计算机组成原理马洪连

1、计算机构成原理，马洪连，引言，计算机构成：主要从计算机硬件的具体实现方式和工作原理3个方面把握本课程内容的硬件构成：物理、逻辑性地把握计算机各部分和数据老虎钳的构成和作用实现方式：硬件连接形式和内部处理方式(例在课程的学习中主要掌握以下内容本课程主要讲述单处理器系统的构成和工作原理。 分析并说明计算机由什么样的功能零配件构成(构造)，各功能零配件在机器整体中是如何工作的，以及如何完成各自分配的塔斯克(工作原理)。 学习难点内容多，结构复杂，需要数字逻辑基础学习思路(方法)分析结构，阐明原理，多练习。 教学教材和工具书马洪连、王健、王立明等，计算机组成原理，机械工业出版社白中英执行主编，计算机组

2、成原理(第四版)，科学出版社唐洪计算机组成和结构(第四版)，清华高等院校出版社，主要内容计算机系统综述(计算机基础，基本概念) 计算机中数据信息的显示和运算(数和变换、计算机中数据的显示和编码：包含数值、非数值数据、整数、小数、中国字、检验符号等的修正计算机中的运算方法：定点运算、浮点运算、逻辑运算。 运算器与实现)存储系统(存储器芯片的构成与工作原理、存储器的组织与连接、高速存储器、虚拟存储器等)指令系统(指令格式、寻址方式、典型指令)中央处理机(电脑CPU的构成与工作原理、控制支重轮的构成与工作原理、指令输油管道)男低音系统(总线概念、总线技术) 外围设备(典型的外围设备基本工作原理)投入

3、产出系统(投入产出设备、接口、投入产出控制方式)、第一章补正机系统概论、第一节补正机发展历史、1.1.1古代补正阶段、补正机工具的算盘补正尺、1945年，美国人数学者冯诺伊曼博士研究生对电子补正工具的逻辑设定1946年，美国宾夕法尼亚高等院校成功研制出电子数码电脑ENIAC。 重量约30吨，电功耗150kW，占地面积170平方米，电子管18800个，每秒加5000次。1.1.2现代订正阶段，现代订正机的发展大致可分为4个阶段：第一代电子管时代(1946-1958 ) :电功耗高，体积大，定点订正，机械语言，汇编语言第二代晶体管时代(1958-1965 )。 订正速度快，数十到数百万次/秒第四代

4、大规模IC集成电路时代(1971年至今):在主信息帧和微机两个方向发展现代订正机的发展方向：巨大化、微细化、网络化、智能化、多媒体化、多核。 摩尔定律，第2节计算机的层次构造，计算机的基本零配件是中央处理机电脑CPU (运算器与计算机支重轮)，存储器与输入装置，输出装置。 初始运算器和控件支重轮是两个部分，现在合并为一个。 存储器用于存储堆计程仪和数据，是计算机各种信息的存储和通信中心。 内存可以与电脑CPU、投入产出设备进行信息交换。 的双曲馀弦值。 输入数据老虎钳输入原始数据，并输入处理这些数据的程序计程仪。 您提供的信息包括数字、字母、联特罗尔查询密码等。 输出数据老虎钳用于输出计算机的

5、处理结果。 也可以是数字、文字、表、图形等。、1.2.1计算机硬件的基本构成和特征、典型的冯诺伊曼(Von Neumann )机构、计算机的基本结构图、数据线、控制信号、冯诺伊曼机构的基本特征、计算机从运算器到机器以运算器为中心的数据传输通过存储计程仪程序，程序计程仪程序和数据存储在同一内存中，由指令组成的程序计程仪程序可以修改。 指令按执行顺序保存在存储器中，有执行指令的UE针织面料地址由指令计数器指定，通常按顺序键盘增量。 用二进制代码表示数据的指令由操作码和地址查询密码组成。 软件硬件是完全分离的，而修订器中的各种计程仪程序、数据和相关文档构成了修订器的软件系统。 计算机软件的主要任务：

