罗克露计算机组成原理课件(二)

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1、第一节计算机的基本概念第一章概论1.1.1冯·诺依曼思想1.用二进制代码表示程序和数据；主要内容：2.计算机采用存储程序的工作方式；计算机的基本概念3.计算机硬件由存储器、运算器、控制系统硬件组成（主要部件、系统结构）器、输入设备和输出设备组成。计算机的性能指标例2用数字代码表示字符1.1.2信息的数字化表示A表示为10000011.在计算机中用数字代码表示各种信息B表示为1000010二进制代码例3用数字代码表示命令、状态例1用数字代码表示数据启动表示为005表示为0101停止表示为01-5表示为1101正在工作表示为10工作结

2、束表示为112.在物理机制上用数字信号表示数字代码1.1.3存储程序工作方式数字型电信号例1用电平信号表示数字代码1.事先编制程序高电平12.事先存储程序实现并行低电平0操作3.自动、连续地执行程序高电平1例2用脉冲信号表示数字代码传统诺依曼机串行执行指令。101实现串行对传统诺依曼机的改造：增加并操作行处理功能。有脉冲无脉冲有脉冲1第二节计算机系统的硬件组成移位器1.2.1主要功能部件1.CPUALU由运算器、控制器组成。选择器选择器（1）运算器1）功能：加工信息。通用寄存器组2）组成：移位器移位器ALUALU通用寄存器组：提供

3、操作ALU:选择器通过加法器实现运算选择器数，存放运算结果。选择器选择器操作（由全加器求和、由进位链传递进位信号）。通用寄存器组通用寄存器组移位器移位器ALU移位器：直接或者移位ALU送出运算结果。选择器选择器选择器选择器3）讨论选择器：选择操作数；选择控通用寄存器组几种典型的运算器组成通用寄存器组制条件，实现各种算法。几种主要的运算方法（定、浮）2（2）控制器微命令产生方式（指令执行控制方式）：1）功能：产生控制命令(微命令)，控制全机操作。组合逻辑控制方式：由组合逻辑电2）组成：微命令序列路产生微命令微程序控制方式：由微指令产

4、生微命令发生器微命令3）讨论指状时令态序两种控制器组成原理与控制机制；信信信模型机的数据通路结构和指令执行息息号过程。2.存储器地译读数1）功能:存储信息。…………址…………据寄码存储体写/寄存器线存2）组成（主存储器）：器路器地读数控制线路址译据…………寄…………码写器存储体/寄存线存存储体:存放信息的实体。器路器寻址系统：对地址码译码，控制线路选择存储单元。3）讨论地译读数…………址…………据寄码存储体写/寄存储单元读/写原理、存储器逻辑设计存器线存器路器3.输入/输出设备1）功能：转换信息。控制线路输入：原始信息代码，送入主

5、机读/写线路和数据寄存器：完成读/写输出：处理结果人所能接受的形操作，暂存读/写数据。（代码）式，并输出2）讨论控制线路：产生读/写时序，控制读/写操作。显示器的工作原理和信息转换过程。31.2.2硬件系统结构总线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。功能内总线信息地址总线格式并行总线总线局部总线数据总线串行总线系统总线控制总线部部部外总线件件件时序同步总线方向单向总线异步总线双向总线（1）以CPU为中心的双总线结构（2）单总线结构I/O总线系统总线CPU接口接口CPUM接口接口M总线MI/OI/

6、OI/OI/O（4）多级总线结构（3）以M为中心的双总线结构RAMROM公共接口系统总线CPU局部总线CPUM接口接口总线控制逻辑系统总线M总线I/OI/OM扩展板I/O接口板42.采用通道或IOP的大型系统结构3.模型机系统结构（1）带通道的系统系统总线主机通道I/O控制器I/OCPUM公共接口接口接口（2）带IOP的系统系统总线I/OI/OCPUM接口IOPI/O总线4.讨论I/OLM接口接口：中断接口、DMA接口I/O总线：分类、信号组成第三节计算机系统的性能指标表示为：字数×字长（按字编址）或1.基本字长字节数（按字节编址

7、）指操作数的基本位数。（2）外存容量它影响计算精度、指令功能。常表示为字节数。2.存储容量外存容量与地址码位数无关。3.运算速度（1）主存容量（1）定点/浮点四则运算时间指存储单元个数×位数。（2）每秒平均执行的指令条数（MIPS）决定地址位数表明编址单位（3）CPU时钟频率（MHz）4.数据传输率第二章计算机中的信息表示总线位数×总线时钟频率数值型数据总线带宽=数据信息非数值型数据8（B/S）控制信息指令信息等第一节数据信息的表示5.处理功能2.1.1表示数据的大小二进制、八进制、十六进制、二-十进制（1）指令系统功能（寻址方式

8、、指令2.1.2表示数据的符号类型）原码、补码、反码（2）系统软件配置2.1.3表示小数点定点、浮点52.浮点表示法1.定点表示法E浮点数真值：N=+R×M类型浮点数机器格式：EfE1…EmMfM1…Mn无符号数0000000011111111（0