计算机组成原理[完整版](罗克露)(全)原版
计算机组成原理(罗克露)第4章存储器解析
为芯片分配哪几位地址， 由哪几位地址形
以便寻找片内的存储单 成芯片选择逻辑，
元
以便寻找芯片
存储空间分配：
4KB存储器在16位地址空间（64KB）中占据
任意连续区间。
任意值 片选 芯片地址
A15…A12A11A10A9……A0
0 0 0 …… 0 0 0 1 …… 1 0 1 0 …… 0 0 1 1 …… 1 1 0 0 …… 0 1 0 1 …… 1 1 1 0 …… 0 1 1 1 …… 1
Z
W、 W：位线，完成读/写操作
（2）定义
“0”：T1导通，T2截止；
“1”：T1截止，T2导通。
（3）工作
Z：加高电平，T5、T6 导通，选中该单元。 写入：在W、W上分别加 高、低电平，写1/0。
W T5 T3 T1
Vcc
W
T4 T6
T2
读出：根据W、W上有无
电流，读1/0。
（4）保持
Z
Z：加低电平，T5、T6截止，该单元未选中，保持原状态。
按行读。 刷新一行所用的时间
刷新周期（存取周期）
刷新一块芯片所需的刷新周期数由芯片矩阵的行数决定。
CPU访存：由CPU提供行、列地址，
对主存的访问
随机访问。
动态芯片刷新：由刷新地址计数器
提供行地址，定时刷新。
4.刷新周期的安排方式
（1）集中刷新
2ms内集中安排所有刷新周期。
R/W R/W
刷新 刷新
第四章 存储子系统
本章需解决的主要问题： （1）存储器如何存储信息？ （2）在实际应用中如何用存储芯片组成具
有一定容量的存储器？
第一节 概述
存储器的分类情况
计算机组成原理[完整版](罗克露)(全)原版
(全)原版](https://img.taocdn.com/s3/m/3e9704064431b90d6c85c7a0.png)
S =（ R ）
R所占位数少； 访问R比访问M快
用于访问固定的存储单元或寄存器。
（3）间接寻址 指令给出操作数的间接地址。
存储单元号 (数在M中) 寄存器号 (数在M中)
间址单元 地址指针
M
● 存储器间址
格式 操作码θ 间接地址D
D=0030
0060
... 0060 S ...
尾数规格化：1/2≤ M
＜1 最高有效位绝对值为1
第二节
指令信息的表示
指令：指示计算机执行某类操作的信息的集合。 本节主要讨论：一般指令格式 常用寻址方式 面向用户指令类型 2.2.1 指令格式
指令基本格式 操作码θ
一个
地址码 D
一个或几个
1. 指令字长
定长指令格式 变长指令格式 2. 操作码结构 （1） 定长操作码 各指令θ 的位置、位数固定相同。 便于控制 合理利用存储空间
数据信息 控制信息 数值型数据 非数值型数据 指令信息等
第一节
数据信息的表示
2.1.1 表示数据的大小
二进制、八进制、十六进制、二-十进制
2.1.2 表示数据的符号
原码、补码、反码
2.1.3 表示小数点
定点、浮点
1. 定点表示法 类型
无符号数 00000000 （ 0） 11111111 （255）
例.ADD；
执行前： 执行后：
低 低
SP
10 20 46
SP
高
30 46
高
2.2.2 寻址方式 是指寻找操作数地址或操作数的方式。
1. 常见寻址方式
（1） 立即寻址 指令直接给出操作数。
定长格式：操作码θ 立即数S 变长格式：基本指令 立即数S
3CPU-2控制器-罗克露计算机组成原理课件(绝对与网上视频教程同步)
总线 总线
RQ/GT
若干时钟
设备使用 总线
若干时钟
CPU使用 总线
设备请求 CPU响应， 设备释放 总线权 总线权交设备 总线权
CPU 设备 CPU 设备 CPU 设备 19
3.3.4 组合逻辑控制方式的优缺点及应用 1.组合逻辑控制方式
综合化简产生微命令的条件，形成逻辑式，用 组合逻辑电路实现微命令发生器。
控制存储器 CM
（1）控制存储器CM
功能： 存放微程序。
CM属于CPU，不属于主存储器。
23
IR PSW
微地址 形成电路
微命令序列
译码器 微命令字段 微地址字段 µIR
PC
微地址寄存器
µAR
控制存储器 CM
（2）微指令寄存器 µIR
功能： 存放现行微指令。
微命令字段： 提供一步操作所需的微命令。 (微操作控制字段) 指明后续微地址的形成方式。 微地址字段： (顺序控制字段) 提供微地址的给定部分。 24
但时间安排不合理。 13
④应用场合：
用于CPU内部、设备内部、系统总线操作(各挂接 部件速度相近，传送时间确定，传送距离较近)。
（2）异步控制
①定义：各项操作按不同需要安排时间，不受统
一时序控制。
②特点：
✓ 无统一时钟周期划分； ✓各操作间的衔接和各部件之间的信息交换采 用异步应答方式。
14
