计算机组成原理_第1讲：计算机组成概述-2张版.pdf

《计算机组成原理_第1讲：计算机组成概述-2张版.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、计算机组成原理（2012级）计算机组成原理课程组（刘旭东、肖利民、牛建伟、栾钟治）第一部分：概述一．计算机组成与结构简介1.计算机的基本组成2.计算机的层次结构3.总线结构二．计算机中数的表示1.无符号数和有符号数2.定点数、浮点数表示3.非数值数据的表示三．计算机的基本工作过程1.指令的含义2.程序的执行3.计算机最基本的操作与控制：微操作21.1计算机的基本组成∑硬件（Hardware）¾计算机的物理部分，可以实现计算机最基本的操作行为。∑软件（Software）¾使计算机实现各种功能的程序集合。包括系统软

2、件、应用软件两大类。31.1计算机的基本组成∑计算机的功能¾DataProcessing(数据处理)¾DataStorage（数据存储）¾DataMovement（数据移动，交换）¾Control（控制）∑计算机的功能结构41.1计算机的基本组成∑运算器：实现数据处理的部件¾完成最基本的算术逻辑运算¾ALU(ArithmeticandLogicUnit）＋Registers¾运算器与机器字长（字的概念）的关系¾运算器与机器性能指标：°MIPS：MillionsofInstructuionsPerSecond∑简

3、单运算器结构图51.1计算机的基本组成∑存储器：实现数据存储的部件¾保存程序和数据（二进制信息）¾存储体（多个存储单元组成）+控制电路¾存储字：每个存储单元存放的二进制代码¾存储字长：每个存储单元存放的二进制代码的位数¾存储容量：存储单元个数X存储字长，单位：bit,Byte,Word¾地址的概念：每一个字节单元拥有一个唯一的地址（索引）¾存储器的工作方式：读、写∑存储器结构简图61.1计算机的基本组成∑控制器：实现控制功能的部件¾提供各部件工作所需的控制信号，控制计算机其他部件协同工作¾指令部件（Instru

4、ctionRegister，InstructionDecoder）¾指令顺序控制（ProgramCounter）¾时序逻辑部件（Clock，Timer，SequencingLogic）¾控制信号生成部件（ControlSignalGeneratororControlMemory）¾Datapath＋Control＝CPU（CentralProcessUnit）orProcessor∑控制器结构简图71.1计算机的基本组成∑输入输出：实现数据交换的部件¾实现计算机内部与外界（其他系统或人类）的信息交换¾实现数据交

5、换的设备：输入设备、输出设备¾接口标准与接口部件∑计算机整体结构简图81.2计算机系统层次结构∑计算机的层次结构的演变高级语言虚拟机器M3（高级语言程序）虚拟机器M2汇编语言（汇编语言程序）机器语言实际机器M1（机器语言程序）91.2计算机系统层次结构∑三级层次结构的计算机系统虚拟机器M3将高级语言程序先翻译成汇编语言程序第三级（高级语言程序）或机器语言程序，再在M1或M2上运行虚拟机器M2第二级将汇编语言程序先翻译成机器语言（汇编语言程序）程序，然后在M1上运行第一级实际机器M1机器语言程序直接在M1上运行（

6、机器语言程序）101.2计算机系统层次结构temp=v[k];Higher-LevelLanguagev[k]=v[k+1];Program(e.g.C)v[k+1]=temp;CompilerLw$t0,0($2)Lw$t1,4($2)AssemblyLanguageSw$t1,0($2)Program(e.g.MIPS)Sw$t0,4($2)Assembler0000100111000110101011110101100010101111010110000000100111000110MachineLang

7、uage11000110101011110101100000001001Program(MIPS)01011000000010011100011010101111MachineInterpretationHardwareArchitectureDescription(e.g.blockdiagrams)ArchitectureImplementationLogicCircuitDescription(CircuitSchematicDiagrams)111.2计算机系统层次结构ApplicationsSoftw

8、arelayersofOSabstractionCompilerInstructionSetArchitecture（ISA）InstructionInput/ProcessingOutputDatapath&ControlHardwarelayersfordesignDigitalDesignabstractionCircuitDesign121.3计算机总线结构∑总线结构¾总线：符