计算机组成原理复习资料(学习课件整理版可自学使用).doc

一、本课程在计算机系统中的位置 一、课程目标 1、结构与原理掌握 建立计算机系统的整机概念； 掌握计算机各部件的组成原理与技术； 了解计算机系统组成与结构的新技术 2、分析与计算能力 掌握对组成与结构进行性能分析的方法； 通过量化计算，加深对组成原理的理解与掌握 3、应用与设计能力 通过实验，培养逻辑设计及理论指导实践的能力 二、课程内容组织 第1章 计算机系统概论 计算机的模型、硬件组成，计算机的工作过程、性能指标 第2章 数据的表示和运算 数据的编码及表示，定点及浮点运算方法，ALU结构与组成 第3章 存储系统 层次结构，RAM组成，主存、Cache、虚存的组成原理 第4章 指令系统 指令功能与指令格式，操作数存放及寻址方式，CISC/RISC 第5章 中央处理器 CPU的功能与结构、工作流程，指令执行过程，数据通路组织，CU的结构及组成，微程序控制器技术，指令流水技术计算机软件(指令串及数据) 计算机软件(指令串及数据) CU ALU 存储器 … 系统总线 I/O设备1 I/O接口1 I/O设备2 I/O接口2 I/O设备n I/O接口n 第6章 总线 概述，操作步骤，仲裁/定时方式，互连结构 第7章 I/O系统 组成，I/O设备，I/O接口，I/O方式(4种) 1、学习方法 建立整机概念，将所学知识点融合在一起； 从逻辑设计出发，分析多种方案的利与弊； 通过量化分析，加深对原理的掌握与理解。 2、学习效率 第1章 计算机系统概论 ◆ 计算机：按照内部存储的指令序列，对数字化信息进行自动高速处理、存储、传送、控制的装置。 ? 指令：指示计算机硬件完成某种功能的明确的命 ? 信息：有用的数据，有多种不同类型，其表现手段可以采用数字化形式或模拟量形式； ? 运算：包括算术运算和逻辑运算，要求自动与高速； ? 处理：对信息进行有哪些信誉好的足球投注网站、识别、变换，甚至联想、思考和推理等等。 ◆ 计算机的基本功能主要包括 ? 数据处理 ? 数据存储 ? 数据传送 ? 控制 ◆ 数据处理功能 ? 运算功能：算术运算功能和逻辑运算，应用于数值计算和非数值计算两个方面 ； 处理对象：数值、字符、图形、图像、声音和视频等。 ◆ 数据存储功能 主存储器：保存指令和数据； 辅助存储器：以文件的形式保存大量数据信息。 ◆ 数据传送功能 内部数据流动 ：CPU和主存以及CPU内部寄存器与运算器之间的数据流动； 外部数据传送：输入/输出（I/O）和计算机通信。 ◆ 控制功能 ? 控制器：产生各种基本操作信号并按某种时序发出以完成相应功能 ； ? 指令编码、指令系统：一台计算机的所有指令集合 。 1.1.1计算机系统的软硬件 *计算机系统的组成： 功能的实现方式— ①硬件具备数据的存储、传送及处理和过程控制功能 ②软件表示应用的数据处理及过程控制需求 └→程序(指令序列，硬件用不同指令表示不同功能) ③执行软件实现应用的数据处理及过程控制功能 *计算机系统组成的特性： 软件功能靠硬件实现，硬件性能靠软件反映 *计算机系统结构：机器语言程序员所看到的计算机属性 概念性结构和功能特性←┘ *计算机组成：实现计算机系统结构时所体现的计算机属性 *计算机实现：实现计算机组成时所体现的计算机属性 *相互关系： 计算机系统结构—确定软硬件功能分配及其界面特性； 计算机组成—逻辑实现系统结构的内容； 计算机实现—物理实现计算机组成的内容 举例 系统结构 计算机组成 计算机实现 乘法功能 是否有乘法指令 乘法器还是加法+移位 器件、电路 主存系统 最大容量、编址方式 速度保证、单体/多体 MEM总线 带宽 信号线数、时钟、传输方式 §1.2 计算机系统基本组成 一、冯·诺依曼模型计算机 *结构与组成： 由运算器、存储器、控制器、输入及输出设备组成， 以运算器为中心； 输入设备 输入设备 存储器 运算器 控制器 输出设备 注： 数据信息 指令信息 控制信息 状态信息 *数据表示与运算： 指令及数据均用二进制方式表示，运算亦采用二进制方式 *存储程序原理—程序存储方式： 指令及数据预先存