电子科技大学计算机组成原理1计算机组成原理ppt课件.ppt

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1、计算机组成原理授课教师：纪禄平邮件：jlp0813163电子科技大学计算机学院课程内容简介：第一章概论4学时第二章计算机中的信息表示6学时第三章CPU子系统24学时第四章存储子系统8学时第五章I/O子系统8学时第六章输入/输出设备及I/O接口4学时第七章计算机硬件系统模型(自学)一、课程主要内容讨论计算机单机系统的硬件组成。即五大功能部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及相互连接构成整机的方法。强调两个层次的整机概念：CPU整机概念硬件系统整机概念紧紧抓住各部件之间的信息传送方式和传送途径。二、学习目的为培养同学们在分析、设计、开发计算机系统方面的能力打下坚实的基础。三

2、、教学特点1、以模型机为背景讨论基本原理，适当辐射实用机型。2、讨论硬件组成时，在寄存器级进行分析。四、教学安排（64课时，4节/周）教学思路：CPU主机计算机硬件系统五、成绩分布出勤、作业半期考试上机实验期末考试20分80选修课：《可编程逻辑设计》主要内容：计算机的基本概念系统硬件组成（主要部件、系统结构）计算机的性能指标第一章概论第一节计算机的基本概念电子计算机——一种能够自动高速精确地对数字信息进行加工处理存储与传送的电子设备。计算机的分类计算机从总体上来说分为两大类:模拟计算机和数字计算机。各自主要特点：模拟计算机：由模拟运算器件构成，处理在时间和数值上连续的

3、模拟量（如：电压、电流等）；数字计算机：由逻辑电子器件构成，处理离散的数字量。计算机的分类计算机分类数字计算机又可分为:专用计算机和通用计算机。专用机——是以快速、经济和高集成度为主要指标的特殊计算机，它是针对某一任务设计的计算机，但是它的适应性较差（如：工控机、IOP等）。通用机——适应性较高，但是牺牲了效率、速度和经济性。计算机分类按照计算机的体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模、机器价格和应用范围等条件，将计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机等。它们的结构规模和性能指标依次递减。随着超大规模集成电路的迅速发展，类型也会发生动态

4、变化。计算机分类通用计算机类别：1.1.1冯·诺依曼思想1.用二进制代码表示程序和数据；任何复杂的运算和操作都可转换成一系列用二进制代码表示的简单指令，各种数据则可用二进制代码来表示；2.计算机采用存储程序的工作方式；3.计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。将组成程序的指令和数据存储起来（称为存储程序），让计算机自动地执行有关指令，就可以完成各种复杂的运算操作（称为程序控制）。计算机硬件组成如后图所示;这些思想已成为现代计算机技术的理论基础。图计算机组成示意图控制器存储器运算器输出设备输入设备实心箭头——代表控制信号流向空心箭头——代表数据信号

5、流向编写程序输入程序存储程序输出结果执行指令将程序转换为指令序列图计算机的工作流程1.1.2信息的数字化表示1.在计算机中用数字代码表示各种信息二进制代码例1用数字代码表示数据5-5表示为0101表示为1101例2用数字代码表示字符AB表示为1000001表示为1000010例3用数字代码表示命令、状态启动停止正在工作工作结束表示为00表示为01表示为10表示为112.在物理机制上用数字信号数字型电信号例1用电平信号表示数字代码高电平1低电平高电平01例2用脉冲信号表示数字代码有脉冲无脉冲有脉冲101表示数字代码实现并行操作实现串行操作3.数字化方法表示信息的优点（1

6、）物理上易实现信息的表示与存储（2）抗干扰能力强，可靠性高（3）数值的表示范围大，精度高（4）可表示的信息类型广泛（5）能用数字逻辑技术进行处理1.1.3存储程序工作方式1.事先编制程序3.自动、连续地执行程序2.事先存储程序传统诺依曼机串行执行指令。对传统诺依曼机的改造：增加并行处理功能。第二节计算机系统的组织硬件——是指构成计算机系统的实体和装置之类的有形设备，是组成计算机系统的物质基础。软件——是指由硬件所表达的各种内在信息，包括数据与控制程序。因为它们是无形的东西，所以称为软件或软设备。1.2.1计算机的硬件系统组成运算器控制器主存储器输入设备输出设备总线和输

7、入输出接口高速缓存虚拟存储器(磁盘设备)（第3章）（第4章）（第5章）（第6章）CPU计算机的硬件计算机的一般组成结构为：运算器+存储器+控制器+输入/输出设备。主要功能部件1.CPU（CentralProcessingUnit）由运算器、控制器组成。（1）运算器1）功能：加工信息。2）组成：又称为算术逻辑单元ALU(ArithmeticLogicUnit)，用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作，它是CPU的执行部件。ALU是一种以全加器为核心的具有多种运算功能的组合逻辑电路。在运算中,当数的位数越多时,计算的精度就越高,但是位数越多,所需的电子