组成原理第1章绪论解读.ppt

冯·诺依曼机结构从本质有什么缺点，如何改进？ 冯·诺依曼机结构从本质上讲是采取串行顺序处理的工作机制，即使有关数据已经准备好，也必须逐条执行指令序列。提高计算机性能的根本方向之一是并行处理，因此，人们一直在谋求突破冯·诺依曼机结构的束缚。这主要表现在以下两个方面： (1)在冯·诺依曼机结构范畴内对传统冯·诺依曼机进行改造。例如采用多个处理部件 形成流水处理，依靠时间上的重叠提高处理效率；组成阵列机结构，形成单指令流多数据流，提高处理速度。这些改造已比较成熟，成为标准的计算机结构。比较活跃的研究是用多个冯·诺依曼机组成多机系统，支持并行算法结构。 (2)从根本上改变冯·诺依曼机的控制流驱动方式。例如，采用数据流驱动工作方式的 数据流计算机，只要数据已经准备好，有关指令就可并行执行。这是真正非冯·诺依曼化的计算机，它为并行处理开辟了新的前景。但由于控制的复杂性，仍处于实验探索之中。 1.4.1 存储程序工作原理 计算机的工作过程是执行程序的过程。程序是为求解特定问题而设计的指令序列，所以计算机的工作过程就是按照给定次序执行一系列指令的过程。按照存储程序工作原理，执行一条指令可以分为两个阶段进行：取指令和执行指令。于是计算机的工作过程也就是反复取指和执指的过程。 例如：要在某计算机上运算求两个正整数a、b的较大值， 即f=max（a，b）， 1.4.2 计算机的工作过程 解题步骤如下： 输入a和b这两个数； 执行a赋值给f； 判断，如果ba，则执行b赋值给f； 输出f； 结束。 1.4.2 计算机的工作过程 以虚拟机M5层，C语言为例来依据解题步骤编写程序。 main() {int a,b,f; //此指令的执行将在内存可用区域分配存储单元，用来 //装载相应数据。 scanf(“%d%d”,a,b); //CPU执行此指令的过程是：从输入设备 // （键盘）输入两个整数，通过数据总线 //传输给内存，按照分配的存储单元地址存入。 f=a; //CPU从内存中读取该指令执行，从a所对应存储单元中读 //取数据，再存入f所对应存储单元中。 if(ba) f=b; printf(“%d”,f); //CPU执行此指令的过程是：把f所对应存储单元中的 //数据输出到输出设备（如显示器）上。 } 1.4.2 计算机的工作过程 以虚拟机M4层，汇编语言程序为例来依据解题步骤编写程序。数据a存放在主存300AH单元；数据b存放在主存300BH单元；运算结果f存放在主存300CH单元。用汇编语言编写的程序如下（这里没有考虑输入输出）： 单元地址 单元内容 2000H MOV Al，[300AH] 2001H MOV BL，[300BH] 2002H MOV [300CH]，AL 2003H CMP BL，AL 2004H JG 2005H 2005H HLT 2006H MOV [300CH]，BL 2007H HLT 300AH a 300BH b 300CH 存结果f 1.4.2 计算机的工作过程 上述汇编语言源程序汇编为二进制代码形式的目标程序后，顺序存放到主存储器中。数据也以二进制代码形式存放在主存储器中。将程序首地址2000H送程序计数器PC，便启动了该程序的执行。 设数据ba，程序的执行过程如下： (1)取指令——PC的内容(2000H)送地址总线，主存2000H单元内容读入控 制器。PC的 内容自动增1。 执行指令——控制器译码所读取的(MOV AL，[300AH])指令，发出控制 信号，完成取 300AH单元中的内容a送寄存器AL的操作。 (2)取指令——PC的内容(2001H)送地址总线，主存200lH单元内容读入控 制器，PC的内容自动增1； 执行指令——控制器译码所取(MOV BL，[300BH])指令，发出控制信号，