6、计算机资源的管理计算机语言和机器语言的转换用户的一般任务计算机软件一般分为两类：系统软件：计算机使用方便的系统管理计程仪程序(包括操作系统、语言处理、数据库管理系统等) 应用程序通常由6个(或5个)不同级别组成，可以在每个级别运行预计程仪定虚拟机。 1.2.3订正机系统的层次构造，数字逻辑层微架构层机械指令层OS软件层高级语言层，第三节订正机的分类和应用，1.3.1订正机的分类根据订正机信息表现形式和对信息处理方式，订正机可以分为机械式订正机和电子订正机。 电子校正计算机可以分为数字校正计算机、模拟计程仪校正计算机、混合校正计算机。 现在所谓的计算机，通常数字计算机根据计算机的用途而不同，计算

7、机分为通用计算机和专用计算机。 按计算机速度、存储容量、功能强弱进行分类：巨型机又称巨型计算机，在世界少数国家生产。 2010年11月，中国的“天河一号”以高峰速度4700兆次/秒、持续速度2570兆次/秒浮点运算的性能36次居世界巨型计算机TOP500的第一位。 2011年6月，在第37届TOP500排行榜中，日本的“京”以每秒8162兆次的实测运算速度名列第一，“天河一号”则位列第二。 中型机中型企业的事业单位作为核算中心的男公关，统一安排男公关资源，代表产品有IBM 390，4300系列等。 小型飞机满足部门需要，以中小公司事业单位使用。 典型的产品有DEC-PDP系列、DEC-VAX系

8、列等。 工作站用于特殊的专业领域，如图片处理和辅助设置修订。 典型的产品有HP-APOLLO、SUN工作站等。 在微机的个人或家庭使用，PC/个人计算机便宜。 计算机的应用领域主要有以下六个方面：科学订正数据处理计算机辅助技术过程控制自动智能网络应用，1.3.2计算机的应用，第四节计算机的性能指标，处理器字数：在计算机内，一个指令或表示一个指令的基本总线电脑CPU一次可处理的数据宽度，与加法器、暂存器的二进制位数和内部数据男低音的宽度等有关。 字长表示精度，字长越长运算精度越高。 影响计算机的处理能力和运行性能。 通常所选字节的整数倍： 2、4、8倍等。 主存储容量：修正机的主存储能够存储的信

9、息的总量，称为主存储容量。 将用字节数表示存储容量的纠正运算机称为字节编码纠正运算机，另一方面，按字单位进行了寻址的纠正运算机，相当于存储容量对字数乘以字长后的结果。 主频率：在各修正机的内部，有不断发生固定频率时钟脉冲的装置，被称为主时钟脉冲。 麦克摇滾乐的频率通常是机器的机器星空卫视频率，马星空卫视频率是测量计算机速度的重要残奥仪表。、2 .主频率、电脑CPU时钟周期、CPI、电脑CPU执行时间(1)主频率： 电脑CPU动作主摇滾乐的频率、机器主频率f或RC (2) 电脑CPU时钟摇滾乐周期：机器主频率的倒数、Tc (3)CPI、3. MIPS、mflops(1) MIPS (millio

10、ninstructionspersecond ):电脑CPU每秒平均执行的整数指令数(百万条) mips=in/(tcpu TCPU :执行该程序的总时间，TC:电脑CPU时钟周期，Rc :主频率Rc=1/Tc MIPS ) 另一方面，运载体机通过执行一个指令，可以获得多个运算结果。 (2) m flops (millionfloatingpointoperationspersecond ) :每秒平均执行的浮点数的运算次数(百万次) MFLOPS=Ifn/(TCPU106) Ifn一般来说，相同的程序在不同的计算机上执行个别选择题： 1，完整的电脑系统必须包含() a .运算器，内存，控制器

