计算机结构与逻辑设计

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计算机组成与结构实验指导(学生)1

《计算机组成与结构》实验指导（学生用书）1.实验硬件环境简介2.运算器原理实验3.存储器工作原理实验4.简单模型机的设计与实现实验硬件环境简介一．系统构成TDN-CN计算机组成原理实验箱由八个功能模块单元构成，各功能模块的名称及包含的主要器件如表1-1所示。

表1-1TDN-CM系统构成电路名称主要电路内容运算器单元(ALUUNIT) 运算器、进位控制器、移位寄存器、寄存器堆、通道内部总线程序存储器单元(PRAMUNIT)RAM6116、地址寄存器、地址移位寄存器微控器单元(MCROCONTROLLERUNIT) 指令寄存器、指令译码器、微代码控制寄存器及其编程器、逻辅译码单元、时序电路逻辑信号测量单元两路逻辑信号PC示波器12131313131单片机控制单元（PC UNIT)控制单片机、RS-232C串口等I/O单元开关、显示灯、控制台(读写、启动、停机〉电源采用高效开关电源、输出为5V/2A、±12V/02A 系统操作器(选件〉24键键盘和8位LED显示、打印机接口二．系统主要元件配置系统中各主要功能单元所采用的器件如表1-2所示表1-2 实验板的主要元件配置名称器件型号数量运算器74LS181 2移位器74LS299 1通用寄存器74LS273 2 74LS274 3指令程序存储器SRAM6116 1 指令寄存器74LS273 1程序计数器74LS161 2时序发生器74LS175 1 74LS74 1启停控制器拨动开关 2微动开关 2 微程序控制存储器E2PROM2816 3微指令寄存器74LS273 2 74LS175 1微地址寄存器74LS74 3 编辑运行方式开三态开关 1信号源555 1 74LS123 1 电位器 2显示灯发光二极管8 机内电源|5V、±12V输出8 单片机89C51 1串行通讯接口MC1488 1 MC1489 1 9针插座 1实验用元件排线若干三．系统单元电路简介1．运算器单元（ALU UNIT）运算器电路单元由两部分组成：运算器单元（ALU UNIT）和寄存器堆单元（REG UNIT），运算器运算器电路单元位于实验板的左部，其中标有“ALU UNIT”。

2020智慧树,知到计算机组成原理与结构设计章节测试题完整答案

2020智慧树，知到计算机组成原理与结构设计章节测试题完整答案第一章单元测试1、单选题：运算器的核心部件是______。

选项：A:数据总线B:算术逻辑运算部件C:数据选择器D:累加寄存器答案: 【算术逻辑运算部件】2、单选题：存储器主要用来______。

选项：A:存放程序B:存放微程序C:存放程序和数据D:存放数据答案: 【存放程序和数据】3、单选题：电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为______。

选项：A:UPB:主机C:ALUD:CPU答案: 【主机】4、单选题：输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为______。