例.总线的异步传送操作
④应用场合：用于异步总线操作(各挂接部件速度 差异大，传送时间不确定，传送距离较远)。
（3）同步方式的变化
①不同指令安排不同时钟周期数 指令周期长度可变，时钟周期长度不变。 ②总线周期中插入延长周期 经总线传送一次数据所用的时间(送地址、读/写)
计算机组成原理 罗克露
通用寄存器组
（2）控制器 ） 1）功能：产生控制命令(微命令 ， ）功能：产生控制命令 微命令)， 微命令 控制全机操作。 控制全机操作。 2）组成： ）组成： 微命令序列 微命令发生器
指 令 信 息 状 态 信 息 时 序 信 号
微命令产生方式（指令执行控制方式）： 微命令产生方式（指令执行控制方式）： 组合逻辑控制方式： 组合逻辑控制方式：由组合逻辑电 路产生微命令 微程序控制方式： 微程序控制方式： 由微指令产生 微命令
（2）单总线结构 ）
系 统 总 线
CPU M 接口 I/O 接口 I/O
（3）以M为中心的双总线结构 ） 为中心的双总线结构
系 统 总 线
CPU M 总线 M 接口 I/O 接口 I/O
（4）多级总线结构 ）
RAM CPU
总线控制逻辑
ROM
公共接口
局部总线
系统总线
M扩展板 I/O接口板 I/O接口板
第一章 概论
主要内容： 主要内容：
计算机的基本概念 系统硬件组成（主要部件、系统结构） 系统硬件组成（主要部件、系统结构） 计算机的性能指标
第一节 计算机的基本概念 1.1.1 冯 · 诺依曼思想
1. 用二进制代码表示程序和数据； 用二进制代码表示程序和数据； 2. 计算机采用存储程序的工作方式； 计算机采用存储程序的工作方式； 3. 计算机硬件由存储器、运算器、控制 计算机硬件由存储器、运算器、 器、输入设备和输出设备组成。 输入设备和输出设备组成。
4. 数据传输率 总线位数× 总线位数×总线时钟频率 总线带宽 = 8
（B/S） ）
5. 处理功能 （1）指令系统功能（寻址方式、指令 ）指令系统功能（寻址方式、 类型） 类型） （2）系统软件配置 ）
罗克露计算机组成原理课件-3CPU-1运算部件(06级)
1 0110
（2）双符号位：
10 1100
11 0110
（3）移位规则
左移
右移
右移
1 1011
1 1101
左移
右移
右移
11 0110
11 1011
数符不变
（单：符号位不变；双：第一符号位不变）。
左移空位补0
（第二符号位移至尾数最高位）。
第三章 CPU子系统
运算部件
寄存器
寄存器
控制部件
运算器
控制器
CONTENTS
本章主要讨论：
运算器 控制器 数据通路结构 与外部的连接
CPU工作原理
指令的执行过程
CPU组成
第一节 运算器组织
独立结构
小型存储 器结构
单口 双口
寄存器组
独立R、双口RAM用多路选择器作为ALU的输入逻辑， 单口RAM用锁存器作为ALU的输入逻辑。
0 1111
1 0110 1 1001
1. 硬件判断逻辑一（SA、SB与Sf的关系）
溢出=
SA
SB
Sf
SA
Sf
SB
2. 硬件判断逻辑二（Cf与C的关系）
溢出= Cf C
3. 硬件判断逻辑三（双符号位）
3.2.1.3 移位操作
逻辑移位
：数码位置变化，数值不变。
1. 移位类型
算术移位
X补=1 1101 Y补=1 1110
1 1011
（– 5补码）
1) X=3 Y=2
X补=0 0011 Y补=0 0010
0 0101
（+5补码）
4) X= –3 Y= 2
罗克露计算机组成原理课件-4存储器-3磁表面M(06级
数据块 扇区（定长记录格式） 记录块（不定长记录格式），无扇区4 划分。
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按
PCBA
键
开关 键
第三节 磁表面存储器
4.3.1 存储原理与技术指标
1.读写原理
存储介质：磁层
读/写部件：磁头
（1）写入 在磁头线圈中加入磁化电流（写电流），并
使磁层移动，在磁层上形成连续的小段磁化
区域（位单元）。演示
（2）读出
磁通变化的区域
磁头线圈中不加电流，磁层移动。当位单元的
转变区经过磁头下方时，在线圈两端产生感应
电势。
读出信号 1
2.技术指标 道密度：单位长度内的磁道数。 （1）记录密度 位密度：磁道上单位长度内的
二进制代码数。
非格式化容量：总位数
（2）存储容量
用位密度计算。
格式化容量：有效位数
用扇区內的数据块
（3）速度指标
长度计算。
带：平均等待时间 平均存取时间 盘：平均定位、平均旋转时间
衡量查找速度 ms
扇区：磁道上长度相同的区段。 存放数据块。
各道容量相同,各道位密度不同,内圈位密度最高。 3
非格式化容量
=内圈位密度×内圈周长×道数/面×面数 格式化容量
