【计算机组成与体系结构】讲义

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计算机一级PPT05计算机组成

答：所以，阿花儿老师一共养了8000头猪，是个土豪。
7 内存大小的计算
【例1】：某存储器的地址范围为1000H~4FFFH，其寻址范围是（ 16 ）KB？
实际存储空间
1B 1B 1B 1B … 1B 1B
地址
4FFFH 4FFEH 4FFDH 4FFCH …. 1001H 1000H
解：存储空间数量：
(1)运算器(ALU) 运算器主要由算术逻辑单元和各种寄存器组成。主要功能是执行数值运算的加、减、乘、除等算术运算和执行与、或、非的逻辑运算。
1.1 五大基本硬件-CPU
(2)控制器控制器是计算机的指挥中枢，用于控制计算机各个部件按照指令的功能要求协同工作，负责全机控制。其基本功能是从内存取指令、分析指令、执行指令和向其他部件发出控制信号。控制器的主要部件由程序计数器(PC) 、指令寄存器 (IR) 、指令译码器(ID) 、操作控制器(OC)组成。
工具：编译程序
解释程序
2 系统软件-程序设计语言
解释方式：口译特点：边翻译边执行不产生目标程序
6 硬盘大小的计算
磁盘空间大小的计算磁盘的数据存储是按照扇区进行存储的，同时，存储
容量是硬盘的主要参数。目前机械硬盘存储容量已经超过 6TB，一般的计算机也会达到几百GB到几TB，存储容量的公式为：
存储容量=盘面数 × 磁道数 × 扇区数 × 每个扇区容量例如：一个机械硬盘有64个扇面，1600个磁道，1024个扇
4FFFH-1000H+1 = 4000H 转换成十进制： 4000H = 4*163 空间大小： 4*163/210 = 16KB
02软件系统
1 基本概念
► 软件
程序、程序运行所需要的数据及开发、使用和维护这些程序所需要的文档。

计算机系统结构第一章计算机系统结构的基础知识PPT课件

PU1 DS1 MM1
CU IS PU2 DS2 MM2
SIMD
PUn DSn MMn
3.MISD多指令流单数据流
DS
MM1 MM2
IS1 CU1 IS1 PU1 IS2 CU2 IS2 PU1
MMn
ISn CUn ISn PU1
DS
4.多指令流多数据流MIMD计算机的体系结构：
CU1 IS1 PU1 DS1 CU2 IS2 PU1 DS2
i=1
n
CPU时间(T)=时钟周期长度* (CPIi*Ii )
1.1.4.3 汉德勒(Händler)分类法
1. 根据并行度和流水线提出的一种分类法。 2. t(系统型号)=(k,d,w)
➢ 程序控制部件(PCU)的个数k； ➢ 算术逻辑部件(ALU)或处理部件(PE)的个数d； ➢ 每个算术逻辑部件包含基本逻辑线路(ELC)的套数w，如加法器位
数 3. t(系统型号)＝(k×k’,d×d’,w×w’) ：有流水线
解：由题意可知：Fe=0.4, Se=10，根据Amdahl定律
1
1
Sn
0.60.4
0Байду номын сангаас6
1.5 4
6
10
例1.2：假设FP指令集中浮点平方根操作FPSQR占整个测试程序执行时间的20%(fe0)，采用2种不同方法进行改进：
一种方法是采用FPSQR硬件，使FPSQR操作的速度加快到10 倍(Se0)。另一种实现方法是使所有浮点数据指令的速度加快，使 FP指令的速度加快到1.6倍(Se1)，FP指令占整个执行时间的50% （Fe1)。请比较这两种设计方案。采用哪种实现技术来求浮点数平方根FPSQR的操作对系统的性能影响较大。