选项：A:主机B:外围设备C:存储器D:操作系统答案: 【外围设备】5、单选题：用户与计算机通信的界面是______。

选项：A:应用程序B:外围设备C:文本处理D:CPU答案: 【外围设备】6、单选题：下列______不是输入设备。

选项：A:打印机B:画笔及图形板C:鼠标器D:键盘答案: 【打印机】7、单选题：一片1MB的磁盘能存储______的数据。

选项：A:109字节B:106字节C:220字节D:210字节答案: 【220字节】8、单选题：计算机硬件能直接执行的只能是_____。

选项：A:机器语言B:汇编语言C:机器语言和汇编语言D:符号语言答案: 【机器语言】9、单选题：一个节拍信号的宽度是指_____。

选项：A:时钟周期B:存储周期C:机器周期D:指令周期答案: 【时钟周期】10、单选题：32位的个人计算机，一个字节由______位组成。

选项：A:4B:16C:8D:32答案: 【8】11、判断题：微处理器可以用来做微型计算机的CPU。

选项：A:错B:对答案: 【错】12、判断题：决定计算机运算精度的主要技术指标是计算机的字长。

选项：A:错B:对答案: 【对】13、判断题：计算机总线用于传输控制信息、数据信息和地址信息的设施。

选项：A:错B:对答案: 【对】14、判断题：计算机系统软件是计算机系统的核心软件。

使用《计算机结构与逻辑设计》教材的体会

维方法。从２０年开始，００东大电气系的“ 数字电路” 课程采用了黄正瑾教授编著的《计算机结构与逻辑设计》教材，两学期下来感受颇深。随着电子技术和
计算机技术不断发展，我国数字电路教材在６年代０
实现了从电子管电路到晶体管电路的转变，ｏ８年代实现了从分立元件为主到集成电路为主的转变。教育革命随着技术革命不断深化，近年来正在进行从中小规模Ｉｃ向大规模Ｉｃ的转变。但这种转变多是以器件为基础，讨论一个一个单元电路，教材偏重于中小Ｉｃ电路的分析与设计，而较少涉及系统设计。
பைடு நூலகம்
单元电路为起点的设计方法显然已不能适应面向二十一世纪的需要，本书充分吸取以前教材改革的经教材建设对提高教学质量起着至关重要的作用，一本好的教材应能跟上当代科技发展的节奏，能
帮助学生打下扎实的理论基础，并能拓展学生的思
验和教训，改变传统思路，扩大视野，打破原有数字电路教材的体系，把数字逻辑设计和计算机结构有机结合，用系统集成的观点来处理日趋复杂的数学系统，使教材适应以信息技术和计算机技术为先导的技术革命的需要，实现了质的飞跃，让学生以提高竞争能力和自学能力为主，不再强调教材体系完整。
合我校电工电子实验中心的虚拟电子实验平台Ｅｅｔｎｒｂｎｈ利用微机运行电路仿真软ｌｒｓＷｏｋｅｃ，ｃｏ
摘要
关键词
本文介绍的新教材，把计算机结掏看作逻辑设计的典型应用，从系统工程的观点出发．引进了现代逻辑设计中涉及到的新概念、新方
模块系统能力

计算机组织与结构实验讲义(2014版)

计算机组织与结构实验讲义（2014版）任国林编写东南大学计算机科学与工程学院计算机组织与结构课程实验是为巩固教学效果而设置的，学生可以通过这些实验掌握计算机部件的逻辑组成及其工作原理，熟悉数字电路芯片的使用方法，提高逻辑设计能力，为设计计算机模型机打下基础。

计算机组织与结构课程实验共有4个，分别是运算器组成实验、存储器组成实验、寄存器组成实验、CPU数据通路实验。

所有实验均基于EDA工具Quartus II进行设计和功能仿真，条件允许时基于FPGA芯片进行功能验证。

实验一运算器组成实验一、实验目的（1）熟悉加/减法器的功能及使用方法。

（2）掌握算术逻辑部件(ALU)的功能及其逻辑组成。

（3）加深对运算器工作原理的理解。

二、实验内容（1）掌握Quartus II的使用方法，能够进行数字电路的设计及仿真。

（2）验证Quartus II所提供加/减法器的功能及使用方法。

（3）设计具有加法、减法、逻辑与、逻辑非4种功能的ALU，并进行功能仿真/验证。

三、实验原理及方案运算器是计算机硬件对数据进行加工的重要部件，算术逻辑部件ALU是其核心，还包括存放操作数和运算结果的寄存器/锁存器、存放运算结果状态的触发器等器件。

根据给定控制信号的不同，运算器可以实现不同的运算功能。

为便于运算器组成设计有效进行，先介绍一下Quartus II的使用方法。

1、基于Quartus II的电路设计及仿真方法基于Quartus II，电路设计的主要过程包括：建立工程文件、编辑原理图文件、编译原理图文件，电路仿真的主要过程包括：编辑仿真波形文件、生成功能仿真网表、验证仿真波形正确性。

