计算机组成原理(华科)chap

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1、计算机组成原理华中科技大学计算机学院秦磊华abc_119@126.comLhqin@mail.hust.edu.cn计算机组成原理是计算机专业的核心专业基础课，主要介绍计算机各大组成部件的结构、工作原理、设计方法以及组成整机的有关技术。B：本课程的主要内容•计算机系统概论•数据信息的表示方法•信息的存储•指令系统的分析与设计•控制器的原理和设计•系统总线•输入输出A：课程介绍计算机组成原理在计算机系列课程中的地位和作用计算机组成原理数字逻辑电路汇编语言计算机系统结构计算机接口技术计算机网络操作系统应用其它基础课基础课专业基础课专业课参考书目：1.(美)RANDALE.BRYANT；DAVI

2、DO‘HALLARON.深入理解计算机系统（修订版）.(08年度畅销榜TOP50).中国电力出版社.2.(荷)ANDREWS.TANENBAUM.计算机组成结构化方法（英文影印版）（第5版）.人民邮电出版社.3.(美)DAVIDA.PATTERSON；JOHNL.HENNESSY.计算机组成与设计硬件/软件接口(原书第3版).机械工业出版社.4.CarlHamacherZvonkoVranesicSafwatZaky著.计算机组成.机械工业出版社.5.唐朔飞.计算机组成原理(第2版).高等教育出版社6.白中英；戴志涛；周锲；杨旭东；张杰.计算机组成原理.科学出版社.全书教学学时安排第一章计

3、算机系统概述3学时第二章数据信息的表示5学时第三章运算方法与运算器8学时第四章存储系统12学时第五章指令系统4学时第六章中央处理器10学时第七章流水线（系统结构中学习）第八章系统总线4学时第九章输入/输出系统6学时共计52学时本章主要知识点：•计算机硬件系统由哪几部分构成、各有何作用？•冯诺依曼计算机的工作原理•计算机系统的层次结构•透明性概念•固件•计算机系统的性能评价第一章计算机系统概论一、计算机系统的概念1、计算机系统的构成：硬件+软件构成的复杂的自动化设备，由多层次结构构成。•硬件：由有形的电子器件构成,如运算器、控制器、存储器等•软件：为了方便用户使用计算机而编制的各种程序。2、

4、计算机的分类（可从不同的角度进行）模拟计算机(analoguecomputer):数据的表示和处理以模拟信号进行。数字计算机(digitalcomputer)：数据的表示和处理以数字信号进行。3、数字计算机的分类专用机：为某些特定的应用需求而设计的计算机通用机：巨、大、中、小、微、单片4、计算机的应用科学计算自动控制测量和测试信息处理教育、卫生家用电器人工智能二、计算机硬件二、计算机硬件1)运算器：完成算术运算、逻辑运算、比较、转移和测试等功能的部件。另外还具有传输数据的功能。条件状态寄存器指挥协调计算机其他部件进行工作的重要部件。控制器根据不同的指令，产生指令执行过程中所需要的控制信号。

5、运算器+控制器件=？2)控制器CPU•保存程序、数据和中间结果的场所;•常用的单位和之间的换算关系位—bit字节---Byte1Byte=8bitKBIKB=1024B(需要10位表示)MB1MB=1024KB（需要20位表示）GB1GB=1024MB（需要30位表示）TB1TB=1024GB（需要40位表示）⑦PB1PB=1024TB(需要50位表示)3)内存储器(Memory)•存储器的结构及访问机制示意图ＣＰＵ＋存储器=？主机4)输入和输出设备•常用的输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、磁盘机、磁带机等•常用的输出设备：显示器、打印机、绘图仪、磁盘机、磁带机等•提供人---机接

6、口topolgy5)系统总线计算机内各大部件之间的连接部件。2.冯诺依曼计算机的体系结构由五大部分组成;基本原理：存储程序和程序控制;计算机的大体工作过程可描述如下：①通过输入设备将解题程序和数据送入主存。(存储程序)①②③③③③④⑤②控制器从主存中逐条取出程序的指令，并控制实现指令功能。③在指令功能实现过程中，由运算器完成对数据的运算处理。④将运算结果送主存。⑤通过输出设备反馈程序运行结果。②~⑤称为程序控制冯诺依曼计算机的基本体系结构和哈佛结构冯诺依曼体系结构计算机:Intel80X86ARM7MIPS等。哈佛结构计算机：MotorolaMC68、ZilogZ8、ARM9、A

7、RM10、ARM11等。现代计算机多是Cache采用哈佛结构，主存采用冯诺依曼结构。•未来的计算机体系结构(冯诺依曼结构的不足：并行能力不够)数据流计算机应用软件：为解决某些具体的问题而编制的各种程序系统软件：为简化程序设计，方便计算机的使用、提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途而编制的各种程序。•各种服务程序：诊断、排错程序•语言程序：汇编、C、编译等•操作系统OS•DBMS三、计算机软件软件的分类：