哈工大计算机组成原理

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1、计算机组成原理计算机组成原理前言为配合由高等教育出版社出版的面向21世纪课程教材《计算机组成原理》教学和自学的需要，由该教材作者哈尔滨工业大学唐朔飞教授亲自设计并主持指导，与该校张丽杰副教授和刘思利硕士生共同研究制作的与该教材配套的《计算机组成原理CAI软件》，又称电子教案，其主要特点如下。1.该软件以高密度光盘为载体，记录了用Office软件中的Powerpoint制作的全部演示文稿，可以动画播放。2.该软件与《计算机组成原理》教材在体系上完全一致，按教材的章节顺序编制。3.该软件以课堂教学为依托，帮

2、助读者边阅读边思考，通过点击鼠标，逐行显示干练的文字和简明的图表，既可从文稿中对教材的重点和难点深刻理解，又可从视图中看到动态的信息流动过程，形象地理解各种电路的工作原理和设计思路。4.该软件在操作上可根据实际需要，自行点击鼠标控制播放速度，以满足不同读者各自所需的思考时间。5.该软件可作为从事该课程教学的老师备课的好帮手，也可成为学生自学、复习辅导的良师。此软件已在哈尔滨工业大学课堂教学上使用，效果良好。由于时间仓促，难免有不完善之处，敬请读者提出宝贵意见。唐朔飞2003年8月第一章第一章计算机系统概

3、论计算机系统概论1.1计算机系统简介1.2计算机的基本组成1.3计算机硬件的主要技术指标1.4本书结构1.21.2指令格式举例操作码地址码取数α[α]ACC0000010000001000存数β[ACC]β加γ[ACC]+[γ]ACC乘δ[ACC]×[δ]ACC打印σ[σ]打印机停机计算ax2+bx+c程序清单1.21.2指令和数据存于指令注释主存单元的地址操作码地址码00000010000001000取数x至ACC10001000000001001乘a得ax存于ACC中2000011000000101

4、0加b得ax+b,存于ACC中30001000000001000乘x得（ax+b)x,存于ACC中40000110000001011加c得ax2+bx+c,存于ACC50000100000001100将ax2+bx+c存于主存单元60001010000001100打印7000110停机8x原始数据x9a原始数据a10b原始数据b11c原始数据c12存放结果2.计算机的解题过程1.21.2(1)运算器的基本组成及操作过程ACCMQXACCMQ被加数加法加数和被减数ALU减法减数差乘数乘法乘积高位被乘数乘积

5、低位X被除数除法商除数运算器余数①加法操作过程1.21.2指令加MACCMQ初态ACC被加数ALU[M]X[ACC]+[X]ACCX运算器②减法操作过程1.21.2指令减MACCMQ初态ACC被减数ALU[M]X[ACC]-[X]ACCX运算器③乘法操作过程1.21.2指令乘MACC0MQ初态ACC被乘数ALUALU[M]MQ[ACC]XX0ACC运算器[X]×[MQ]ACC∥MQ④除法操作过程1.21.2指令除MACCMQ初态ACC被除数ALU[M]X[ACC]÷[X]MQX余数在ACC中运算器(2)

6、存储器的基本组成1.21.2存储体–存储单元–存储元件（0/1）大楼–房间–床位（无人/有人）存储体存储单元存放一串二进制代码存储字存储单元中二进制代码的组合MARMDR存储字长存储单元中二进制代码的位数主存储器每个存储单元赋予一个地址号按地址寻访(2)存储器的基本组成1.21.2MAR存储器地址寄存器反映存储单元的个数存储体MDR存储器数据寄存器反映存储字长MARMDR设MAR=4位主存储器MDR=8位存储单元个数16存储字长81.41.4本书结构本书结构计算机第一篇第四篇第三篇第二篇概论CUCPU存

7、储器I/O计算机系统硬件结构系统总线CPU中央处理单元控制单元ALUCU排队逻辑寄存器内部互连解码器控制寄存器存储器第二章第二章计算机的发展及应用计算机的发展及应用2.1计算机的发展史2.2计算机的应用2.3计算机的展望2.12.1计算机的发展史计算机的发展史一、计算机的产生和发展1946年美国ENIAC1955年退役十进制运算18000多个电子管1500多个继电器150千瓦30吨1500平方英尺5000次加法／秒用手工搬动开关和拔插电缆来编程2.12.1世界上第一台电子计算机ENIAC(1946)硬件

8、技术对计算机更新换代的影响2.12.1代时间硬件技术速度（次/秒）一1946~1957电子管40000二1958~1964晶体管200000中小规模三1965~19711000000集成电路大规模四1972~197710000000集成电路超大规模1978~现在100000000集成电路2.12.1第一台vonNeumann系统结构的计算机IBMSystem／3602.12.1最快的五台超级计算机（截止到2003.06）2.12.11.IB