以功能为Z=X·Y的电路为例，使用Quartus II、采用原理图方法进行电路设计的过程如下：1）建立工程文件：通过主菜单File→New Project Wizard可建立工程文件，包含5个页面的设置。

·第1页为设置工程文件信息，包括工程文件名、工作目录名·第2页为在工程中加入文件，可将已有的GDF文件添加到工程文件中，本例中无·第3页为选择FPGA器件型号，本例中采用Cyclone系列的EP1C6Q240C8芯片·第4页为添加准备使用的EDA工具，通常直接选择Next·第5页为查看、确认工程文件信息，无误时选择Finish即可。

计算机系统结构基本习题和答案

计算机系统结构基本习题和答案计算机系统结构基本习题和答案填空题1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。

2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为（应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。

3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。

4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。

5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。

6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。

7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。

8、微指令由（硬件）直接执行。

9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。

10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。

以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。

（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。

11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计)，带来的不利是（无法控制）。

12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。

它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。

13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成逻辑设计等。

计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。

14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。

15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。

基于EDA的《计算机结构与逻辑设计》CAI系统开发

引言
一
、
伴随着计算机技术的迅速发展，ＣＩ（算机辅助教学）成Ａ计
Байду номын сангаас
为一种崭新的教育技术，它包括计算机直接为教学目的服务的各类应用，是现代教育技术的一个重要发展方向。＜算机结构与计逻辑设计＞这门课程将数字电子技术课程和计算机组成原理课程的部分内容组合在一起，解决了数字系统与计算机相结合的问题。它是面向２世纪课程体系改革中的一门新课，是所有电类专１业的公共技术基础课。为了使这门课程的课堂教学更加生动、形象，便于学生理解，我们致力于本课程的ＣＩＡ的开发。同时为了３ＥＤＡ平台支持的ＣＡＩ，系统设计实例更加清楚地分析课程中的某些数字电路，采用了ＥＡ软件对这些Ｄ电路实时进行仿真实验，以使学生在听课中就能看到模拟实验，我们以计算机结构与逻辑设计课程中的第二章第五节中的两加深了对电路的理解，也使他们学到一定的ＥＡ运用技术，达到个组合逻辑模块８一线编码器（４４模块）３一线译码Ｄ线３７１８和线８事半功倍的效果。器（４３模块）为例，介绍设计制作用Ｅ７１８ＷＢ对电路进行适时仿真的ＣＩＡ系统的方法。基本的思想是利用Ａｔｏｗｒ６０为系统ｕｈｒａｅ．作二、ＥＡ平台支持的电类课程ＣＡ教学的意义ＤＩ的开发平台，使ＣＩ统具有良好的交互性和趣味性。根据预先Ａ系（）Ｄ１ＥＡ平台支持的ＣＩ以使教师在整个教学过程中劳动设计好的脚本，在Ａｔｏｗｒ平台上加入相应的文本、图片、声Ａ可ｕｈｒａｅ强度大大降低。但是教师的备课量却大大增加，同时对教师自身音、说明等。同时在ＥＷＢ软件中做好８一线编码器和３一线线３线８的综合要求也有很大程度地提高。译码器的仿真电路，并使仿真结果正确，然后在Ａｔｏｗｒ中采ｕｈｒａｅ（ＥＡ平台支持的ＣＩ助于推动课程教学改革，使课程用交互，利用相应的函数直接链接到ＥＢ软件，打开已做好的２）ＤＡ有Ｗ内容更形象、更直观，具有良好的教学效果。仿真电路，观察到仿真结果。仿真结束后可关闭ＥＷＢ软件返回（ＥＡ平台支持的ＣＩ理论知识和实践知识有效地结合到Ａｔｏｗｒ平台，实现了在ＣＩ３）ＤＡ使ｕｈｅａｅＡ中对电路的实时仿真。（）Ａｔｏｗｒ环境下设计的第二章主界面框架和电路仿１在ｕｈｒａｅ起来。通过在课堂教学中适时地对电路进行仿真测试，使学生能直观地看到仿真结果，解决了传统教学中课堂与实验室、理论与真交互的实现实践严重脱节的问题。如图１示，我们主要利用交互图标下面的群组图标所包含所（利用ＣＩ行课堂教学，可以方便地创造出图、文、声的定向导航图标和第二章内容框架图标及框架下的每一个群组实４）Ａ进并茂的学习环境。同时Ｃ易于交互，能有效地与多媒体技术、现了第二章内容程序的定向和跳转，同时利用Ａｔｏｗｒ的函数ＡＩｕｈｒａｅ网络技术、数据库结合，为远程教学提供新的手段。轻松实现了某些页面之间的跳转和转移。为了使整个Ｃ课件更ＡＩ加活泼，我们在主界面上增加了背景音乐和一些ＧＩＦ动画按钮。三、ＥＤＡ平台支持的＜计算机结构与逻辑设计》ＣＡＩ系统的在图２中，我们只使用一个框架就实现了第二节内容的连接。打开２５ — ．２２和２５ — 这两个群组图标，如图３．．２３．、图４８一线编的线３开发过程码器和３一线８线译码器的介绍和电路仿真都在这些结构中实现。１方案设计．Ａ课件中，电路仿真通过热区交互来实现。对应的交互下的因为我们所开发的ＣＩＡ系统主要面对在校学生的课内辅助教在ＣＩｎ学，也可以进行各部分内容的重点、难点教学。所以ＣＩＡ设计方群组图标中放置一个计算图标，然后在计算图标中调用函数Ｗｉ案采用交互式的多媒体Ｃ系统，允许教师和学生通过计算机进Ｅｅ（ＷＢ软件所在的路径 ”，这样就实现了Ａｔｏｗｒ到ＥＡＩｘｃ“ Ｅ）ｕｒａｅｈＷＢ行交互，最大程度地发挥他们的自主性。本ＣＩＡ系统采用树状结软件平台的链接。程序实现后，在程序运行过程中，我们只要单构的内容组织方式，整个结构更具合理性。整个ＣＩ统由篇、击对应的热区就能直接链接到ＥＷＢ软件平台，调出已经制作好Ａ系章、节、点组成。

