最新计算机组成原理-1

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计算机组成原理第1章PPT课件

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3.数据传输率与数据通路宽度 (1)数据通路宽度: 数据总线一次能并行 传输的数据位数。 (2)数据传输率(带宽):数据总线每秒 传输的数据量。
总线位数×总线时钟频率
总线带宽 =
8
(B/S)
主存带宽 =?
4.存储容量
1)主存容量
K、M、G、T
1024
指存储单元个数 × 位数。
决定地址位数
存储体
控制线路
数据寄存器 读/写线路
译码器
…………
地址寄存器
…………
存储体: 存放信息的实体。 寻址系统:对地址码译码,选择存储单元。 读/写线路和数据寄存器:完成读/写操作,暂 存读/写数据。 控制线路:产生读/写时序,控制读/写操作。 3)讨论 存储单元读/写原理、存储器逻辑设计
(3) 输入/输出设备 1)功能:转换信息。
换、逻辑控制等功能。
2.典型的硬件系统结构 (1)以总线为基础的系统结构 特点:结构简单、控制方便、扩展容易。
总线
部件 部件 部件
单总线结构 系统总线
CPU
M
接口
I/O
接口 I/O
(2)采用通道或IOP的系统结构 带通道的系统(图1-6)
主机
通道
I/O控制器
I/O
• 规模较小的系统可将通道部件设置在 CPU内部。
1.3.2 计算机的主要性能指标
1.基本字长 指操作数的基本位数。 和运算器、寄存器、总线有关,它影响
计算精度、指令功能。 8 — 16 — 32 — 64位
2. 运算速度 (1)定点/浮点四则运算时间
(2)每秒平均执行的指令条数(MIPS) (3)CPU时钟频率(Hz)
5M 100M 1G 2.0G 3.2G (4)典型程序执行时间 (5)每条指令平均执行周期.事先编制程序 2.事先存储程序 3.自动、连续地执行程序

计算机组成原理-(完整版)

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计算机组成原理-完整版前言计算机组成原理是计算机科学中最基础的课程之一,它主要研究计算机系统的各个组成部分的原理和关系。

它是计算机科学中最基础的课程之一,也是理解其他计算机科学领域的必备基础。

本文将介绍计算机组成原理中涉及的各个方面,从处理器到内存,再到输入输出系统,以及操作系统和应用层,详细解释它们的工作原理和相互关系。

此外,我们还将介绍一些实际的例子,以帮助读者更好地理解这些概念。

计算机硬件组成处理器处理器是计算机的大脑,它是计算机中最为关键的部分之一。

处理器的任务是执行指令,它通过解码指令,再根据指令来执行相应的操作。

处理器包括控制单元和算术逻辑单元两部分。

控制单元是处理器的主控制中心,它决定了处理器要执行的操作,以及操作的顺序。

由于处理器的速度非常快,因此它能够在一个时钟周期内执行多个操作。

算术逻辑单元(ALU)则用于执行运算操作,例如加减乘除、位移等。

ALU从寄存器中读取数据,并根据指令进行相应的计算和操作。

存储器存储器用于存储计算机中的数据和指令。

存储器被分为两种类型:内存和外存。

内存是指计算机中直接可访问的存储,例如DRAM。

它是用于临时存储程序和数据的地方。

内存的访问速度非常快,但只能存储有限的数据量。

外存则是指计算机中不直接可访问的存储,例如硬盘。

它用于长期存储数据和程序。

虽然外存的访问速度相对较慢,但它能够存储大量的数据和程序。

输入输出设备输入输出设备是与计算机交互的途径,例如键盘、鼠标和显示器等。

输入设备用于将数据输入到计算机中,输出设备则用于从计算机中输出数据。

计算机系统架构冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是计算机系统的经典架构,它由储存器、算术逻辑单元、控制单元和输入输出设备组成。

