计算机组成原理(1概论)-2011.ppt

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1、本章主要内容：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1章概论冯·诺依曼思想信息的数字化表示存储程序工作方式1.1计算机的基本概念1.1.1冯·诺依曼思想用二进制代码表示程序和数据；计算机采用存储程序的工作方式；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。冯·诺依曼计算机的结构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

2、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实现并行操作1.1.2信息的数字化表示（续）例2用脉冲信号表示数字代码有脉冲无脉冲有脉冲1012.在物理机制上用数字信号表示数字代码数字型电信号1.1.2信息的数字化表示（续）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。主要功能部件运算器控制器存储器输入/输出设备

3、硬件系统结构总线式采用通道或IOP的大型系统结构1.2计算机系统的硬件组成1.2.1主要功能部件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: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。2.控制器功能：产生控制命令(微命令)，

4、控制全机操作。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：由组合逻辑电路产生微命令由微指令产生微命令3.存储器1）功能:存储信息。2）组成(主存储器):存储体:存放信息的实体寻址系统:对地址码译码,选择存储单元存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………读/写线路和数据寄存器:完成读/写操作，暂存读/写数据。控制线路:产生读/写时序,控制读/写操作存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………4.输入/输出设备输入:原始

5、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）2）讨论显示器的工作原理和信息转换过程。1）功能：转换信息。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1.2.2硬件系统结构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/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

6、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（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2.采用通道或IOP的大型系统结构3.模型机系统结构系统总线CPUM公共接口接口接口I/OI/O基本字长存储容量运算速度数据传输率处理功能1.3计算机系统的性能指标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。（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2.存储容量表示为:字数×字长(按字编址)

7、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。定点/浮点四则运算时间每秒平均执行的指令条数（MIPS）CPU时钟频率（MHz）3.运算速度总线位数×总线时钟频率8总线带宽=4.数据传输率（B/S）5.处理功能指令系统功能(寻址方式、指令类型)系统软件配置