计算机组成原理1ppt课件

计算机组成原理 计计 算算 机机 组组 成成 原原 理理 第一讲 * 计算机系统概述 1 计算机组成原理 本讲主要内容本讲主要内容 课程简介 计算机系统的层次结构 计算机系统的基本构成 计算机系统结构、组成及其实现 2 计算机组成原理 将回答将回答 : 本课程重要吗？ 计算机硬件有哪些基本部件构成？ 计算机系统如何构成？ 本课程中探讨问题的前提？ 3 计算机组成原理 课程简介课程简介 课程性质与地位 ： 专业基础必修课程 ,承上启下 课程目的与任务 ： 建立计算机硬件系统的完整概念，以单 机系统为研究对象，阐述计算机系统的硬 件组成以及各部件的工作原理 4 计算机组成原理 课程主要内容课程主要内容 1、计算机系统概论 2、逻辑电路设计基础 3、信息编码和数据表示 4、计算机算法和算法逻辑实现 5、存储器 6、计算机指令构成和寻址方式 7、处理机设计 8、流水线处理机 9、存储系统 11、输入输出系统 10、输入输出设备 5 计算机组成原理 主要教学环节主要教学环节 课堂教学 ： 64学时 实验教学 ： 16学时 实验内容： 运算器实验 存储器实验 微控制器实验 基本模型机设计 考试 ：笔试成绩 + 实验成绩 + 平时成绩 本课程重要吗？ 6 计算机组成原理 教材：教材： 郑纬民 计算机组成和设计 -硬件 /软件接口（第二版） 。清华大学 出版社 王爱英 .计算机组成与结构 .清华大学出版社 . 江义鹏 .计算机组成原理 .人民邮电出版社 . 俸远祯 .计算机组成原理 .电子工业出版社 李亚民 .计算机组成与系统结构 .清华大学出版社 .2000年 袁开榜 .计算机组成原理高等教育出版社 白中英、韩兆轩编 .计算机组成原理 .科学出版社 唐朔飞 .电子数字计算机原理 .哈尔滨工业大学出版社参考书： 邹海明 .计算机组织与结构 .电子工业出版社 .年 .版 Computer organization vk = vk+1; vk+1 = temp; 0000 1001 1100 0110 1010 1111 0101 1000 1010 1111 0101 1000 0000 1001 1100 0110 1100 0110 1010 1111 0101 高级语言程序 汇编语言程序 机器语言程序 控制信号描述 编译器 汇编器 机器解释 同一程序可以在不同复杂度级别进行表示 23 计算机组成原理 本讲主要内容本讲主要内容 课程简介 计算机系统的层次结构 计算机系统的基本构成 计算机系统结构、组成及其实现 24 计算机组成原理 计算机系统结构、组成及其实现计算机系统结构、组成及其实现 计算机系统结构主要研究 软硬件功能分配 和 对软硬件 界面的确定 指令系统体系结构（ ISA） 硬件 软件 25 计算机组成原理 计算机系统结构 = 指令系统体系结构 + 机器组成 + “ 计算机系统结构 (Computer Architecture)” 26 计算机组成原理 外特性 : 指令系统、数据表示、寻址方式、寄存器集 性能成本评价 : 运算速度、存储容量、 I/O带宽 系统结构的研究范围 新型系统结构设计 : 并行性、数据流、推理机、神经网 界面设计 : 确定硬件功能 27 计算机组成原理 确定数据通路的宽度 确定各种操作对功能部件的共享程度 确定专用的功能部件 确定功能部件的并行度 设计缓冲和排队策略 设计控制机构 确定采用何种可靠性技术 结构、组成和实现结构、组成和实现 计算机系统的 组成组成 是指计算机系统结构的 逻逻 辑实现，主要包括：辑实现，主要包括： 28 计算机组成原理 处理机、主存储器等部件的物理结构 器件的集成度和速度 专用器件的设计 器件、模块、插件、底版的划分与连接 信号传输技术 电源、冷却及装配技术，相关制造工艺及 技术等 计算机 实现实现 是指计算机组成的 物理物理 实现，包括：实现，包括： 29 计算机组成原理 相互关系 应用程序 操作系统 指 令 系 统 组 成 实 现 编译 外特性 设计 逻辑 设计 器件，封 装、机箱 、电源、 冷却设计 30 计算机组成原理 实现指令集中所有指令功能 的具体电路、器件的设计、装配技术等属于 计 算机实现 。 系统结构、组成、实现三者之间的区别系统结构、组成、实现三者之间的区别 指令的实现 ，如取指令、取操作数、运 算、送结果等具体操作及其排序方式属 于 计 算机组成。 例 机器指令集机器指令集 的确定属于计算机 系统结 构 。 31 计算机组成原理 主存系统的物理实现，如存储器器 件的选定、逻辑电路的设计、微组装技术的选 定属于 计算机实现 。 例 : 主存容量主存容量 与 编址方式编址方式 (按位、按字节 、按字访问等 )的确定属于 计算机系统结构 。 为达到所定性能价格比，主存速度应多快 ，在逻辑结构上需采用什么措施 (如多体交叉存 储等 )属于 计算机组成 。 32 计算机组成原理 乘法指令是用专门的乘法器实现， 还是经加法器用重复的相加和右移操作来实现， 属于计算机组成。 例 : 确定是否有 乘法指令 属于计算机系统 结构。 乘法器、加法器的物理实现，如器件的选 定 (器件集成度、类型、数量、价格 )及所用微 组装技术等，属于计算机实现。 33 计算机组成原理 计算机系统 结构结构 、计算机 组成组成 和计算机 实实 现现 是三个不同的概念，但随着技术、器件和应 用的发展，三者之间的界限越来越模糊。 计算机系统由软件、硬件和固件组成，在功能上是同等的 。 同一种功能可以用硬件实现，也可以用软件或固件实现。 不同的组成只是性能和价格不同 。 本课程中探讨问题的前提？本课程中探讨问题的前提？ 34 计算机组成原理 小结 计算机系统 硬件系统 软件系统 系统软件 应用软件 运算器 控制器 寄存器 存储器 输入 /输出接口 I/O设备 CPU 系统总线 主机 RAM