11、支重轮b .外部设备和男公关c .男公关和实用程序d .定径套的硬件老虎钳和软件系统回答： D 2，至今为止计算机的所有信息以二进制形式显示的理由是()。 a .节约元素b .运算速度快的c .物理数据老虎钳的性能决定d .信息处理的便捷答案： C 3，从数据老虎钳的角度，计算机经历了4代的变化。 但是，从系统构成来看，到目前为止大部分的补正机都属于()型补正机。 a .并行b .冯诺伊曼c .智力d .实时处理回答： B 4，冯诺伊曼机工作的基本方式的特征是() a .多命令流单数据流b .地址按网站数据库顺序命令c .栈内存操作d .按内存内容的地址回答： b、练习、5，冯诺依曼型计算机的

12、基本工作方式是() a .单命令流多数据流方式b .特罗尔流启动方式c .多命令流多数据流方式d .数据流启动方式回答： B 6，微机的发展一般以()技术为指标。 a执行操作系统b微处理器c盘d软件回答： B 7，我们现在所说的个人盘掌门人商业机器是() a巨型机b中型机c小型机d微型机回答： D 8，奔腾2.0G的电脑CPU中，2.0G是指() a回答每秒2G命令b时钟频率2.0GHz C命令一个2s DCPU的主频率是2.0 GHz:d，9，以下说明不正确的是()。 a在软件上能够实现的操作在硬件上也能够实现的b固件在功能上类似于软件，在形态上类似于硬件c在补正机系统的层次构造中，微编程是

13、硬件级别，其他各级面向软件级别d的高级语言的机器完全实现AMIPSBCPI CIPC DMFLOPS回答： d，第二章计算机上的数据信息显示和运算，第一节数和编码2.1.1数和变换1，数常用数十进制数(d ) :日常使用数二进制数(b ) :数字计算机内部使用数，一，数字及相互变换一，数字常用数字十进制数(d ) :日常使用：数码补正机内部使用数字十六进制(h ) :为了使二进制的读写变得容易，多以十六进制(或八进制数)表示。 对于任意的数s，将其r进制表示为(s ) rk nrn-1 kn-1 rn-2 kiri-1 k-Mr-m-1。 在此，kir是进位计数值基数，ki是第I位字符，I是二

14、进制位编号，r(347 )8=382481780=(231 ) 10 (347.5 )8=38248178058-1=(231.625 ) 10 (34e.5 )十六进制整数部分：除了8(16 )以外，乘以偶数小数部分：8(16 )并重复循环二进制十六进制数以小数点为界，分别向左和向右各分组4位，写入与各组对应的十六进制数。3八、十六进制十进制数按照对应的进制公式，用“加权相加”的方法修正公式的值。 (10110.01 )=12402312218112002-112-2=(22.25 ) 10 (347.5 )8=38248178058-1=(231.625 )。 2.1.2数值数据的编码和显

15、示1、用真值和机械数校正机运算操作数据时，编码二进制位的显示、编码二进制位是否也和数值二进制位一起参加运算，为了恰当地处理如何参加运算的这些个问题，需要将编码二进制位和数字二进制位一起编码来表示数据， 为了适应不同处理要求，产生了原代码、互补查询密码、反转查询密码、移位查询密码等各种数据编码方法。 计算机中对数数据的显示都采用二进制代码真值：数值数据的实际值，例如257、33、1011b等设备数(机械查询密码):数值数据在计算机内的查询密码显示，在计算机中通常采用原查询密码、补偿查询密码、反转查询密码来进行数值数据的原查询密码、补偿查询密码， 表示反转查询密码2 )编码的最高有效位是编码二进制位： 0是正1是负，1，原编码表示法编码二进制位： 0是正，1是负的数值部分：与真值的二进制形式相同的原编码的特征：1) 有0和0原=0.000.0 -0两种表示的乘法除法便利的缺点：加减运算不方便(符号不能直接参加预备运算)，例如： X1=0.1011 -0.1011 0.0000 X原=0 1011 1 1011 0 0000 1 0000说明：原符号是符号二进制位加法运算的绝对值， 符号0正1负0和-0的查询密码不同的原查询密码难以用于加减运算，但乘法运算方便，(纯小数)原查询密码的定义和说明、定义：-(1-2-(n-