程序存储在内存中,并通过控制单元来控制执行。

该体系结构具有良好的扩展性和通用性,适用于大多数计算机系统。

哈佛体系结构哈佛体系结构是一种采用不同存储器分别用于程序和数据存储的计算机系统。

计算机组成原理(本全)课件

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目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机,20世纪40年代 中期至50年代末期,主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数,是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置,可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器,用 于存放运算数据和程序代码;外存则是计算机外部存储器,用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分,它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ,使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据,从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分,负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部,根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成,每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时,会通过地址总线发送地址 信号,内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元,完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式,即将内存单元按照 一定顺序排列,每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定,地址总线位数越多,可访问的 内存单元数量就越多。

计算机组成原理总结精选全文完整版

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可编辑修改精选全文完整版第一章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要?解:P3计算机系统:由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。

计算机硬件:指计算机中的电子线路和物理装置。

计算机软件:计算机运行所需的程序及相关资料。

硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此同样重要。

5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么?解:冯•诺依曼计算机的特点是:P8●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成;●指令和数据以同同等地位存放于存储器内,并可以按地址访问;●指令和数据均用二进制表示;●指令由操作码、地址码两大部分组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置;●指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行;●机器以运算器为中心(原始冯•诺依曼机)。

7. 解释下列概念:主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。

解:P9-10主机:是计算机硬件的主体部分,由CPU和主存储器MM合成为主机。

CPU:中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;(早期的运算器和控制器不在同一芯片上,现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE)。

主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。

存储单元:可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。

存储元件:存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位,又叫存储基元或存储元,不能单独存取。

存储字:一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。

存储字长:一个存储单元所存二进制代码的位数。

存储容量:存储器中可存二进制代码的总量;(通常主、辅存容量分开描述)。

机器字长:指CPU一次能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。

指令字长:一条指令的二进制代码位数。

最新计算机组成原理第1章-计算机系统概论教学讲义PPT课件

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(3)控制器 *功能:指挥及控制各部件协调地工作,以实现程序执行过程
*程序执行过程: ①循环的指令执行过程(取指令及执行指令); ②下条指令地址由当前指令产生(按程序逻辑顺序)
取指阶段 取指令
分析指令
执行阶段 执行指令
指令地址 寄存器PC
指令内容 指令译码
寄存器IR
器ID
存储器
10
功能部件
+“1”
寄存器 组(堆)
ALU
Func
累加器型运算器
*(AC)+[Y]→AC的运算过程:
(0) (AC)为被加数
寄存器型运算器 存储器
(1) 加数[Y]→TEMP
TEMP
(2) (AC)+(TEMP) (3) ALU结果→AC
AC
ALU
Func
△约定:(X)表示寄存器X中内容,[Y]表示存储单元Y中内容
15
……
*组成:
地 址 地址 译 码 器 命令
数据
存储阵列
…… I/O电路
0 1 … w-1
0 1


n-1

存储字长W
0

1

存储字 n-1
*术语:存储元件(存储元)—可存储一个二进制位的元件;
存储单元—可同时存储一串二进制位的元件; 存储字—存储单元内存储的二进制编码;
存储阵列—所有存储单元的集合 存储单元地址—每个存储单元被赋予的惟一编号 存储容量—存储阵列可存储的二进制位数
指令内容
程序 逻辑顺序
A+0
int nCount=0; ⑴
A+1
int nSum=0; ⑵
A+2 LP: nSum+=nCount; ⑶ ⑹ ⑼

计算机组成原理第1章ppt课件

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和电路实现。
浮点数的表示与运算
浮点数的概念
浮点数是指小数点位置可以浮 动的数,用于表示更大范围、
更高精度的数值。
浮点数的表示方法
通常采用IEEE 754标准表示, 包括符号位、指数位和尾数位 。
浮点数的加减运算
需要进行对阶、尾数加减、规 格化等步骤,同时处理溢出和 舍入等问题。
浮点数的乘除运算
需要设计高效的算法和电路实 现,包括浮点乘法、浮点除法
地址译码器
将地址寄存器中的地址转换为对 应存储单元的选择信号。
存储体
由大量存储单元组成,每个存储 单元可存放一个字节或多个字节 的数据。
读写控制电路
根据CPU的命令控制存储器的读 写操作。
主存储器的性能指标与优化
存储容量
主存储器可以容纳的二进制信息量,通常以字节(Byte)为单位进 行衡量。
存取时间
逻辑门电路
基本逻辑门电路
介绍与门、或门、非门等 基本逻辑门电路的工作原 理和实现方法。
复合逻辑门电路
讲解与非门、或非门、异 或门等复合逻辑门电路的 工作原理和实现方法。
逻辑门电路的应用
介绍逻辑门电路在数字电 路中的应用,如组合逻辑 电路的设计和实现等。
03
计算机中的数据表示
数值数据的表示
定点数表示法
计算机的发展
计算机经历了从机械式计算机、电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算 机到超大规模集成电路计算机的五个发展阶段。
计算机系统的组成
硬件系统
包括中央处理器、存储器、输入 输出设备等,是计算机的物理基
础。
软件系统
包括系统软件和应用软件,是计算 机的逻辑基础。
数据
是计算机处理的对象,包括数值数 据、非数值数据和多媒体数据等。

