计算机组织与结构体系ppt课件
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计算机组成与体系结构
学到什么？ “本课程为计算机专业的专业基础课。课程 主要讲述计算机系统主要部件的基本组成 及其结构，通过指令的执行过程来掌握计 算机系统的工作原理，内容包括：数据的 编码表示、运算方法和运算器组成、指令 系统、存储体系、控制器基本原理、系统 总线及输入输出系统。”——自《教学大 纲》
计算机组织与体系结构
email:
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计算机组成与体系结构
为什么设置该课程？ 作为计算机专业，它是对各种计算机
（主要指硬件系统）进行深入理解的最佳 课程。能够使我们比较深入的了解作为复 杂电子设备工作的基本原理和思想。使机 盖内的秘密不再神秘。
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计算机组成与体系结构
IEEE（美国电气电子工程师学会）的计算 机学会与ACM（美国计算机协会）共同组 织的Joint Task Force on Computing Curricula制定了新世纪第一个计算机课程 大纲，这被称为IEEE/ACM Computer Curricula 2001，此大纲将计算机体系结构 列为所有计算机科学和计算机工程专业必 修的核心课程之一，并在有关报告中指出：
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计算机组成与体系结构
• 课程成绩组成部分
– 最终考试 – 阶段性课堂考试 – 英文资料阅读 – 作业 – 课堂答问表现 – 考勤
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关于我
• 教育经历：
– 1995年9月至1999年7月，西安电子科技大 学计算机学院，计算机软件技术专业，获工学 学士；
– 1999年9月至2002年3月，西安电子科技大 学计算机学院，计算机应用技术专业，获工学 硕士；
– 中科院空间中心项目“探月卫星图像数据压缩单元”， 起止时间：2003.1-2006.1，第三负责人；
– 国家863计划项目“JPEG2000图像压缩IP核设 计” ，起止时间：2003.1-2005.12，第三负责人；
– “十五”军事通信预研项目“高保真大压缩比数据压 缩技术”，起止时间：2001.1-2005.12，第三负 责人；
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计算机系统概论
计算机的可能操作
16
计算机系统概论
计算机的可能操作
17
计算机系统概论
计算机顶级结构
18
计算机系统概论
计算机CPU结构
19
计算机系统概论
计算机CPU的控制器结构
20
计算机系统概论
计算机的硬件 数字计算机的硬件组成
21
计算机系统概论
1.运算器 主要功能是进行加、减、乘、除等算术运算,还可 进行逻辑运算。 根据电子器件的特性,计算机中通常采用二进制 数。二进制的数是以2为基数来计数，也就是 “逢二进一”。在二进制数中，只有0和1两个数 目字。1和0可以用电压的高低，脉冲的有无来表 示。这种电压的高低，脉冲的有无，在电子器件 中很容易实现，而且设备也最省。
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关于我
• 感兴趣方向
– 高性能图形/图像编码硬件结构设计 – 计算机组织与体系结构中的硬件设计 – 微型处理器结构设计 – 多核体系结构及应用 – 并行处理结构 – 各种信号处理算法的硬件结构
• Wavelet、FFT、FEC
– FPGA相关设计 – 芯片前端设计
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计算机系统概论
计算机wk.baidu.com功能
计算机组成与体系结构
参考书目 1.John L. Hennessy, David A.Patterson
Computer Architecture: A Quantitative Approach , fourth edition, 机械工业出版社（影印）2007 2.Stallings W.计算机组织与结构——性能设计 （第6版），张昆藏等译。北京：清华大学出版 社，2005 ……
– 中科院技术物理所项目“神七伴随小卫星图像压缩技11 术研究” ，起止时间：2005.1-2006.12，第三负
关于我
• 论文情况 – 自任教以来，共发表国内外论文（含合作）10多篇
• 专利情况 – 已授权专利2项 – 申请专利4项
• 科研获奖： 1．“光谱图像压缩及其在嫦娥一号中的应用”，陕西省 科学技术奖（证书编号：08-2-4-R3），二等，第三 完成人，2009； 2．“光谱图像压缩及其在嫦娥一号中的应用”，陕西省 高等学校科学技术奖（证书编号：08B25），一等， 第三完成人，2008。
