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计算机组成原理第1章ppt课件

目录contents计算机系统概述数字逻辑基础计算机中的数据表示运算方法与运算器指令系统与寻址方式存储系统与主存储器

01计算机系统概述

计算机的定义计算机是一种基于微处理器的智能电子计算机器，能够按照人们事先编好的程序，自动、高速地进行数值计算、信息处理、数据存储和传输等操作。计算机的发展计算机经历了从机械式计算机、电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机到超大规模集成电路计算机的五个发展阶段。计算机的定义与发展

包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，是计算机的物理基础。硬件系统包括系统软件和应用软件，是计算机的逻辑基础。软件系统是计算机处理的对象，包括数值数据、非数值数据和多媒体数据等。数据计算机系统的组成

计算机的工作原理存储程序原理计算机将程序和数据存储在存储器中，中央处理器从存储器中取出指令并执行，实现了自动、高速地运行程序。二进制原理计算机内部采用二进制数制，简化了计算机的结构和运算，提高了计算机的运算速度和可靠性。指令系统原理计算机的指令系统是一组规定好的基本操作命令，中央处理器通过执行这些指令来完成各种复杂的操作。

02数字逻辑基础

介绍二进制、十进制、十六进制等数制的基本概念及相互转换方法。数制的基本概念计算机中数的表示字符编码讲解计算机内部如何表示数值型数据，包括原码、反码、补码等表示方法。介绍ASCII码、Unicode等字符编码标准，以及计算机内部如何表示字符型数据。030201数制与编码

03逻辑函数的化简方法讲解如何运用逻辑代数的基本公式和定理，化简逻辑函数，得到最简与或表达式。01逻辑变量的基本概念讲解逻辑变量、逻辑函数等基本概念，以及逻辑代数的基本运算规则。02逻辑代数的基本公式和定理介绍逻辑代数的基本公式和定理，如德摩根定律、吸收律等，以及它们在化简逻辑函数中的应用。逻辑代数基础

介绍与门、或门、非门等基本逻辑门电路的工作原理和实现方法。基本逻辑门电路讲解与非门、或非门、异或门等复合逻辑门电路的工作原理和实现方法。复合逻辑门电路介绍逻辑门电路在数字电路中的应用，如组合逻辑电路的设计和实现等。逻辑门电路的应用逻辑门电路

03计算机中的数据表示

浮点数表示法用阶码和尾数表示实数，包括单精度和双精度浮点数。定点数表示法用固定数量的位数表示整数或小数，包括无符号数和有符号数。十进制数表示法用BCD码（Binary-CodedDecimal）表示十进制数。数值数据的表示

字符数据表示法用ASCII码、Unicode等编码方式表示字符。图像数据表示法用像素矩阵、矢量图形等方式表示图像。声音数据表示法用采样、量化、编码等方式表示声音。非数值数据的表示

奇偶校验码通过增加一位校验位，使得整个数据字中1的个数为偶数（偶校验）或奇数（奇校验）。海明码通过在数据字中增加多个校验位，利用异或运算实现多位错误的检测和纠正。循环冗余校验码（CRC）通过发送方和接收方约定一个生成多项式，对数据进行模2除法运算，将余数作为校验码附加在数据后面。接收方收到数据后，用同样的生成多项式去除，若余数为0，则认为数据正确；否则认为数据有误。数据校验码

04运算方法与运算器

定点数的概念定点数的表示方法定点数的加减运算定点数的乘除运算定点数的表示与运点数是指小数点位置固定不变的数，包括定点整数和定点小数。通常采用二进制补码形式表示，包括符号位和数值位。包括原码加减、补码加减等运算方法，需要处理溢出和进位等问题。包括原码乘除、补码乘除等运算方法，需要设计高效的算法和电路实现。

浮点数的概念浮点数的表示方法浮点数的加减运算浮点数的乘除运算浮点数的表示与运算浮点数是指小数点位置可以浮动的数，用于表示更大范围、更高精度的数值。需要进行对阶、尾数加减、规格化等步骤，同时处理溢出和舍入等问题。通常采用IEEE754标准表示，包括符号位、指数位和尾数位。需要设计高效的算法和电路实现，包括浮点乘法、浮点除法等。

实现各种算术逻辑运算，包括加减乘除、与或非等。运算器的功能包括算术逻辑单元（ALU）、累加器、寄存器等部件。运算器的组成需要考虑运算速度、功耗、面积等因素，采用先进的电路和工艺技术实现。运算器的设计针对特定应用进行优化，如SIMD（单指令多数据）技术、流水线技术等，提高运算器的性能和效率。运算器的优化运算器的组成与设计

05指令系统与寻址方式

指令格式与寻址方式概述指令格式指令由操作码和地址码两部分组成，操作码指明操作的性质，地址码表示操作数的地址或操作数本身。寻址方式确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法。指令周期取出并执行一条指令的时间，包括取指周期和执行周期。

立即寻址操作数就在指令中，紧跟在操作码后面，作为指令一部分存放在内存的代码段中，该操作数为立即