《计组概论级》PPT课件

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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表示为10表

2、示为112.在物理机制上用数字信号表示数字代码数字型电信号例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、寄存器组成。（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选择器通用寄存器组选择器ALU:

3、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。运算器主要解决如何通过运算方法将各种运算转换为加法运算。（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）：组合逻辑控制方式：微程序控制方式：由组合

4、逻辑电路产生微命令由微指令产生微命令组合逻辑控制器微程序控制器控制器主要解决如何产生微命令控制指令的执行（组合逻辑方式、微程序方式）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/写时序，控制读/写操作

5、。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）I/O设备主要解决如何转换信息。存储器主要解决如何根据地址找到所要访问的存储单元。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）单总线结构CPUM接口接口I

6、/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（5）多级系统总线结构CPUCacheM北桥南桥低速I/OPCI总线ISA总线CPU总线高速I/O2.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/O建立总线概念，用总线连接各部件。第三节计算机系

7、统的性能指标1.基本字长指操作数的基本位数。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）MIPS=程序所含指令数/程序执行时间（3）每秒执行的浮点指令数（MFLOPS）MFLOPS=程序所含浮点操作次数÷程序执行时间（4）CPU时钟频率（MHz）即CPU主频，等于每秒时钟周期数。（5）CPI每条指

8、令时钟周期数。CPI=程序所需时钟周期数÷程序所含指令数总线位数×总线时钟频率8×总线周期时钟数5.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）（09级调考题）例、