1025116623_组成原理

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1、吉林大学远程教育学院1计算机组成原理主讲：刘子良2参考书目◎《计算机组成原理教程》科学出版社，1988年。白中英，韩兆轩◎《计算机组成与结构》清华大学出版社，1990年。王爱英计算机组成原理3计算机组成原理课程简介计算机组成原理是计算机科学与工程系所有专业的一门核心课程，它在先导课和后续课之间起着承上启下的和继往开来的作用。计算机组成原理教学具有知识面广、内容多、难度大、更新快的特点。本课程讲述计算机组成与结构方面的知识，包括：计算机系统概论、运算方法、运算器、存储系统、指令系统、处理器、系统总线、外围设备、输入输出系统。4《计算机

2、组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.1冯·诺依曼体制1.ENIAC概况1)数据表示——十进制2)工作存储器——只有20个单元，用于存放数据3)编程——先要人工对面板上6000多个电子开关进行机械定位，然后都转插线插头，插入与拨出方式来编制程序4)ENIAC共用18000多个电子管，6000多个继电器，耗电140KW，占地170平米，重30吨，运算速度5000次/秒。ENIAC可靠运行时间大概不超过20分钟。5《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.1冯·诺依曼体制2.冯·诺依曼体制1)引进存储程序概念2)计算机以运算器为核心的集

3、中式控制3)指令由操作码和地址码两部分组成，指令在计算机中最顺序执行的，并受PC的统一控制4)提出计算机系统应由：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。这些理论奠定了现代计算机的基本思想，在到目前为止，大多数计算机仍沿用这一体制，人们称其为冯·诺依曼体制。6《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成人们常提到的冯·诺依曼机与原始的以运算器为中心的冯·诺依曼机在结构上有很大的改进。现在已转向以存储器为中心的计算机组成方式。如图1.1所示。图1.1计算机基本组成框图运算器存储器控制器数据结果地址指令

4、输入设备输出设备反馈信息操作命令控制信号请求信号控制台控制信号请求信号7《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成从图1.1中我们可以看出，计算机一般由以下几部分组成：◎输入设备、存储器、运算器、控制器、输出设备五大部分◎运算器与控制器统称为中央处理机CPU◎习惯将输入设备、输出设备统称为I/O设备输入设备存储器运算器控制器输出设备I/O设备CPU8《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成1.2.1运算器基本结构功能：完成算术运算和逻辑运算的装置设置考虑：任意算术运算（加+、减-、乘*、除/

5、）都可以通过相加和移位来解决。举证：……这样一来，运算器的基本结构就确定下来，如图1.2所示。9《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成运算器由：加法器、移位门、寄存器组、输入选择门和数据总线组成。如图1.2所示。图1.2运算器结构框图移位门加法器选择门A选择门B来自数据总线通用寄存器组数据总线10《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成1.2.2存储器的基本结构功能：存放程序和数据装置，并满足计算机在执行过程中能够随机访问这些程序和数据。设置考虑（1）：存取数据一个一个地程序一条一条地如

6、何解决？取出参与操作设置一个存储体，并将存储体分成若干个单元。11《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成设置考虑（2）：访问按地址进行将第个单元赋予编码，表征该单元地址放于何处？设地址寄存器MARMemoryAddressRegister在地址寄存器和存储体之间是否加地址译码器呢？取决于地址给出方式直接给出编码给出->加地址译码器ADAddressDecode存（写入）取（读出）12《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成设置考虑（2）续：存、取存在两个问题。数据存放设置数据寄存器的MB

7、RMemoryBufferRegister区分加读写控制线路（R/W）控制于是，存储器的基本结构确定下来，如图1.3所示。13《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成图1.3存储器基本结构框图地址码地址寄存器地址译码器存储体0号单元1号单元4094号单元4095号单元代码缓冲寄存器数据或指令读令写令14《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成1.2.3控制器的基本结构功能：全机指挥机构，执行方式有如下三种，◎按规定的操作去执行◎自动地去执行◎有秩序地去执行下面，我们具体看一下各种执行方式。

8、15《计算机组成原理》主讲：刘子良第一章概论1.2计算机的基本组成◎按规定的操作去执行在指令中就指令执行过程而言取出指令存放？设指令寄存器IRInstructionRegister分析指令及译码过程设置操作码译码器ODC执行指令16《