计算机组成原理全套PPT课件

IC
计算机组成原理
2.运算速度
CPU执行时间：是指CPU计算某个任务所花费的时间，不包括I/O访问时的等待时间等。
CPU执行时间=CPU时钟周期总数×时钟周期 =指令条数×CPI ×时钟周期
从上面的公式可以看出CPU的性能与计算机体系的关系: ⑴时钟频率反映了计算机的实现技术和生产工艺. ⑵CPI反映了计算机的实现技术和指令集结构. ⑶IC反映了计算机指令系统的设计和编译技术.
lw $15, 0($2) lw $16, 4($2) sw $16, 0($2) sw $15, 4($2)
1000 1100 0100 1111 0000 0000 0000 0000 1000 1100 0101 0000 0000 0000 0000 0100 1010 1100 0101 0000 0000 0000 0000 0000 1010 1100 0100 1111 0000 0000 0000 0100
序→机器语言目标程序。 2.编译程序(Complier)：高级语言源程序
→汇编/机器语言目标程序 3.解释程序(Interpreter )：将高级语言
语句逐条翻译成机器指令并立即执行,不生成目标文件。
计算机组成原理
2. 计算机的解题过程
计算机组成原理
软件
硬件
temp = v[k]; v[k] = v[k+1]; v[k+1] = temp;
2.运算速度
时钟周期:又称为节拍周期或T周期,是时钟频率的倒数。是处理器操作最基本的时间单位。例如，主频为1GHz的CPU的时钟周期为1ns。
CPI：表示执行每条指令所需要的平均时钟周期数。
CPI=一个程序的CPU时钟周期数÷程序指令数量

计算机导论课件-第3章计算机系统的组成

CPU的主频=外频×倍频系数
3.2 计算机硬件系统
3.2.1 中央处理单元
5. CPU的性能参数
（2）外频：CPU的基准频率，决定着整块主板的运行速度。（3）倍频系数：是指CUP主频和外频之间的相对比例关系。在相同的外频下，倍频越高，CPU的频率也越高。（4）缓存：CPU的重要指标之一，其结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU缓存的运行频率极高，一般与处理器同频运作，其工作效率远远大于系统内存和硬盘。
目前计算机的基本体系结构与基本作用机制仍然沿用冯·诺伊曼的最初构思和设计，我们把这种结构称之为冯·诺伊曼体系结构或普林斯顿体系结构。
冯·诺伊曼体系结构计算机主要有以下两大特征： 1．计算机要执行的指令和需要处理的数据都采用二进制表示； 2．指令与数据必须存储到计算机内部让其自动执行。
冯·诺伊曼结构计算机系统包括硬件系统和软件系统两部分，简称为硬件和软件。硬件（HardWare）是组成计算机的各种物理设备，由五大功能部件组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。软件（SoftWare）是指在硬件系统上运行的各类程序、数据及有关资料的总称，由系统软件和应用软件组成。
2. 软件的特点从应用的角度看，硬件和软件在逻辑功能上可以等效，既可以
用硬件实现，也可以用软件实现。
3.3 软件系统
2. 软件的特点与硬件相比，软件有以下特点。 ➢ 软件容易改变或修改。 ➢ 软件易于复制，生产效率高。 ➢ 软件适宜选择多种方法和算法进行比较。 ➢ 软件适宜用在条件判断和控制转移多的情况，适宜实现复杂算法。 ➢ 软件实现的功能不如硬件实现的运行速度快。 ➢ 软件实现在安全性方面不如硬件，不适宜用在安全性要求高的情况。
3.2 计算机硬件系统

组成原理与计算机体系结构

组成原理与计算机体系结构计算机是一个非常复杂的系统，它在现代社会中扮演着至关重要的角色。

那么，计算机是如何诞生的呢？它的组成原理又是什么呢？本文将为大家介绍计算机的组成原理和体系结构，希望能够帮助大家更好地理解计算机。

一、计算机的组成原理计算机是由许多不同的部件组成的，这些部件需要相互配合才能正常工作。

计算机的主要组成部分包括：中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、硬盘、输入设备和输出设备等。