2022年华中科技大学计算机应用技术专业《数据库概论》科目期末试卷B(有答案)

2022年华中科技大学计算机应用技术专业《数据库概论》科目期末试卷B（有答案）一、填空题1、数据的安全性是指____________。

2、某事务从账户A转出资金并向账户B转入资金，此操作要么全做，要么全不做，为了保证该操作的完整，需要利用到事务性质中的_____性。

3、“为哪些表，在哪些字段上，建立什么样的索引”这一设计内容应该属于数据库设计中的______阶段。

4、安全性控制的一般方法有____________、____________、____________、和____________视图的保护五级安全措施。

5、在SELECT命令中进行查询，若希望查询的结果不出现重复元组，应在SEL ECT语句中使用______保留字。

6、如果多个事务依次执行，则称事务是执行______；如果利用分时的方法，同时处理多个事务，则称事务是执行______。

7、在设计局部E-R图时，由于各个子系统分别有不同的应用，而且往往是由不同的设计人员设计，所以各个局部E-R图之间难免有不一致的地方，称为冲突。

这些冲突主要有______、______和______3类。

8、数据库系统是利用存储在外存上其他地方的______来重建被破坏的数据库。

方法主要有两种：______和______。

9、数据库恢复是将数据库从______状态恢复到______的功能。

10、关系系统的查询优化既是关系数据库管理系统实现的关键技术，又是关系系统的优点。

因为，用户只要提出______，不必指出 ______。

二、判断题11、等值连接与自然连接是同一个概念。

（）12、在数据表中，空值表示不确定。

（）13、在数据库恢复中，对已完成的事务进行撤销处理。

（）14、并发执行的所有事务均遵守两段锁协议，则对这些事务的任何并发调度策略都是可串行化的。

（）15、可以用UNION将两个查询结果合并为一个查询结果。

（）16、在第一个事务以S锁方式读数据R时，第二个事务可以进行对数据R加S锁并写数据的操作。

计算机逻辑基础知识点总结

计算机逻辑基础知识点总结一、逻辑与计算机逻辑是计算机科学的基础原理之一，它是计算机系统的核心。

逻辑是一种思维方式，是一种思考问题的方法，是一种对事物关系的认识和分析方法。

计算机逻辑包括了命题逻辑、谓词逻辑等，是计算机科学中最基础的知识之一。

二、命题逻辑命题逻辑是研究命题之间的关系的学问，它是逻辑学中的一种基本形式。

命题是一个能够用真或假表示的简单的陈述句。

命题逻辑就是处理这些命题的逻辑。

1. 命题逻辑的概念（1）命题：一个陈述句，可以用真或假表示，并且具有明确的意义的不可分割的陈述。

（2）复合命题：由一个或多个命题通过逻辑连接词组成的复杂命题。

（3）逻辑连接词：与、或、非、蕴含和等价。

2. 命题逻辑的基本运算（1）合取：取多个真命题的逻辑与。

（2）析取：取多个真命题的逻辑或。

（3）非：对一个命题的否定。

（4）蕴含：p→q，如果p成立，则q一定成立。

（5）等价：p↔q，p和q具有相同的真假值。

