计算机组成原理唐朔飞高分笔记.docVIP

试卷内容结构数据结构45分计算机组成原理45分操作系统35分计算机网络25分

试卷题型结构单项选择题80分(40小题,每题2分)综合应用题70分

计算机体系结构(ComputerArchitecture)主要研究硬件和软件功能的划分，确定硬件和软件的界面，哪局部功能由硬件系统来完成，哪局部功能由软件系统来完成。

计算机组成原理(ComputerOrganization)是依据计算机体系结构，在确定且分配了硬件子系统的概念结构和功能特性的根底上，设计计算机各部件的具体组成，以及它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性，这点上说计算机组成原理是计算机体系结构的逻辑实现。

计算机实现(ComputerImplementation)是计算机组成的物理实现，包括中央处理器、主存储器、输入输出接口和设备的物理结构，所选用的半导体器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分，电源、冷却、装配等技术，生产工艺和系统调试等各种问题。总之，就是将完成逻辑设计的计算机组成方案转换成真实的计算机，也就是将满足设计、运行、价格等各项要求的计算机系统真正地制作并调试出来。

计算机组成原理

【考查目标】

1.理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理,组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念.

2.理解计算机系统层次化结构概念,熟悉硬件与软件间的界面,掌握指令集体系结构的根本知识和根本实现方法

3.能够运用计算机组成的根本原理和根本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算,分析,并能对一些根本部件进行简单设计.

一,计算机系统概述

(一)计算机开展历程

第一台电子计算机ENIAC诞生于1946年美国宾夕法尼亚大学.ENIAC用了18000电子管,1500继电器,重30吨,占地170m2,耗电140kw,每秒计算5000次加法.冯?诺依曼(VanNeumann)首次提出存储程序概念,将数据和程序一起放在存储器,使编程更加方便.50年来,虽然对冯?诺依曼机进行很多改革,但结构变化不大,仍称冯?诺依曼机.

一般把计算机的开展分为五个阶段:

开展阶段

时间

硬件技术

速度/(次/秒)

第一代

1946-1957

电子管计算机时代

40000

第二代

1958-1964

晶体管计算机时代

200000

第三代

1965-1971

中小规模集成电路计算机时代

1000000

第四代

1972-1977

大规模集成电路计算机时代

10000000

第五代

1978-现在

超大规模集成电路计算机时代

100000000

ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)电子数字积分机和计算机

EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)电子离散变量计算机

组成原理是讲硬件结构的系统结构是讲结构设计的

摩尔定律微芯片上的集成管数目每3年翻两番.处理器的处理速度每18个月增长一倍.

每代芯片的本钱大约为前一代芯片本钱的两倍

新摩尔定律全球入网量每6个月翻一番.

数学家冯·诺依曼(vonNeumann)在研究EDVAC机时提出了“储存程序”的概念.以此为根底的各类计算机通称为冯·诺依曼机.它有如下特点:

①计算机由运算器,控制器,存储器,输入和输出五局部组成

②指令和数据以同等的地位存放于存储器内,并可按地址寻访

③指令和数据均用二进制数表示

④指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置

⑤指令在存储器内按顺序存放

⑥机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成

图中各部件的功能

·运算器用来完成算术运算和逻辑运算并将的中间结果暂存在运算器内

·存储器用来存放数据和程序

·控制器用来控制,指挥程序和数据的输入,运行以及处理运行结果

·输入设备用来将人们熟悉的信息转换为机器识别的信息

·输出设备将机器运算结果转为人熟悉的信息形式

运算器最少包括3个存放器(现代计算机内部往往设有通用存放器)和一个算术逻辑单元(ALUArithmeticLogicUnit).其中ACC(Accumulator)为累加器,MQ(Multiplier-QuotientRegister)为乘商存放器,X为操作数存放器,这3个存放器在完成不同运算时,说存放的操作数类别也各不相同.

计算机的主要硬件指标

(4.a)主机完成一条指令的过程——以取数指令为例

(4.b)主机完成一条指令的过程——以存数指令为例

(二)计算机系