=字节数/扇区×扇区数/道×道数/面×面数 2）寻址信息
驱动器号、磁头号、磁道号、扇区号、扇区数
（2）硬盘信息分布与寻址信息 1）信息分布 盘组：多个盘片，双面记录。
选择磁盘组 扇区数 选择磁道 选择起始扇区
计算机组成原理罗克露全原版
总线的特点
总线具有规范性、共享性和可扩展性 等特点，能够实现各功能模块之间的 信息传输和资源共享。
主板组成结构与功能模块
主板的基本组成
主板是计算机的核心部件，主要 由芯片组、处理器插座、内存插 槽、扩展槽、接口插座等组成。
器、 输入输出接口、总线控制器等， 这些模块共同实现了计算机的基 本功能。
主板新技术与发展趋势
主板新技术
随着计算机技术的不断发展，主板技术也在不断更新换代，出现了许多新的技术 和功能，如高速总线技术、多核处理器技术、固态硬盘技术等。
主板发展趋势
未来主板的发展趋势是更加集成化、智能化和绿色化，将更加注重性能和稳定性 ，同时也会更加注重节能和环保。
04
输入输出设备与接口
输入输出设备分类与特点
输入设备
鼠标、键盘、触摸屏、扫描仪等 ，用于向计算机提供数据和信息
。
输出设备
显示器、打印机、音响等，用于将 计算机处理后的数据和信息以某种 形式展现给用户。
特点
不同的输入输出设备具有不同的功 能和特点，可以满足用户不同的需 求。
输入输出接口组成结构
输入接口
计算机组成原理罗克露全原版
汇报人： 202X-12-22
• 计算机系统概述 • 运算器与控制器 • 存储器系统 • 输入输出设备与接口 • 总线系统与主板结构
01
计算机系统概述
计算机发展历程
01
02
03
机械计算机时代
以机械元件为主要计算元 件，主要用于科学计算和 工程设计。
电子计算机时代
以电子元件为主要计算元 件，开始应用于数据处理 、数值计算等领域。
计算机组成原理(本全)白中英PPT课件
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。
计算机组成原理第七讲(除法-原码恢复余数法)(科大罗克露)
计算机组成原理第七讲(除法-原码恢复余数法)(科大罗克露)定点除法运算:若干余数与除数加减,移位。
例:0.10110 ÷0.11111--------->商为:0.10110 余数为: 0.10110 x 2-5实现除法关键:比较余数,除数绝对值大小,以决定上商。
恢复余数。
1.原码恢复余数法算法:比较两数大小可用减法试探。
2 X 余数-除数=新余数(为正,够减,商为1;为负,不够减,商为0,恢复原余数) 实例:X= -0.10110 Y=0.11111 求X/Y,给出商数Q和余数R。
设置寄存器:A:被除数,余数B:除数C:商初值:A=|X|=00.10110;B=|Y|=00.11111;-B=11.00001; C=|Q|=0.00000分步运算过程:步骤判断条件操作A=00.10110(看作余数r0)C=0.00000(Cn=0最末位)符号位SA <----- 01.01100A= 乘2r0(左移一位)A=01.011001 -B + 11.000010 r1 = 00.01101 (符号位为0,表示够减,商为1)C=0.00001--->Q12<------ 00.11010 A=乘2r1(左移一位) A=00.11010-B +11.000011 r2' = 11.11011 (符号位1,表示不够减,商为0)C=0.00010--->Q23. +B + 00.11111 (不够减,恢复余数)恢复余数r2 = 00.110104 <--------- 01.10100 A=乘2r2 (左移一位) A=00.11010-B +11.000010 r3 = 00.10101(符号位为0,表示够减,商为1) C=0.00101--->Q3 5. <----- 01.01010 A=乘2r3 (左移一位) A=01.01010-B + 11.000010 r4 = 00.01011 (符号位为0,表示够减,商为1) C=0.01011--->Q4 6 <----- 00.10110 A=乘2r4 (左移一位) A=00.10110-B + 11.000011 r5 = 11.10111 (符号位为1,表示不够减,商为0) C=0.10110--->Q5 7 +B00.11111恢复余数r6 = 00.10110Q=-0.10110R= 0.10110 x 2-5;(余数同被除数符号)X/Y = -0.10110 + 0.10110 x 2-5/0.11111结果X/Y就等于商Q加上余数R再除以除数Y;运算规则说明:1.A,B双符号位,X,Y绝对值,|X|小于|Y|。
计算机组成原理第八讲（除法-补码不恢复余数法）（科大罗克露）
