[0013]计算机组成原理

十六位体系结构计算机组成原理
十六位体系结构计算机组成原理是指计算机的硬件和软件组成原理，可以分为以下几个部分：
1.中央处理器(Central Processing Unit, CPU)：负责执行计算机指令和进行数据处理。

CPU包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元(ALU)和寄存器等。

2.存储器：存储器包括主存储器和辅助存储器。

主存储器用于存储正在运行的程序和数据，可分为RAM和ROM。

辅助存储器用于长期存储程序和数据，如硬盘、光盘等。

3.输入输出设备：用于与外部设备进行数据交互，如键盘、鼠标、打印机、显示器等。

4.总线(Bus)：计算机内各个部件之间传送数据和控制信息的通道。

总线分为数据总线、地址总线和控制总线。

5.指令系统：计算机的指令系统决定了计算机的操作特性和功能。

按照十六位体系结构，指令由16位表示，可以包括逻辑运算、算术运算、存储和转移等操作。

6.中断系统：用于处理紧急情况和异步事件，如异常中断、硬件中断和软件中断等。

7.时钟系统：用于同步计算机内各个部件的工作节奏和时序，提供时钟脉冲。

8.控制单元(Control Unit)：负责控制计算机的操作，根据指令操作码的不同，控制单元产生特定的控制信号和时序信号，控制各个部件的工作。

9.运算器(アrithmetic and Logic Unit, ALU)：负责进行算术运算和逻辑运算，包括加法、减法、乘法、除法和与、或、非、异或等逻辑运算。

以上是十六位体系结构计算机组成原理的基本内容，具体实施中可能会有一些差异。

计算机组成原理基础知识梳理计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的一个重要课程，涉及了计算机的硬件和软件方面的基础知识。

本篇文章将从计算机的五大基本组成部分入手，对计算机组成原理的基础知识进行梳理。

一、中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的大脑，负责执行所有计算机指令和控制计算机操作的过程。

它由运算器、控制器和寄存器等部件组成。

运算器负责进行数据运算和逻辑操作，控制器负责解析和执行指令，寄存器用于存储数据和指令。

1. 运算器：运算器主要包括算术逻辑单元（ALU）和累加寄存器（AC）。

ALU负责进行算术和逻辑操作，比如加法、减法、与、或等。

AC是一个特殊的寄存器，用于存放操作数和运算结果。

2. 控制器：控制器负责解析指令、产生控制信号和协调各个部件的工作。

它通过时钟信号来同步各个部件的操作，确保指令的顺序执行。

3. 寄存器：寄存器是一种高速存储器件，用于存储数据和指令。

它们与CPU更为接近，可以快速访问。

常见的寄存器包括程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、数据寄存器（DR）等。

二、存储器存储器是计算机用于存储数据和指令的设备，分为主存储器和辅助存储器两种。

1. 主存储器：主存储器是计算机中数据和程序的主要存放地点，也是CPU能直接访问的存储器。

常见的主存储器包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。

- RAM：RAM是一种易失性存储器，即断电后数据会丢失。

它具有读写功能，用于临时存储数据和程序。

RAM可以按字节寻址，可以被CPU任意读写。

- ROM：ROM是一种只读存储器，其中存放的是永久性数据和程序，不会因为断电而丢失。

ROM的内容只能被读取，不能被修改。

2. 辅助存储器：辅助存储器是一种用于扩展计算机存储容量的设备，如硬盘、光盘和闪存等。

辅助存储器的容量大、速度慢，主要用于长期存储数据和程序。

三、输入输出设备输入输出设备用于实现计算机与外部环境之间的数据交互。

1. 输入设备：输入设备用于将外部信息输入计算机，如键盘、鼠标、扫描仪等。

<!--[if !vml]--><!--[endif]-->
6．答：32Ｋ×16位)/(16Ｋ×８位)=2*2=4，即4个芯片构成.32Ｋ×16位即15根地址线,16根数据线,而16Ｋ×８位芯片的地址线14根,数据线8根，故4个芯片分成两个组，即每个组由2个芯片构成16位位扩展，1根地址线作字扩展，选择两个组.本题是字、位均扩展。

画图见下图:
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第五次
[论述题]
注意:作业一定要作,否则没有相应的平时成绩,很多同学因此不及格.
1．某机字长16位，定位表示，尾数15位，数符1位，问：
(1) 定点原码整数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？
(2)定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？
2.机器数字长为8位（含1位符号位），若机器数为FF（十六进制），当它分别表示原码、补码、反码和移码时，等价的十进制整数分别是多少？
3.指令有哪些寻址方式？设指令格式如下所示，其中OP为操作码，试分析指令格式特点。

