编制方式等)
计算机体系结构指软、硬件的系统结构,有两方面的含义:
一是从程序设计者的角度所见的系统结构,它是研究计算机体系的概念性结构和功能特性,关系到软件设计的特性;
二是从硬件设计者的角度所见的系统结构,实际上是计算机体系的组成或实现(参见[计算机组织]),主要着眼于性能价格比的合理性。
计算机体系结构主要研究软件、硬件功能分配和对软件、硬件界面的确定。
冯·诺依曼提出的计算机体系结构,奠定了现代计算机的结构理念。
计算机由 控制器(控制程序执行)、运算器(完成数据加工处理)、存储器(记忆程序和数据)、输入设备(输入数据和程序)、输出设备五部分组成(输出处理结果)。
运算器:运算器的处理对象是数据。
控制器:由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。
存储器:内存储器用来存放当前正在执行的数据和程序,但仅用于暂时存放程序和数据,关闭电源或断电,数据就会丢失。硬盘等外存储器能够长久存储数据。
输入设备:用于把原始数据和处理这些数据的程序输入到计算机中。
输出设备:用于数据的输出。它把各种计算结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。常见的有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。
计算机体系结构8种属性:
1.机内数据表示:硬件能直接辨识和操作的数据类型和格式
2.寻址方式:最小可寻址单位、寻址方式的种类、地址运算
3.寄存器组织:操作寄存器、变址寄存器、控制寄存器及专用寄存器的定义、数量和使用规则
4.指令系统:机器指令的操作类型、格式、指令间排序和控制机构
5.存储系统:最小编址单位、编址方式、主存容量、最大可编址空间
6.中断机构:中断类型、中断级别,以及中断响应方式等
7.输入输出结构:输入输出的连接方式、处理机/存储器与输入输出设备间的数据交换方式、数据交换过程的控制
8.信息保护:信息保护方式、硬件信息保护机制。