计算机组成原理第八讲（除法-补码不恢复余数法）（科大罗克露）3.补码不恢复余数法（加减交替法）问题：如何判断是否够减法？如何上商？如何确定商的符号？1.判断够减：(1)同号相除。
用绝对值相减（用1表示够减，用0表示不够减）够减：余数r与被除数X,除数Y同号。
不够减：余数r与被除数X,除数Y异号。
(2)异号相除。
用绝对值相减（用1表示够减，用0表示不够减）够减：余数 r与被除数X同号，与除数Y异号。
不够减：余数r与被除数X异号,与除数Y同号2.判断规则：X补/Y补-------->1.同号：作X补 - Y补----->够减：余补r与除数补Y同号。
不够减：余补r与除数补Y异号。
X补/Y补-------->2.异号：作X补 + Y补----->够减：余补r与除数补Y异号。
不够减：余补r与除数补Y同号。
3.求商值：X补/Y补-------->1.同号：商为正；---->够减商为1 （余数r与除数R同号）不够减商为0（余数r与除数R异号）X补/Y补-------->2.异号：商为负；----->够减商为0 （余数r与除数R异号）不够减商为1（余数r与除数R同号）上商规则：商Qi= !(Sr ^ Sy) 余数与除数同号商为1，异号商为0。
4.算法表达式：（r i + 1）补=2r i补 + （1-2Q i补）Y补r i补与Y补同号，则Q i补为1，第i + 1步作2r i补 - Y补；r i补与Y补异号，则Q i补为0，第i + 1步作2r i补 +Y补；5.求商符：令X补 = r0补 r0补与 Y补 ------->同号商符号Q0补 = 1 与实际商符相反。
异号商符号Q0补 = 06.商的校正：n-1X补/Y补 = （-1 + 2-n+ ∑ 2-i Q i补） + 2-n r补/Y补 //加号前面是商，后面是余数。
i=0(1)作补码运算求n-1位商时（是假商）(2)第n位商（末位商）恒置1.(3)商符号变反。
计算机组成原理完整版罗克露全
计算机组成原理完整版罗克露全计算机组成原理是指计算机系统的各个组成部分及其之间的工作原理。
它包含了计算机硬件和计算机软件两个方面。
计算机硬件主要包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等；计算机软件则包括操作系统、应用软件等。
首先，计算机组成原理的核心是中央处理器。
中央处理器由控制单元（Control Unit）和算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit）组成。
控制单元负责指令的获取、译码和执行，它控制着计算机的运行，协调各个部件的工作。
算术逻辑单元则负责执行算术和逻辑运算。
其次，中央处理器与内存之间通过总线进行数据传输。
总线是计算机内部各个部件之间进行数据传输的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于传输数据，地址总线用于传输内存地址，控制总线用于传输控制信号。
此外，计算机组成原理还包括输入输出设备。
输入设备用于将外部数据输入到计算机中，例如键盘、鼠标等；输出设备用于将计算机处理结果输出给用户，例如显示器、打印机等。
输入输出设备与中央处理器通过输入输出控制器连接，通过控制器与总线进行数据传输。
还有存储器，计算机系统中的存储器主要分为主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机的内部存储器，用于存储程序和数据，主要包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
辅助存储器则用于存储大量的程序、数据和文件，常见的辅助存储器包括硬盘、光盘等。
除了硬件部分，计算机组成原理还涉及到计算机软件。
计算机软件包括操作系统、应用软件等。
操作系统是计算机系统的核心软件，它管理和控制计算机的硬件资源，提供用户与计算机系统交互的接口。
应用软件则是为了满足用户各种需求而开发的软件，例如办公软件、娱乐软件等。
总结起来，计算机组成原理是指计算机系统的各个组成部分及其之间的工作原理。
它涵盖了计算机硬件和计算机软件两个方面，包括中央处理器、内存、输入输出设备、存储器、操作系统等。
通过了解计算机组成原理，我们可以深入理解计算机系统的工作原理，为后续的学习和应用打下基础。
计算机组成原理 罗克露共31页文档
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
计算机组成原理 罗克露
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