（6）命题的推理：逻辑连接词的运用和命题之间的关系。

3. 命题逻辑的证明（1）直接证明法：可以用一个分析都可以推出结论。

（2）间接证明法：反证法，假设命题的逆否命题或者对偶命题成立。

三、谓词逻辑谓词逻辑（predicate logic）也叫一阶逻辑，是处理复杂命题的一种逻辑。

与命题逻辑只处理简单命题不同，谓词逻辑可以处理对象、性质、关系等更为复杂的断言。

1. 谓词逻辑的概念（1）类型：谓词表示对象性质、关系及否定。

（2）量词：全称量词（∀）和存在量词（∃）。

（3）联结词：与（∧）、或（∨）、非（¬）、蕴含（→）、等价（↔）。

2. 谓词逻辑的基本运算（1）命题：由谓词和主词组成的有意义的陈述。

（2）开放式公式：含有变元的谓词表达式。

（3）关系：包括真值表、联结词、优先级规则。

3. 谓词逻辑的应用（1）推理：利用推理规则和公式化知识得出结论。

（2）知识表示：用谓词逻辑可以清晰精确地表示知识。

（3）语义网络：用谓词逻辑可以描述复杂的语义结构。

3.2设计逻辑结构与建立数据库教学设计人教中图版高中信息技术选择性必修3数据管理与分析

4.社会责任感：通过学习数据库知识，使学生意识到信息技术在促进社会进步中的重要作用，增强其社会责任感。
二、学情分析
在本章节“设计逻辑结构与建立数据库”的学习中，考虑到学生的年龄特点和知识背景，他们对数据库的概念及实际应用可能较为陌生。但高中阶段的学生已具备一定的信息技术基础，对计算机操作较为熟悉，这为学习数据库知识奠定了基础。
接着，我会简要介绍数据库的发展历程、分类及应用场景，让学生对数据库有一个初步的认识。在此基础上，引出本节课的学习内容——设计逻辑结构与建立数据库。通过这样的导入方式，激发学生的兴趣和求知欲，为接下来的学习打下基础。
（二）讲授新知
在讲授新知环节，我将按照以下步骤进行：
1.讲解数据库的基本概念，如数据表、字段、记录等，让学生对数据库的结构有一个直观的认识。
2.介绍关系型数据库的体系结构，包括表、视图、索引等，使学生了解数据库的内部构成。
3.详细讲解数据库设计的基本原理，如实体-关系模型、E-R图等，并通过实例进行分析，帮助学生理解并掌握这些概念。
4.引入数据库管理系统（DBMS）的使用，以MySQL为例，讲解如何创建数据库、数据表，以及如何进行数据的增删改查等操作。
3.重难点三：数据库设计中的实际问题分析
学生在遇到实际问题时，可能不知道如何运用所学知识进行分析和解决。
设想：引入案例分析教学，让学生分组讨论，分析案例中的问题，提出解决方案。通过这种方式，培养学生的问题分析能力和解决实际问题的能力。
（二）教学设想
1.采用项目式教学法，将整个数据库设计过程作为一个项目进行教学。学生在教师的指导下，分组完成项目任务，从需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计到物理结构设计，逐步掌握数据库设计的方法。
4.创新设计：鼓励学生发挥想象力和创造力，为某个实际场景设计一个具有特色的数据库应用。可以是一个全新的系统，也可以是现有系统的优化。要求描述清楚设计思路、功能特点，并使用E-R图等工具进行展示。