计算机组成原理(本全)ppt课件(2024)

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I/O设备的分类
按数据传输方式可分为字符设备和块设备;按设备 共享属性可分为独占设备和共享设备。
I/O接口与I/O设备的连 接方式
包括并行接口和串行接口,其中并行接口传 输速度快,但传输距离短,而串行接口传输 速度慢,但传输距离长。
I/O控制方式与中断技术
I/O控制方式
包括程序查询方式、中断方式和DMA方式。程序查询方 式需要CPU不断查询I/O设备的状态,效率低下;中断方 式可以在I/O设备准备好数据后主动通知CPU,提高了 CPU的利用率;DMA方式则允许I/O设备与内存直接交 换数据,进一步提高了数据传输效率。
计算机的发展
计算机经历了从电子管、晶体管、集成电路到超大规模集成 电路等多个发展阶段,性能和体积不断得到优化和改进。目 前,计算机已广泛应用于各个领域,成为现代社会不可或缺 的工具。
计算机系统的组成
要点一
硬件系统
计算机硬件是计算机系统的物质基础,包括中央处理器、 内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等部分。其中 ,中央处理器是计算机的核心部件,负责解释和执行指令 ;内存储器用于暂时存储数据和程序;外存储器用于长期 保存数据和程序;输入设备用于将数据和信息输入到计算 机中;输出设备则将计算机处理结果以人们能够识别的形 式输出。
人们日常生活中最为熟悉的数制,每一位上的数码都是 0~9之间的数字。
十六进制表示法
在二进制基础上发展起来的一种数制,每一位上的数码由 0-9和A-F(对应十进制中的10-15)组成,常用于表示内 存地址和机器码等信息。
数的定点表示与浮点表示
定点表示法
小数点固定在某一位置的数制表示方 法,包括定点整数和定点小数,适用 于表示范围较小的数值。
总线技术

