计算机组成原理课程论文
5页1、题目:计算机组成及其控制单元 内容摘要:本论文主要论述了冯-诺依曼型计算机的基本组成与其控制单元的构建方法,一台计算机的核心是cpu,cpu的核心就是他的控制单元,控制单元好比人的大脑,不同的大脑有不同的想法,不同的控制单元也有不同的控制思路。所以,控制单元直接影响着指令系统,它的格式不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响机器的适用范围。而冯诺依曼型计算机是计算机构建的经典结构,正是现代计算机的代表。 关键字:冯诺依曼型计算机,计算机的组成,指令系统,微指令一 计算机组成原理课程综述:本课程采用从外部大框架入手,层层细化的叙述方法,先是介绍计算机的基本组成,发展和展望。后详述了存储器,输入输出系统,通信总线,cpu的特性结构和功能,包括计算机的基本运算,指令系统和中断系统,并专门介绍了控制单元的功能和设计思路和实现措施。二课程主要内容和基本原理:A计算机的组成: 冯诺依曼型计算机主要有五大部件组成:运算器,存储器,控制器,输入输出设备。 1.总线: 总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束, 按照计算机所传输的信息种类,计算机的
2、总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构,它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接,从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中,各个部件之间传送信息的公共通路叫总线,微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。总线按功能和规范可分为三大类型: (1) 片总线(Chip Bus, C-Bus) 又称元件级总线,是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。 (2) 内总线又称系统总线或板级总线,是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。 (3) 外总线又称通信总线,是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路,如EIA RS-232C、IEEE-488等。 其中的系统总线,即通常意义上所说的总线,一般又含有三种不同功能的总线,即数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。2.存储器:存储器是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和
3、数据。计算机中全部信息,包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器,计算机才有记忆功能,才能保证正常工作。按用途存储器可分为主存储器(内存)和辅助存储器(外存),也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或光盘等,能长期保存信息。内存指主板上的存储部件,用来存放当前正在执行的数据和程序,但仅用于暂时存放程序和数据,关闭电源或断电,数据会丢失。存储器的主要功能是存储程序和各种数据,并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。存储器是具有“记忆”功能的设备,它采用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符,例如英文字母、运算符号等,也要转换成二进制代码才能存储和操作。 按照与CPU的接近程度,存储器分为内存储器与外存储器,简称内存与外存。内存储器又常称为主存储器(简称主存)
4、,属于主机的组成部分;外存储器又常称为辅助存储器(简称辅存),属于外部设备。CPU不能像访问内存那样,直接访问外存,外存要与CPU或I/O设备进行数据传输,必须通过内存进行。在80386以上的高档微机中,还配置了高速缓冲存储器(cache),这时内存包括主存与高速缓存两部分。对于低档微机,主存即为内存。3.I/O系统: I/O系统是操作系统的一个重要的组成部分,负责管理系统中所有的外部设备。计算机外部设备。在计算机系统中除CPU和内存储外所有的设备和装置称为计算机外部设备(外围设备、I/O设备)。I/O设备:用来向计算机输入和输出信息的设备,如键盘、鼠标、显示器、打印机等。 I/O设备与主机交换信息有三种控制方式:程序查询方式,程序中断方式,DMA方式。 程序查询方式是由cpu通过程序不断的查询I/O设备是否做好准备,从而控制其与主机交换信息。 程序中断方式不查询设备是否准备就绪,继续执行自身程序,只是当I/o设备准备就绪并向cpu发出中断请求后才给予响应,这大大提高了cpu的工作效率。 在DMA方式中,主存与I/O设备之间有一条数据通路,主存与其交换信息时,无需调用中断服务程序。4.
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