C语言第1章计算机的组成与程序设计基础详解

软件（Software）：概念及分类
软件系统软件：用来管理、维护计算机并协调计算机各部件有效工作的软件。（核心软件是操作系统）应用软件：实现具体应用的软件。
软件：相关概念
指令：计算机能够识别并执行的“操作命令” 指令＝操作码＋操作数 15→A 例： 10110000 00001111 指令系统：计算机能够识别的所有指令的集合。
语言分类机器语言汇编语言高级语言低级语言
机器语言
是二进制形式表示的程序设计语言，是各种不同功能的机器指令的集合。
例：10000000 加 10010000 减
机器语言编写的程序可以被计算机硬件识别、可直接执行。（如：TC.EXE）特点：与机器相关，程序执行效率高，编写难度大，不便阅读，调试修改困难，无法移植到其他计算机。
※不同类型的计算机所识别的指令和指令系统是不一样的。面向机器，通用性差。
程序：为解决某一问题而设计的一系列指令或语句。机器语言：计算机能唯一识别并可直接执行的语言，由二进制数（0或1）排列组合而成。
计算机语言
计算机语言是人与计算机交流的工具人使用程序设计语言来编制程序（程序设计）来描述信息处理算法，通过语言处理系统来生成可执行程序文件。计算机通过程序执行来实现规定的信息处理
汇编语言
符号化的机器语言，也称符号语言
用助记符来表示机器指令，便于使用和记忆。
例： MOV AL，8 ADD AL，9 特点：
语句与机器指令几乎一一对应程序可读性优于机器语言程序、其他优缺点仍存在
数据传输加法计算
汇编语言指令是机器不能直接识别和执行。要经过
翻译程序。
高级语言
算法语言：用户主要考虑解题算法的逻辑和过程的描述。

计算机的基本组成及工作原理

计算机的基本组成及工作原理文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]计算机的基本组成及工作原理计算机系统的组成计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成，这一节将分别介绍计算机硬件系统和软件系统。

计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。

是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。

计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。

计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。

其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。

没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。

如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。

如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。

计算机系统的基本组成如图1-6 所示。

计算机硬件系统的基本组成及工作原理现代计算机是一个自动化的信息处理装置，它之所以能实现自动化信息处理，是由于采用了“存储程序”工作原理。

这一原理是1946年由冯 · 诺依曼和他的同事们在一篇题为《关于电子计算机逻辑设计的初步讨论》的论文中提出并论证的。

这一原理确立了现代计算机的基本组成和工作方式。

⑴ 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

⑵ 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。

⑶ 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。

可以说计算机硬件的五大部件中每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同的工作。

如图1-7所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。

首先，把表示计算步骤的程序和计算中需要的原始数据，在控制器输入命令的控制下，通过输入设备送入计算机的存储器存储。

论数据结构与算法设计的关系

数据结构与算法设计的关系摘要: 随着计算机的发展,软件的强大与否越来越重要。

一个“好”的程序就是选择一个合理的数据结构和好的算法，要想编写出好的程序，研究数据结构和算法至关重要。

本文将从数据结构研究内容和算法设计研究内容出发，举例探究二者之间关系。

关键字：数据结构算法设计存储复杂度正文：一、数据结构研究的内容数据结构是计算机存储、组织数据的方式。

数据结构是指相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。

数据结构是指数据以及相互之间的关系，可以看做是相互之间存在着某种特定的关系的数据元素的集合，因此，可以把数据结构看成是带结构的数据元素的集合，数据结构包括以下几个方面，同时也是数据结构要研究的内容。