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计算机组成与体系结构
计算机的核心是计算。非此，今天的大多数计算 机学科将只是理论数学的分支，对于当今任何计 算机领域的专业人员而言，不应当把计算机看成 魔术般执行程序的黑匣子，应要求所有的计算机 专业学生对计算机系统功能部件，它们的特征、 性能，以及之间的相互作用有某种程度的理解和 评估。当然，这里也有实践的关联性。学生需要 理解计算机体系结构，以便更好地编制程序使其 能在实际机器上高效运行，在选择欲使用的系统 时，他们应能理解各种部件间的权衡考虑，如时 钟速率与内存的大小。
– 2002年3月至2005年12月，西安电子科技 大学通信工程学院，信息与通信工程专业，获 工学博士学位；
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关于我
• 工作经历：
– 2002年3月至2004年6月，西安电子科技大 学计算机学院教师，助教；
– 2004年7月至2006年6月，西安电子科技大 学计算机学院教师，讲师；
– 2006年7月至今，西安电子科技大学计算机 学院教师，副教授；
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计算机组成与体系结构
教学目录
计算机系统概论
（很简单）
计算机系统中的数据表示 （比较困难）
运算方法与运算器
（比较困难）
存储系统
（一般困难）
指令系统
（一般困难）
中央处理器
（比较困难）
流水线技术与指令级并行 （比较困难）
总线与输入输出系统
（一般困难）
并行体系结构
（一般困难）
计算机系统设计
（一般困难）
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12
关于我
• 编写教材：
1．裘雪红，李伯成，刘凯 《微型计算机原理及接口技 术》（第二版），西安电子科技大学出版社，2007 年；
2．裘雪红，李伯成，车向泉，刘凯 《计算机组成与体 系结构》，高等教育出版社，2009年；
3．侯伯亨，刘凯，顾新 《VHDL硬件描述语言与数字 逻辑电路设计》（第三版），西安电子科技大学出版 社，2009年。
– 2010年4月至今，西安电子科技大学计算机 学院计算机工程系副主任。
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关于我
• 科研经历：
– 国家自然科学基金项目“高速图像编码中系数优化分 配及相应算术熵编码结构研究”(编号：60802076)， 起止时间：2009.1-2011.12，第一负责人；
– 国家自然科学基金项目“干涉多光谱图像高效压缩编 码研究”(编号：60507012)，起止时间： 2006.1-2008.12，第二负责人；
计算机组成与体系结构
学到什么？ “本课程为计算机专业的专业基础课。课程 主要讲述计算机系统主要部件的基本组成 及其结构，通过指令的执行过程来掌握计 算机系统的工作原理，内容包括：数据的 编码表示、运算方法和运算器组成、指令 系统、存储体系、控制器基本原理、系统 总线及输入输出系统。”——自《教学大 纲》
计算机组织与体系结构
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计算机组成与体系结构
为什么设置该课程？ 作为计算机专业，它是对各种计算机
（主要指硬件系统）进行深入理解的最佳 课程。能够使我们比较深入的了解作为复 杂电子设备工作的基本原理和思想。使机 盖内的秘密不再神秘。
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计算机组成与体系结构
IEEE（美国电气电子工程师学会）的计算 机学会与ACM（美国计算机协会）共同组 织的Joint Task Force on Computing Curricula制定了新世纪第一个计算机课程 大纲，这被称为IEEE/ACM Computer Curricula 2001，此大纲将计算机体系结构 列为所有计算机科学和计算机工程专业必 修的核心课程之一，并在有关报告中指出：
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计算机组成与体系结构
• 课程成绩组成部分
– 最终考试 – 阶段性课堂考试 – 英文资料阅读 – 作业 – 课堂答问表现 – 考勤
8
关于我
• 教育经历：
– 1995年9月至1999年7月，西安电子科技大 学计算机学院，计算机软件技术专业，获工学 学士；
– 1999年9月至2002年3月，西安电子科技大 学计算机学院，计算机应用技术专业，获工学 硕士；
– 中科院空间中心项目“探月卫星图像数据压缩单元”， 起止时间：2003.1-2006.1，第三负责人；
– 国家863计划项目“JPEG2000图像压缩IP核设 计” ，起止时间：2003.1-2005.12，第三负责人；
– “十五”军事通信预研项目“高保真大压缩比数据压 缩技术”，起止时间：2001.1-2005.12，第三负 责人；
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计算机系统概论
