计算机组成原理[完整版](罗克露)(全)原版

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1、主要内容：计算机的基本概念系统硬件组成（主要部件、系统结构）计算机的性能指标第一章概论第一节计算机的基本概念1.1.1冯·诺依曼思想1.用二进制代码表示程序和数据；2.计算机采用存储程序的工作方式；3.计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。1.1.2信息的数字化表示1.在计算机中用数字代码表示各种信息二进制代码例1用数字代码表示数据5-5表示为0101表示为1101例2用数字代码表示字符AB表示为1000001表示为1000010例3用数字代码表示命令、状态启动停止正在工作工作结束表示为00表示为01

2、表示为10表示为112.在物理机制上用数字信号数字型电信号例1用电平信号表示数字代码高电平1低电平高电平01例2用脉冲信号表示数字代码有脉冲无脉冲有脉冲101表示数字代码实现并行操作实现串行操作1.1.3存储程序工作方式1.事先编制程序3.自动、连续地执行程序2.事先存储程序传统诺依曼机串行执行指令。对传统诺依曼机的改造：增加并行处理功能。第二节计算机系统的硬件组成1.2.1主要功能部件1.CPU由运算器、控制器组成。（1）运算器1）功能：加工信息。2）组成：移位器ALU选择器通用寄存器组选择器移位器ALU选择器通用寄存器

3、组选择器ALU: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）。移位器ALU选择器通用寄存器组选择器通用寄存器组：提供操作数，存放运算结果。移位器ALU选择器通用寄存器组选择器选择器：选择操作数；选择控制条件，实现各种算法。移位器ALU选择器通用寄存器组选择器移位器：直接或者移位送出运算结果。3）讨论几种典型的运算器组成几种主要的运算方法（定、浮）（2）控制器1）功能：产生控制命令(微命令)，控制全机操作。2）组成：微命令发生器指令信息状态信息时序信号微命令序列微命令产生方式（指令执行控制方式）：3）讨论两种

4、控制器组成原理与控制机制；模型机的数据通路结构和指令执行过程。组合逻辑控制方式：微程序控制方式：由组合逻辑电路产生微命令由微指令产生微命令存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………2.存储器1）功能:存储信息。2）组成（主存储器）：存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………存储体:存放信息的实体。寻址系统：对地址码译码，选择存储单元。读/写线路和数据寄存器：完成读/写操作，暂存读/写数据。存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………控制线路：产生读/写时

5、序，控制读/写操作。3.输入/输出设备1）功能：转换信息。输入：原始信息代码，送入主机输出：处理结果人所能接受的形式，并输出（代码）2）讨论显示器的工作原理和信息转换过程。3）讨论存储单元读/写原理、存储器逻辑设计1.2.2硬件系统结构1.以总线为基础的系统结构总线：能为多个部件分时共享的一组信息传送线路。总线部件部件部件总线功能内总线局部总线系统总线外总线信息地址总线数据总线控制总线时序同步总线异步总线格式并行总线串行总线方向单向总线双向总线（1）以CPU为中心的双总线结构CPUM接口接口I/OI/OI/O总线M总线（2

6、）单总线结构CPUM接口接口I/OI/O系统总线（3）以M为中心的双总线结构CPUM接口接口I/OI/O系统总线M总线（4）多级总线结构CPURAMROM公共接口总线控制逻辑M扩展板I/O接口板局部总线系统总线2.采用通道或IOP的大型系统结构（1）带通道的系统I/O控制器主机I/O通道（2）带IOP的系统CPUM接口I/OIOPLM接口I/O系统总线I/O总线3.模型机系统结构系统总线CPUM公共接口接口接口I/OI/O4.讨论接口：中断接口、DMA接口总线：分类、信号组成第三节计算机系统的性能指标1.基本字长指操作数的

7、基本位数。它影响计算精度、指令功能。2.存储容量（1）主存容量指存储单元个数×位数。决定地址位数表明编址单位表示为：字数×字长（按字编址）或字节数（按字节编址）（2）外存容量常表示为字节数。外存容量与地址码位数无关。3.运算速度（1）定点/浮点四则运算时间（2）每秒平均执行的指令条数（MIPS）（3）CPU时钟频率（MHz）总线位数×总线时钟频率85.处理功能（1）指令系统功能（寻址方式、指令类型）（2）系统软件配置总线带宽=4.数据传输率（B/S）第二章计算机中的信息表示数据信息控制信息数值型数据非数值型数据指令信息等第

8、一节数据信息的表示2.1.1表示数据的大小二进制、八进制、十六进制、二-十进制2.1.2表示数据的符号原码、补码、反码2.1.3表示小数点定点、浮点1.定点表示法无符号数定点整数定点小数0000000011111111（0）（255）1111111101111111原原（-127）（127）补10000