1，数据元素之间的逻辑关系，即数据的逻辑结构，数据的逻辑结构师从逻辑关系（主要是相邻关系）上描述数据的，它与数据的存储无关，是独立于计算机的，因此数据的逻辑结构可以看做是从具体问题抽象出来的数学模型；2，数据元素及其关系在计算机存储器中的存储方式，即数据的存储结构，也称为数据的物理结构，数据的存储结构师逻辑结构用计算机语言的实现或在计算机中的表示（亦成文映象），也就是逻辑结构在计算机中的存储方式，也是依赖于计算机语言的；3，施加在该数据上的操作，即数据的运算，数据运算时定义在数据的逻辑结构上的，每种逻辑结构都有一种相应的运算。

以上是数据结构的包括的内容，也是数据结构研究的内容，其中每个方面又包括许多小的方面，逻辑结构包括集合，线性结构，树形结构，图形结构等，存储结构包括顺序存储结构，链式存储结构，索性存储结构，哈希（或散列）存储结构。

当然，在我们大学期间，不能感受到数据结构研究内容的深刻，但是数据结构研究的内容非常广，而却有着非常重要的意义。

二，算法设计研究的内容大学大一大二以来的编程，给我的感觉就是算法就是函数、方法，通俗来说就是解决问题的办法或者途径。

算法是什么？算法是指在解决问题时，按照某种机械步骤一定可以得到问题结果的处理过程。

计算机组成与系统结构课程设计

学号：计算机组成与系统结构课程设计设计说明书单周期32位CPU的设计起止日期：2014 年1 月13 日至2014 年1 月17 日学生姓名班级11计算机2班成绩指导教师(签字)计算机与信息工程学院2014年1月17日目录1、指令系统设计 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。

2、控制部件设计 (4)3、单周期中央处理器cpu设计 (9)4、计算机主机系统设计 (12)5、调试程序编制及主机系统调试 (12)6、心得体会 (16)参考资料 (16)1、指令系统设计R型指令(op=0001)add(func=000001)：将rs寄存器中的值和rt寄存器中的值相加，结果存入rd寄存器sub(func=000010)：将rs寄存器中的值和rt寄存器中的值相减，结果存入rd寄存器and(func=000011)：将rs寄存器中的值和rt寄存器中的值相与，结果存入rd寄存器or(func=000100)：将rs寄存器中的值和rt寄存器中的值进行或运算，结果存入rd寄存器I型指令addi(op=1000)：将rs寄存器中的值与（补零成32位的）立即数减，结果存入rt寄存器ori(op=0010)：将rs寄存器中的值与（补零成32位的）立即数或，结果存入rt寄存器lw(op=0011)：将RAM中地址为[rs+立即数]单元的值写入rtsw(op=0100)：将rt中的值写入RAM中地址为[rs+立即数]单元beq(op=0101)：若rs中的值=rt中的值，则跳转到（原本的下一个地址+立即数）wr(op=0111)：把（补零成32位的）立即数写入寄存器rtJ型指令jump(op=0110)：直接跳转到目的地址（8位）开始执行指令译码器的作业是对取指令操作中得到的指令进行译码，确定这条指令需要完成的操作。

计算机系统结构习题

一、简答题（2题）相关概念、原理、方法说明及比较分析例题1：解释下列术语层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。