计算机的可能操作
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计算机系统概论
计算机的可能操作
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计算机系统概论
计算机顶级结构
18
计算机系统概论
计算机CPU结构
19
计算机系统概论
计算机CPU的控制器结构
20
计算机系统概论
计算机的硬件 数字计算机的硬件组成
21
计算机系统概论
1.运算器 主要功能是进行加、减、乘、除等算术运算,还可 进行逻辑运算。 根据电子器件的特性,计算机中通常采用二进制 数。二进制的数是以2为基数来计数，也就是 “逢二进一”。在二进制数中，只有0和1两个数 目字。1和0可以用电压的高低，脉冲的有无来表 示。这种电压的高低，脉冲的有无，在电子器件 中很容易实现，而且设备也最省。
13
关于我
• 感兴趣方向
– 高性能图形/图像编码硬件结构设计 – 计算机组织与体系结构中的硬件设计 – 微型处理器结构设计 – 多核体系结构及应用 – 并行处理结构 – 各种信号处理算法的硬件结构
• Wavelet、FFT、FEC
– FPGA相关设计 – 芯片前端设计
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计算机系统概论
计算机wk.baidu.com功能
计算机组成与体系结构
参考书目 1.John L. Hennessy, David A.Patterson
Computer Architecture: A Quantitative Approach , fourth edition, 机械工业出版社（影印）2007 2.Stallings W.计算机组织与结构——性能设计 （第6版），张昆藏等译。北京：清华大学出版 社，2005 ……
– 中科院技术物理所项目“神七伴随小卫星图像压缩技11 术研究” ，起止时间：2005.1-2006.12，第三负
关于我
• 论文情况 – 自任教以来，共发表国内外论文（含合作）10多篇
• 专利情况 – 已授权专利2项 – 申请专利4项
• 科研获奖： 1．“光谱图像压缩及其在嫦娥一号中的应用”，陕西省 科学技术奖（证书编号：08-2-4-R3），二等，第三 完成人，2009； 2．“光谱图像压缩及其在嫦娥一号中的应用”，陕西省 高等学校科学技术奖（证书编号：08B25），一等， 第三完成人，2008。
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计算机组成与体系结构
计算机的核心是计算。非此，今天的大多数计算 机学科将只是理论数学的分支，对于当今任何计 算机领域的专业人员而言，不应当把计算机看成 魔术般执行程序的黑匣子，应要求所有的计算机 专业学生对计算机系统功能部件，它们的特征、 性能，以及之间的相互作用有某种程度的理解和 评估。当然，这里也有实践的关联性。学生需要 理解计算机体系结构，以便更好地编制程序使其 能在实际机器上高效运行，在选择欲使用的系统 时，他们应能理解各种部件间的权衡考虑，如时 钟速率与内存的大小。
– 2002年3月至2005年12月，西安电子科技 大学通信工程学院，信息与通信工程专业，获 工学博士学位；
9
关于我
• 工作经历：
– 2002年3月至2004年6月，西安电子科技大 学计算机学院教师，助教；
– 2004年7月至2006年6月，西安电子科技大 学计算机学院教师，讲师；
– 2006年7月至今，西安电子科技大学计算机 学院教师，副教授；
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计算机组成与体系结构
教学目录
计算机系统概论
（很简单）
计算机系统中的数据表示 （比较困难）
运算方法与运算器
（比较困难）
存储系统
（一般困难）
指令系统
（一般困难）
中央处理器
（比较困难）
流水线技术与指令级并行 （比较困难）
总线与输入输出系统
（一般困难）
并行体系结构
（一般困难）
计算机系统设计
（一般困难）
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关于我
• 编写教材：
1．裘雪红，李伯成，刘凯 《微型计算机原理及接口技 术》（第二版），西安电子科技大学出版社，2007 年；
2．裘雪红，李伯成，车向泉，刘凯 《计算机组成与体 系结构》，高等教育出版社，2009年；
3．侯伯亨，刘凯，顾新 《VHDL硬件描述语言与数字 逻辑电路设计》（第三版），西安电子科技大学出版 社，2009年。
– 2010年4月至今，西安电子科技大学计算机 学院计算机工程系副主任。
10
关于我
• 科研经历：
– 国家自然科学基金项目“高速图像编码中系数优化分 配及相应算术熵编码结构研究”(编号：60802076)， 起止时间：2009.1-2011.12，第一负责人；
– 国家自然科学基金项目“干涉多光谱图像高效压缩编 码研究”(编号：60507012)，起止时间： 2006.1-2008.12，第二负责人；