简介
指令系统体现了机器的属性，属于计算机结构的问题；
但指令的实现，即如何取指令、分析指令、取操作数、运算、送结果等，属于计算机组成的问题。
计算机基本组成
冯诺依曼计算机——以运算器为中心
现代计算机——以存储器为中心
- 运算器：算术运算和逻辑运算，并将运算的中间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：将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式；
- 输出设备：将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式。
现代计算机可认为由三大部分组成
细化的计算机组成框图
主存储器
- 一个存储体由n个存储单元组成，一个存储单元包含k个存储元件；
- 每个存储元件寄存1位二进制代码：0或1；
- 一个存储单元可存储一串k位二进制代码，称这串二进制代码为一个存储字，k为存储字长；
- k通常为8/16/32等；
- 每个存储单元都有一个编号，称为存储单元的地址号；指令和数据都由存储单元地址号反映，因此，取一条指令和取一个数据的操作可视为相同；
- MAR: 存储器地址寄存器，存放欲访问的存储单元的地址，其位数对应存储单元的个数（MAR为10位，则有2^10 = 1 024个存储单元，记为1K）；
- MDR: 存储器数据寄存器，存放从存储体某单元取出的代码或准备往某存储单元存入的代码，其位数与存储字长相等；
- 1 指令字长/数据字长 = n 字节 = 8n 位二进制代码。
运算器
运算器至少包括3个寄存器和一个算术逻辑单元（ALU）
- ACC 累加器
- MQ 乘商寄存器
- X 操作数寄存器
控制器
工作过程：取指（命令存储器读出一条指令）->分析（对该指令分析，指出操作并指明操作数的地址）->执行（根据操作数所在地址以及指令的操作码完成某种操作）
组成部分：
- 控制器 PC：存放当前欲执行指令的地址
- 指令寄存器 IR：存放当前的指令，其内容来自MDR。IR中的操作码（OP(IR)）送至CU，记作 OP(IR)->CU，用于分析指令；其他地址码（Ad(IR)）作为操作数的地址送至存储器的MAR，记作 Ad(IR)->MAR
- 控制单元 CU：分析当前的指令所需要完成的操作，并发出各种微操作命令序列，用以控制所有被控对象
I/O：每一种I/O设备都由I/O接口与主机联系，它接收CU发出的各种控制命令，并完成相应的操作
计算机硬件的主要技术指标
- 机器字长：CPU一次能处理数据的位数，机器字长一般等于内部寄存器的大小，它决定了计算机的运算精度
- 指令字长：一个指令中包含二进制代码的位数
- 存储字长：一个存储单元存储二进制代码的长度，必须是字节的整数倍
指令字长一般都取存储字长的整数倍，如果指令字长等于存储字长的2倍，就需要2次访存来取出一条指令，因此取指周期是机器周期的2倍，若指令周期等于存储字长，则取指周期等于机器周期。
- 存储容量：主存容量位主存中存放二进制代码的总位数，即：存储容量 = 存储单元个数 * 存储字长；现代计算机中常以字节数描述容量大小，如：2M 位 = 2^21 位 = 2^21 / 2^3 字节 = 2^18 字节 = 256KB；辅存容量也常用字节数表示
- 运算速度：MIPS（百万条指令每秒）/CPI（执行一条指令所需时钟周期）/FLOPS（浮点运算次数每秒）