16 12 11 10 9 5 4 0
*作业下载开放时间：2015-11-26。

(0013)《计算机组成原理》复习思考题一、单项选择题1．下列数中最大的数为（）。

①（11001）BCD②（22）10③（24）8④（18）162．计算机的字长决定了（）。

①指令直接寻址能力②计算机的运算精度③计算机的运算速度④计算机的高低档次3．一级高速缓冲存储器CACHE是设在（）。

①主存与CPU之间②主存与外存之间③接口板上④CPU内部4．进位计数制中的最大数是指（）。

①一个数允许使用的最大数码②一个数位允许使用的数码个数③一个固定的常数值④数码在数据中的不同位置5．控制存储器的字长比机器字长要（）。

①小②长得多③相等④随意定6．总线中地址线的作用是（）。

①用于选择存储器单元②用于选择进行信息传输的设备③用于选择存储器单元及用于选择进行信息传输的设备④地址信号7．某计算机字长32位，其存储容量为64KB，若按字编址，那么它的寻址范围是（）。

①0~32K②0~16K③0~8K④0~32KB8．基址寻址方式中，操作数的有效地址等于（）。

①堆栈指示器内容加上位移量②程序计数器内容加上位移量③基值寄存器内容加上位移量④变址寄存器内容加上位移量9．描述流水CPU基本概念中，正确表述的句子是（）。

①流水CPU是一种非常经济而实用的时间并行技术②流水CPU是以空间并行性为原理构造的处理器③流水CPU一定是多媒体CPU④流水CPU一定是RISC机器10．CRT的分辨率为1024ⅹ1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器是（）。

①256KB②512KB③2MB④1MB11．CPU内由许多部件组成，其核心部件是（）。

①累加寄存器②算术运算部件③ALU部件④多路开关12．设x=-0.0001,则[x]补为（）。

① 1.0011 B.1.1101③1.0010④ 1.111113.用16位字长（其中1位符号位）表示定点整数时，所能表示的数值范围是（）。

①0≤∣N∣≤215-1②0≤∣N∣≤216-1③0≤∣N∣≤214-1④0≤∣N∣≤21614.主-辅存储器的目的是（）。

计算机组成原理计算机组成原理是指计算机硬件和软件的组成以及它们之间的工作原理。

计算机硬件主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备和总线等。

计算机软件则由系统软件和应用软件组成。

在计算机中，中央处理器是计算机的核心，它负责执行计算机程序中的指令。

中央处理器由控制器和运算器组成。

控制器用于解码和执行指令，而运算器用于进行数据运算。

存储器用于存储数据和指令，其主要有两种类型：主存储器和辅助存储器。

主存储器一般是随机存取存储器(RAM)，用于存储当前正在执行的程序和数据。

辅助存储器一般是固态硬盘(SSD)或磁盘，用于长期存储数据和程序。

输入输出设备负责将数据和指令输入计算机，并将计算结果输出到外部设备或显示器上。

常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪，而输出设备有显示器、打印机和音频设备等。

总线是计算机各个组件之间进行通信的路径。

总线分为地址总线、数据总线和控制总线。

地址总线用于指示存储器或I/O设备的地址，数据总线用于传输数据，而控制总线用于传输与控制操作有关的信息。

系统软件是计算机操作系统的核心部分，它管理计算机的资源和提供用户与计算机硬件之间的接口。

应用软件则是由用户使用的各种程序，如办公软件、图像处理软件和游戏等。

在计算机工作原理方面，计算机是按照指令的顺序执行程序的。

计算机从存储器中读取指令和数据，存储在寄存器中，并通过总线传递信息。

控制器解码指令并控制算术逻辑单元(ALU)进行数据运算。

运算结果再存储在寄存器中，最后输出到输出设备或存储器中。

总之，计算机组成原理是计算机硬件和软件的组成和工作原理的总称。

通过了解计算机的组成和工作原理，可以更好地理解计算机的工作方式，从而进行计算机系统的设计和优化。

1、硬件：输入输出设备，控制器，存储器，运算器。

2、计算机技术指标：机器字长、存储容量、运算速度。

3、多总线结构的原理：双总线结构特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线和I/O总线分开的结构。

三总线1由主存总线用于CPU与主存之间的传输，I/O总线供CPU与各类I/O 设备之间传递信息，DMA总线用于高速IO设备与主存之间直接交换信息，任意时刻只能用一种总线，主存总线与DMA总线不能同时对主存进行存取。

三总线2CPU与Cache之间构成局部总线，而且还直接连到系统总线上，cache可通过系统总线与主存传输信息，还有一条扩展总线可以连接IO设备。

四总线由局部总线，系统总线，告诉总线，扩展总线构成。

4、总线判优分为集中式和分布式两种，集中式分为链式查询、计数器定时查询、独立请求方式（排队器）5、总线通信控制的四种方式：同步通信，异步通信，半同步通信，分离式通信。

