概论罗克露计算机组成原理幻灯片（绝对与网上视频教程同步）
1,主要内容： 计算机的基本概念 计算机系统的硬件组成（主要部件、系统结构） 计算机的性能指标,第一章 概论,2,第一节 计算机的基本概念,1.1.1 冯 · 诺依曼思想,在电子数字计算机出现之前，就已经有了机械式计算机和电子计算机。但它们的工作原理完全不同。,1945年美籍匈牙利数学家冯.诺依曼提出了一个新的计算机设计方案EDVAC。这个设计思想奠定了现代计算机的基本结构。,3,1. 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等五大部件组成。,诺依曼体制的主要思想包括：,4,1.1.2 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 0 101,表示为 1 101,5,例2 用数字代码表示字符,A,B,表示为 01000001,表示为 01000010,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,表示为 11,6,2. 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,0,1,例2 用脉冲信号表示数字代码,有脉冲,无脉冲,有脉冲,1,0,1,实现并行操作,实现串行操作,7,1.1.3 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。,8,第二节 计算机系统的硬件组成,1.2.1 主要功能部件,1. CPU（中央处理器）,1）功能：加工信息包括算术运算和逻辑运算。,2）组成,由运算器和控制器组成,（1） 运算器,运算器主要包括算术逻辑单元ALU和寄存器组。,9,移位器,ALU,选择器,通用寄存器组,选择器,10,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）。,11,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。,12,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。,13,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。,14,（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：,微命令序列,15,微命令产生方式(指令执行控制方式):,3）进一步学习内容,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,两种控制器组成原理与控制机制； 模型机的数据通路结构和指令执行过程。,16,2. 存储器,1）功能: 存储信息。 2）组成(主存储器):,17, 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,18,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。,3）进一步学习内容 存储单元读/写原理、存储器逻辑设计,19,3. 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,人或其它设备所能接受的形式, 并输出。,（代码）,2）进一步学习内容 显示器的工作原理和信息转换过程。,20,1.2.2 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,21,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,总线分类：,22,（1）以CPU为中心的双总线结构,CPU,I/O 总线,M 总线,23,（2）单总线结构,CPU,M,接口,接口,I/O,I/O,系 统 总 线,24,（3）以M为中心的双总线结构,M 总线,25,（4）多级总线结构,CPU,RAM,ROM,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,26,2. 采用通道或IOP的大型系统结构 （1）带通道的系统,（2）带IOP的系统,27,3. 模型机系统结构,系 统 总 线,CPU,M,公共接口,接口,接口,I/O,I/O,4. 进一步学习内容 接口： 中断接口、DMA接口 总线：分类、信号组成,28,第三节 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。 2. 存储容量 （1）主存容量 表示:存储单元个数×位数。,决定地址位数,表明编址单位,29,常用表示方式: 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） （3）CPU时钟频率（MHz）,30,总线位数×总线时钟频率 8,5. 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）,