下面将分别介绍这些部件。

1、中央处理器中央处理器是计算机的“大脑”，它负责处理所有的指令和数据。

中央处理器包括两个重要的部分：控制单元和算术逻辑单元。

控制单元的主要功能是从内存中取出指令并执行它们，而算术逻辑单元则是负责执行各种算数和逻辑运算。

2、随机存储器随机存储器是计算机的内存，它用于暂时存储数据和指令。

随机存储器的容量和速度非常重要，它们直接影响计算机的性能。

3、硬盘硬盘是计算机的主要存储设备，它用于长期存储数据和程序。

硬盘的容量随着技术的发展而不断增加，目前最大的硬盘容量已经达到数十TB。

4、输入设备和输出设备输入设备和输出设备也是计算机的主要组成部分。

输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备则包括显示器、打印机、喇叭等。

二、计算机体系结构计算机体系结构是计算机硬件和软件之间的接口，它描述了计算机的组成和运行方式。

计算机体系结构包含两个层次：指令集体系结构和微体系结构。

下面将分别介绍这两个层次。

1、指令集体系结构指令集体系结构是计算机处理器和编译器之间的接口。

它定义了计算机所支持的指令集以及这些指令的语法和语义。

指令集体系结构包含许多方面，比如地址模式、数据类型、寄存器、中断和异常等。

2、微体系结构微体系结构是计算机处理器内部的设计，它描述了如何实现指令集体系结构。

微体系结构包括处理器中的电路、指令流水线、分支预测、缓存和总线等。

三、计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展经历了几个重要的阶段。

大学计算机基础知识点总结ppt课件

4. ASCII码的表示方案及其特点： P42~44(2.4.1)
大学计算机基础
第五讲信息表示
5. ANSI码、Unicode码： P44~45(2.4.2/2.4.3)
6. 汉字编码方案（交换码、区位码和内码的概念）： P45~47(2.4.4)
7. 图形和图像的概念： P47
8. 矢量图形的表示原理 P47(2.5.1)
7. 计算机系统的层次结构： P28(1.5.1) 8. 操作系统: P29(1.5.2)
操作系统的定义：操作系统的功能模块：
大学计算机基础
第二讲计算机系统的组成和工作原理
9. 程序设计语言 P30~31(1.5.3) 程序设计语言的发展：解释方式和编译方式的特点:
10. 数据库管理系统P32(1.5.4) 数据库管理系统的功能：常见的数据库管理系统：
大学计算机基础
第六讲操作系统
5. 作业的概念、作业管理模块的功能、操作系统为用户提供的接口
P89 (4.2.1) 6. Байду номын сангаас程的概念、进程的三种状态及其转换：
P89~90(4.2.2) 7. 存储管理模块的主要功能：P91(4.2.3) 8. 文件管理模块的主要功能：P92(4.2.4) 9. 设备管理模块的主要功能：P93(4.2.5)
2. 10进制数转换为R进制数： P37~38(2.2.2)
3. 2、8、16进制数之间的转换： P38~40(2.2.3)
大学计算机基础
第五讲信息表示
1. 什么是定点数和浮点数： P40(2.3.1)
2. 定点数的原码、反码和补码表示： P41(2.3.2)
3. 计算机中浮点数的表示： P42(2.3.3)

计算机组成原理PPTPPT课件

➢钱晓捷，微型计算机原理及应用，清华大学出版社， 2006
精选ppt课件2021
2
目录
☼ 第一章计算机系统概论 ☼ 第二章指令系统 ☼ 第三章中央处理部件CPU ☼ 第四章存储系统 ☼ 第五章输入输出（I/O）系统
精选ppt课件2021
3
第一章计算机系统概论
1.1 计算机的基本概念
如何正确理解“计算机”这个术语呢？凡是能完成以下三类工作的机器就是计算机： ①能接受程序和数据的输入，并存储起来； ②能按照存储的程序对输入的数据进行自动处理并得出结果； ③能把结果输出。
特点：控制简单，译码时间短，编码浪费，n位操作码能表示2n条指令
操作码长度不固定：操作码分散在指令字的不同字段内
特点：能有效压缩操作码的平均长度，控制复杂，指令译码、分析较难
精选ppt课件2021
17
现代计算机中多采用不等长操作码——不同类的指令，其操作码的长度不同。
对于一部分不需要操作数的指令可以将指令操作码扩展到操作数字段，操作码的长度随地址码的减少而增加。
在不增加指令长度的情况下，能充分利用指令的各个字段扩展操作码的长度，使它可以表示更多的指令。
实现不等长操作码可以通过扩展操作码法实现。
精选ppt课件2021
18
操作码扩展实现方式等长扩展
每次扩展的操作码的位数相同。例如：4-8-12扩展法、 3-6-9扩展法、4-6-8扩展法不等长扩展
10010101 10100001
操作码用来表明本条指令要求计算机完成的操作，如加法，减法，取数等，CPU中有专门的译码电路来识别解释各操作码
地址码用来给出参加本次运算的操作数和运算结果所在的地址，根据地址码个数，指令格式分为零地址、一地址选ppt课件2021

