计算机组成教案一(概论)

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1、(一)存储器是计算机中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据指定的位置存入和取出信息。（1）按照用途来分：主存储器（内存）、辅助存储器（外存）内存：指主板上的存储部件，用来存放当前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存放程序和数据，关闭电源或断电，数据就会丢失。内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存（Memory）也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器

2、交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。外存：通常是磁性介质或光盘等，能长期保存信息。（2）组成介质主要采用半导体器件和磁性材料。l存储体：存放信息的实体最小单位为存储元，可以存储一个二进制代码。由若干的存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成存储体。存储体包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。刚刚提到的存储地址，如何根据存储地址找

3、到存储单元，这就需要讲到存储器的另外一个部分，即寻址系统。l寻址系统包括地址寄存器、译码器，主要功能是实现对存储单元地址的译码，找到所对应的存储单元。当CPU要访问存储器的时候，首先要把要访问的存储单元的地址送给地址寄存器，由地址寄存器把地址送到译码器进行译码，译码器经过译码后找到相应的存储单元，然后通过读写线路多该存储单元进行读写操作。l读写线路和数据寄存器（解决实际意义上的数据信息的输入输出）读写线路主要是完成对存储单元的读写操作。数据寄存器主要是用来暂时存放要读出和写入的数据。eg：如何向存储单元写入一个数据，读出一个数据。l控制线路从某种意义上讲，存储器的其他部件都是在控制线路

4、的工作下来完成的，也就是说：在什么时候根据地址寄存器中的地址进行译码，找到相应的存储单元？在什么时候通过读写线路写入或读出数据？这些都是由控制线路完成的，因为存储器与CPU的工作速度不同，因此存储器需要有自己的时序线路来产生读/写时序，用存储器自身产生的读写信号来控制读写操作。（3）讨论以上就是存储器的基本组成进行了简单的介绍，对于存储器这一部分的深入讨论我们主要放在第三章进行详细讲解。这一部分主要解决什么问题呢？我们首先来看一下：1、讨论存储单元的读写原理也就是说怎么向存储单元写入或读取数据（0101的二进制代码），它的基本读写原理是什么？这是我们主要要了解的。2、讨论存储器的逻辑设

5、计这块是我们这门课程的重点之一，主要讨论如何把若干个存储芯片连接起来，组成一个计算机可以访问的存储器。这是我们需要深入学习掌握的。(一)运算器设计运算器的初衷就是为了进行运算，包括美国的最早的人口普查、以及第二次世界大战时对导弹航程的计算等等，都需要计算，正是因为人们的这些需求，所以诞生了计算机，用它来进行各种运算处理。（1）功能：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）。（2）组成lALU：通过加法器实现运算操作（由全加器求和，由进位链传递进位信号），它的核

6、心就是一个加法器。加法器是怎么回事呢？我们来看下，将两个二进制数字相加，实际上是从两个层面上来实现的：一个求和，一个进位。举例子说明。所以我们说可以这样说算术逻辑运算部件的核心是加法器，而加法器由全加器求和，由进位链进位。l通用寄存器组：向ALU提供操作数，并存放运算结果。它是由若干个通用寄存器组成，它们的功能主要是用来向ALU提供操作数，然后送往ALU进行处理，通过移位器送出，或者送回通用寄存器把结果存放起来。l一对选择器：我们刚刚讲到了，通用寄存器是向ALU提供操作数，进行运算处理，那为什么还要在他们那之间加一对选择器呢？大家想想看。主要是因为，在运算处理过程中，ALU接受到的操作

7、数并不是只来自两个固定的通用寄存器，而是在多个通用寄存器中进行选择符合指令要求的操作数来进行加工处理的，因此在通用寄存器和ALU之间需要有一对选择器，来对通用寄存器组来进行选择。这是其中的一个方面，一对选择器还有一个功能就是选择控制条件，来实现各种运算。我们刚刚讲到，ALU的核心部件就是加法器，而加法器只能进行加法求和运算，但是如果要进行减法、乘法等怎么办？怎么通过ALU来实现各种运算？这就要求我们对操作数进行一定转换。而这个转换就是通过一对选