计算机组成原理第1章

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1、引言一、本课程在计算机系统中的位置程序设计基础及语言编译原理汇编语言程序设计操作系统数据结构基础数据库原理、应用软件体系结构应用系统应用语言级机器高级语言级机器汇编语言级机器操作系统级机器传统机器级机器微程序机器级机器电子线路级机器外部设备接口技术组成原理模拟与数字逻辑电路系统结构嵌入式系统离散结构、算法设计基础软件工程人工智能信号与系统、控制技术计算机网络技术类数字信号、图像处理1一、课程目标1、结构与原理掌握建立计算机系统的整机概念；掌握计算机各部件的组成原理与技术；了解计算机系统组成与结构的新技术2、分析与计算能力掌握对组成与结构进行性能分析的方法；通过

2、量化计算，加深对组成原理的理解与掌握3、应用与设计能力通过实验，培养逻辑设计及理论指导实践的能力课程内容组织及要求2二、课程内容组织第1章计算机系统概论计算机的模型、硬件组成，计算机的工作过程、性能指标第3章存储系统层次结构，RAM组成，主存、Cache、虚存的组成原理计算机软件(指令串及数据)CUALU存储器…系统总线I/O设备1I/O接口1I/O设备2I/O接口2I/O设备nI/O接口n第2章数据的表示和运算数据的编码及表示，定点及浮点运算方法，ALU结构与组成3第4章指令系统指令功能与指令格式，操作数存放及寻址方式，CISC/RISC第6章总线概述，操作

3、步骤，仲裁/定时方式，互连结构第5章中央处理器CPU的功能与结构、工作流程，指令执行过程，数据通路组织，CU的结构及组成，微程序控制器技术，指令流水技术计算机软件(指令串及数据)CUALU存储器…系统总线I/O设备1I/O接口1I/O设备2I/O接口2I/O设备nI/O接口n第7章I/O系统组成，I/O设备，I/O接口，I/O方式(4种)41、学习方法建立整机概念，将所学知识点融合在一起；从逻辑设计出发，分析多种方案的利与弊；通过量化分析，加深对原理的掌握与理解。四、本课程学习方法3、作业自己做！准备一个作业本，每堂课带来！2、学习效率本课程在计算机科学中处于

4、承上启下的地位，具有内容多、难度大的特点。5第1章计算机系统概论6什么是计算机◆计算机：按照内部存储的指令序列，对数字化信息进行自动高速处理、存储、传送、控制的装置。信息：有用的数据，有多种不同类型，其表现手段可以采用数字化形式或模拟量形式；运算：包括算术运算和逻辑运算，要求自动与高速；指令：指示计算机硬件完成某种功能的明确的命令；§1.1计算机系统简介7处理：对信息进行搜索、识别、变换，甚至联想、思考和推理等等。8计算机的功能数据处理数据存储数据传送控制◆计算机的基本功能主要包括9◆数据处理功能运算功能：算术运算功能和逻辑运算，应用于数值计

5、算和非数值计算两个方面；处理对象：数值、字符、图形、图像、声音和视频等。◆数据存储功能主存储器：保存指令和数据；辅助存储器：以文件的形式保存大量数据信息。10◆数据传送功能内部数据流动：CPU和主存以及CPU内部寄存器与运算器之间的数据流动；外部数据传送：输入/输出（I/O）和计算机通信。◆控制功能控制器：产生各种基本操作信号并按某种时序发出以完成相应功能；指令编码、指令系统：一台计算机的所有指令集合。111.1.1计算机系统的软硬件*计算机系统的组成：具有特定功能的信息(程序)。如系统程序、应用程序计算机系统表示应用需求计算机的物理实体；如主机

6、、外设等计算机硬件—计算机软件—12功能的实现方式—*计算机系统功能的实现方式：解题过程—解题结果③③运行*计算机系统组成的特性：软件功能靠硬件实现，硬件性能靠软件反映①硬件具备数据的存储、传送及处理和过程控制功能②软件表示应用的数据处理及过程控制需求└→程序(指令序列，硬件用不同指令表示不同功能)③执行软件实现应用的数据处理及过程控制功能用户输入设备输出设备处理设备存储设备目标程序(机器语言)源程序(高级语言)①②①编辑②编译13二、计算机系统的层次结构直接执行机器指令机器语言级机器M1用机器语言编程汇编语言级机器M3用汇编语言编程用汇编程序翻译成机器语言程

7、序高级语言级机器M4用高级语言编程用编译程序翻译成汇编语言程序或机器语言程序操作系统级机器M2使用操作系统命令用机器语言解释操作系统命令微程序级机器M0使用微指令系统用微程序解释机器指令直接执行微指令虚拟机器实际机器14三、计算机结构与组成*计算机系统结构：机器语言程序员所看到的计算机属性概念性结构和功能特性←┘数字电路级机器指令系统、数据表示、寻址方式,存储系统，I/O系统、信息保护等机器语言级机器M1微程序级机器M0硬件软件汇编语言级机器M3高级语言级机器M4操作系统级机器M2软硬件交界面*计算机组成：实现计算机系统结构时所体现的计算机属性指令功能逻辑实现

8、、部件组成、控制机构、排队及缓冲技术等