计算机组成原理(第三版)第一章ppt课件

第 1 章绪论
主要内容：
• 计算机的基本概念
• 计算机系统硬、软件组成
• 层次结构模型
• 计算机的工作过程
• 计算机的性能指标精选ppt课件2021
1
生活中常见的计算机
计算机系统应该包含些什么呢？
它们是如何工作的…？…?
对计算机我们了解多少？
精选ppt课件2021
2
计算机系统概述
计算机系统由硬件和软件两大部分组成
编译方式：将源程序输入计算机后，启动并执行这
种语言的编译程序（编译器），将源程序全部翻译成机器语言程序（目标程序）后，才由硬件执行。如，汇编器。
精选ppt课件2021
26
3）各种软件平台
将开发及运行过程中所需的各种软件集成为一个综合的软件系统，称为软件平台。如：以某种高级语言编译系统为核心的开发平台。
I/O设备
用一组系统总线连接CPU、主存、多个输入/输出设备，它们通过总线传送信息。
系统总线
地址总线数据总线控制总线
例如：CPU从主存单元精读选p取pt课件操202作1 数如何通过总线实2现1
系统总线
CPU
M
I/O接口
I/O接口
系输
统入
I/O设备
I/O设备输
主机
出
5. I/O接口
系统总线与I/O设备之间的转换逻辑部件
功能：转换信息。输入：原始信息二进制代码，送入主机。输出：处理结果人所能接受的形式并输出。
例如：输入设备键盘，输出设备显示器。硬盘等外部存储器只是I/O设备的一部分。
4. 总线
功能：一组能为多个部件分时共享的信息传送线
路。
精选ppt课件2021

计算机组成原理(本全)白中英PPT课件

计算机组成原理
白中英
1 精选ppt课件2021
概述
计算机组成：主要指计算机硬件的具体实现方式及工作原理
从三方面掌握本课程内容
– 硬件结构：从物理上、逻辑上掌握计算机各部件和器件的构成和作用
– 实现方式：硬件联接形式和内部处理方式（如控制器、运算器的实现方式等）
– 工作原理：计算机各部分内部工作过程
15 精选ppt课件2021
对一任意数S，其r进制数表示为（S）r＝kn ×r n-1+kn-1 × r n-2+… +ki × r i-1
+… +k-m × r -m-1 其中０≤ ki﹤r
r称为进位计数值的基数， ki为第i位数字符， i为位序号, r i为第i位的
• 计算机系统具有层次性，它是由多级层次结构组成的。其层次之间的关系十分紧密，上层是下层功能的扩展，下层是上层的基础；层次的划分不是绝对的，各层之间有时是相互渗透的。
13 精选ppt课件2021
第二章运算方法和运算器
第一节数据与文字的表示
数据一般分为两大类：
第四节计算机软件
一、软件的组成与分类
计算机中的各种程序、数据和有关文档构成计算机的软件系统。计算机的软件一般分为两大类： • 系统软件：便于计算机使用的系统管理程序 (包括操作系统、语言处理、数据库管理系统等） • 应用软件：针对用户具体实际应用的程序
10 精选ppt课件2021
二、软件的发展
然后按指令的要求发出操作命令，控制计算机各部分自动协调的工作。
简单程序指令形式控制器的基本任务指令流和数据流冯·诺依曼体系结构计算机的主要特征是：采用存储程序和数据，由指令流来控制计算机的操作。