虚拟机：用软件实现的机器。

翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。

解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。

执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。

计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。

透明性：在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。

计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。

计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。

软件兼容：一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上运行。

差别只是执行时间的不同。

兼容机：由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机。

模拟：用软件的方法在一台现有的计算机(称为宿主机)上实现另一台计算机(称为虚拟机)的指令系统。

仿真：用一台现有计算机(称为宿主机)上的微程序去解释实现另一台计算机(称为目标机)的指令系统。

并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。

只要在时间上相互重叠，就存在并行性。

它包括同时性与并发性两种含义。

时间重叠：在并行性概念中引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。

资源重复：在并行性概念中引入空间因素，以数量取胜。

通过重复设置硬件资源，大幅度地提高计算机系统的性能。

计算机系统结构

解：分别计算出这两种设计方案所能得到的加速比：
1
1
SFPSQR (1 0.2) 0.2 0.82 1.22
10
SFP
1 (1 0.5)
0.5
1 0.75
1.33
2
3 CPU性能公式 CPU的性能取决于三个要素：
①时钟频率f(或时钟周期t)； ②每条指令所花的时钟周期数CPI； ③指令条数IC 一个程序所花的CPU时间(T)可以用两种方式来表示： CPU时间(T)=CPU时钟周期数(CPI×IC)*时钟周期长(t)
解：原系统的CPI=25%×4+75%×1.33=2 方案1(使FPSQR操作的CPI为2)系统
方案2(提高所有FP指令的处理速度)系统
我们也可以根据以下公式计算出方案2系统的CPI
显然，提高所有FP指令处理速度的方案要比提高FPSQR处理速度的方案要好。
假设这两台机器的指令系统中，执行条件转移指令需2个时钟周期，而其它指令只需1个时钟周期。
1.2 计算机系统设计技术
1.2.1计算机系统设计的定量原理 1 加快经常性事件的速度这是计算机设计中最重要也最广泛采用的设计准则。使经常性事件的处理速度加快能明显提高整个系统的性能。在CPU中两个数进行相加运算时，相加结果可能出现溢出现象，也可能无溢出发生，显然经常出现的事件是不发生溢出的情况，而溢出是偶然发生的事件。因此，在设计时应优化不发生溢出的情况，使这个经常性事件的处理速度尽可能快，而对溢出处理则不必过多考虑优化。因为发生溢出的概率很小，即使发生了，处理得慢一些也不会对系统性能产生很大的影响。
MISD(Multiple Instruction stream Single Data stream) 采用流水结构的计算机

《计算机组成原理》6-CPU设计

6.1.2 CPU组成——CPU内部数据通路
CPU 运算器
寄存器
中断
系统
CU
时序系统
数
地
控
据
址
制
线
线
线
在确定一台计算机的总体结构的时候，主要考虑这样以下问题：
设置哪些部件；各部件间如何传递信息（即数据通路）；主机与外围设备之间如何实现信息传送；如何形成微操作命令序列。前三个问题于机器指令系统设计有密切的关系；后一个问题涉及到设计策略，其中，数据通路结构是总体结构设计的核心。
但这种寄存器结构使所需单元器件与连接线增多，不利于集成度的提高。
6.1.2 CPU组成——CPU典型内部数据通路
M
移位器
D R
ALU
RN
...
锁存器
锁存器
R2
M A
R1
R
IR
PC
状
CU
…
态信
时钟
…
息
控制信号
3）单组内总线、集成寄存器结构。为了提高寄存器的集成度，常将寄存器组制作成为小型半导体存储器结构，一个存储单元就相当于一个寄存器。
6.1.2 CPU组成——CPU典型内部数据通路
2）单组内总线、分立寄存器结构。它的特点是寄存器分别独立设置，采用一组单向的数据总线，以ALU为内部数据传送通路的中枢。由于各寄存器在物理上彼此分立，它们的输出端均与ALU输入端的多路选择器相连（MAR除外因为它的特殊作用使得它只能接收地址，传送给主存），多路选择器可以采用与或逻辑，在同一时刻最多可以选择两路输入，送入ALU进行相应运算处理。寄存器的数据输入来自 CPU内部总线，由于寄存器彼此分离，只要发出相应的同步打入脉冲，即可使内总线同时将数据打入一个或多个寄存器。