6、波特率是每秒传输的位数，比特率是每秒传输的有效数据位数（bps）7、存储器技术指标：存储速度，存储容量和位价。

8、存储器分为主存，闪存，辅存和缓存。

9、分层原因：1缓存-主存层解决CPU与主存速度不匹配问题；2主存-辅存层解决系统存储容量的问题。

10、主存的技术指标：存储容量，存储速度（存取时间和存取周期表示）。

11、存储器带宽的计算方法：如存取周期为500ns，每个存取周期可访问16位，则带宽为32M位/秒。

带宽是衡量数据传输率的重要技术指标。

12、动态RAM的刷新方式：集中刷新（是在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读写操作‘死时间’）分散刷新（指对每行存储单元的刷新分散到每个存取周期内完成。

不存在死时间，整个系统速度降低）异步刷新（前两种方式的结合，即可缩短死时间，又充分利用最大刷新间隔为2ms的特点）。

13、动态RAM集成度远高于静态RAM；动态RAM行列地址按先后顺序输送，减少了芯片引脚，封装尺寸也减少；动态RAM功耗比静态RAM小；动态RAM的价格比静态RAM便宜；由于使用动态元件，因此速度比静态RAM低；动态RAM需要再生，需配置再生电路，也需要消耗一部分功率。

计算机组成原理讲义计算机组成原理是一门研究计算机硬件和软件协同工作的学科。

它研究计算机系统的组成、结构、工作原理和设计方法，涉及到计算机的各个层次、各个组成部分和各种操作。

计算机组成原理作为计算机科学和计算机工程的基础课程，对于理解计算机的工作原理和提高计算机系统设计和性能优化具有重要意义。

首先，计算机组成原理涵盖了计算机的硬件组成。

计算机的硬件部分主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备和总线等。

中央处理器是计算机的核心部件，又被称为计算机的大脑。

它包括算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU），负责执行指令、算术运算和逻辑运算等。

存储器用于存储数据和指令，分为主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。

输入输出设备用于与计算机交互，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

总线用于连接计算机的各个组成部分，包括数据总线、地址总线和控制总线等。

了解计算机硬件组成，对于设计和优化计算机系统具有重要意义。

其次，计算机组成原理涉及计算机的工作原理。

计算机的工作原理主要包括数据的表示和存储、指令的执行和流水线技术等。

数据的表示和存储是计算机进行数据处理的基础。

计算机使用二进制表示数据，将数据存储在内存中。

指令的执行是计算机进行计算和逻辑操作的基本单元。

计算机通过解码和执行指令，对数据进行处理。

流水线技术是提高计算机执行效率的一种重要方法。

通过将指令执行分解成多个阶段，可以提高指令的吞吐量。

计算机组成原理对于理解计算机工作原理和提高计算机系统性能具有重要意义。

最后，计算机组成原理涉及计算机的设计方法。

计算机的设计方法包括指令系统的设计、组合逻辑电路的设计和微程序设计等。

指令系统的设计是计算机体系结构的基础，决定了计算机的功能和性能。

组合逻辑电路设计是实现计算机各个功能模块的基础，包括加法器、乘法器、寄存器和控制电路等。

微程序设计是实现指令的执行和控制的基础，将指令分解成微指令并存储在控制存储器中。

计算机组成原理详解，掌握计算机核心知识计算机组成原理是指计算机内部各个组成部分的结构和工作原理。

它是计算机科学与技术领域的基础课程之一，对于理解计算机的工作原理以及能够进行计算机系统的设计和优化具有重要意义。

本文将为您详细解析计算机组成原理的核心知识。

一、计算机的基本组成部分计算机由五大基本部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

其中，运算器和控制器合称为中央处理器（CPU），负责计算和控制；存储器用于保存数据和指令；输入设备用于接收外部数据；输出设备用于显示计算结果或将结果输出至外部。

这五个部件相互协作，实现计算机的各项功能。

二、运算器的功能和结构运算器是计算机的核心部件，用于进行算术和逻辑运算。

它由算术逻辑单元（ALU）和寄存器组成。

ALU负责实现各种运算操作，如加减乘除、与或非等逻辑运算；寄存器用于暂存数据和中间结果。

运算器的工作方式是先将数据从存储器中取出放入寄存器，然后通过ALU进行运算，最后将结果存回寄存器或存储器。

三、控制器的功能和原理控制器是计算机的指挥部，负责控制计算机各个部件的协调工作。

它通过解析指令并发出相应的控制信号来完成任务。

控制器主要由时序逻辑电路和指令寄存器组成。

时序逻辑电路确定各个部件的工作顺序和时序，确保计算机的稳定运行；指令寄存器存储当前正在执行的指令，并将指令送给运算器进行执行。

四、存储器的类型和层次结构存储器用于存储数据和指令。

根据存储介质和访问方式不同，存储器可以分为主存储器和辅助存储器。

主存储器是计算机的内存，通常采用半导体存储器，如随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）；辅助存储器用于大容量数据的长期存储，如硬盘、固态硬盘和光盘。

存储器按照容量从小到大可以划分为寄存器、缓存、内存、磁盘等不同的层次。

五、输入输出设备的功能和接口输入设备用于向计算机输入数据和指令，输出设备用于显示计算结果或将结果输出至外部。

常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等；输出设备有显示器、打印机、音频设备等。