计算机组成原理第一章

计算机组成原理第一章

计算机组成原理第一章计算机组成原理第一章主要涉及计算机发展的历史背景及计算机的基本概念。

在计算机产生之前,人们使用机械计算器进行数学计算,并且需要手动操作进行算术运算。

而计算机的诞生改变了这种情况,计算机可以自动执行计算任务,大大提高了计算速度和精确度。

计算机系统由硬件和软件两部分组成。

硬件包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等。

而软件则是安装在计算机硬件上的程序和数据。

计算机通过执行软件中的指令来完成各种任务。

计算机的基本运算包括加法、减法、乘法和除法。

在计算机中,数值以二进制形式表示,并且利用电子开关来表示0和1。

这种二进制形式的计算和存储使得计算机系统更加高效和可靠。

在计算机系统中,信息的传输是通过电路连接实现的。

信息可以通过数据总线、控制总线和地址总线进行传输。

数据总线负责传输数据,控制总线负责控制和协调计算机内部各个部件的工作,地址总线用于指定存储器或者设备的地址。

计算机也需要进行数据的存储和检索。

内存是计算机存储数据和程序的地方,它被划分为多个存储单元,每个存储单元可以存储一个数据或者指令。

计算机还需要外部存储器来存储大量的数据,例如硬盘和光盘等。

计算机的指令集架构是计算机体系结构的重要组成部分。

指令集架构定义了计算机系统中处理器的指令和寄存器,以及指令的执行方式。

目前常用的指令集架构包括x86、ARM和MIPS 等。

计算机的工作方式可以分为单指令周期工作方式和多指令周期工作方式。

单指令周期工作方式意味着计算机每个指令在一个时钟周期内完成执行。

而多指令周期工作方式则允许计算机在一个时钟周期内执行多个指令。

总之,计算机组成原理第一章主要介绍了计算机的基本概念和发展历史,以及计算机系统的组成和工作方式。

了解这些基本知识对于理解计算机的工作原理和设计原则非常重要。

国家开放大学最新《计算机组成原理》形考任务(1-6)试题答案解析

国家开放大学最新《计算机组成原理》形考任务(1-6)试题答案解析

国家开放大学最新《计算机组成原理》形考任务(1-6)试题答案解析形考任务 1(红色标注选项为正确答案,请用 Ctrl+F 查找答案)一、单项选择题(每小题6分,共36分)题目1正确获得6.00分中的6.00分未标记标记题目题干下列数中最小的数是。

选择一项:A. (1010011)2B. (42)8C. (10011000)BCDD. (5A)16题目2正确获得6.00分中的6.00分未标记标记题目题干某计算机字长16位,采用补码定点小数表示,符号位为1位,数值位为15位,则可表示的最大正小数为_____,最小负小数为_____。

选择一项:A.B.C.D.题目3正确获得6.00分中的6.00分未标记标记题目题干两个补码数相加,在符号位相同时有可能产生溢出,符号位不同时。

选择一项:A. 会产生溢出B. 也有可能产生溢出C. 不一定会产生溢出D. 一定不会产生溢出题目4正确获得6.00分中的6.00分未标记标记题目题干已知[X]原=010100,[X]反= 。

选择一项:A. 010100B. 001011C. 101011D. 101100正确获得6.00分中的6.00分未标记标记题目题干已知[X]原=110100,[X]补= 。

选择一项:A. 110100B. 001011C. 101011D. 101100题目6正确获得6.00分中的6.00分未标记标记题目题干已知[X]原=110100,[X]移= 。

选择一项:A. 101100B. 001100C. 101011D. 011011未标记标记题目信息文本二、多项选择题(每小题9分,共36分)题目7正确获得9.00分中的9.00分未标记标记题目机器数中,零的表示形式不唯一的是_____。

选择一项或多项:A. 原码B. 补码C. 移码D. 反码题目8正确获得9.00分中的9.00分未标记标记题目题干ASCII编码_____。

选择一项或多项:A. 是8位的编码B. 是7位的编码C. 共有128个字符D. 共有256个字符E. 有64个控制字符题目9正确获得9.00分中的9.00分未标记标记题目题干相对补码而言,移码_____。

计算机组成原理第四版第一章解析

计算机组成原理第四版第一章解析
√ 是指为运行、维护、管理及应用计算机所编 制的各种各样的程序及其文档资料的总和。 程序设计语言、系统软件和应用软件等。
Back
系统程序:
用来简化程序设计, 简化使用 方法, 提高计算机的使用效率, 发 挥和扩大计算机的功能及用途。它 包括各种服务性程序、语言程序、 操作的64位处理器和多核处理器。
Back
1.2.4计算机的性能指标 计算机体系结构的变化
➢ 计算机的性能指标: P5 ➢ 是在冯.诺依曼结构的基础上,从提高速度、
加大字长、扩大容量、降低成本、提高系 ➢ 统可靠性和方便用户使用方面快速发展. ➢ 发展趋势:
➢ Back
1.3 计算机的硬件
反馈 信息

一般机器级
微程序
微程序设计级
微程序直接由硬件执行
Back
1.5.2软件与硬件的逻辑等价性
➢ 理论上, 任何操作可以由软件来实现, 也可以由硬件来实现;任何 指令的执行可以由硬件完成, 也可以由软件来完成 。
➢ 对于某一功能采用硬件方案还是软件方案, 取决于器件价格、速 度、可靠性、存储容量、变更周期等因素。
控制整机各部件步调一致的自动工作。
基本概念的理解: 指令 指令格式
程序指令 周期 指令流 数据

指令系统……
Back
存储器:
功能是保存或“记忆”解 题的原始数据和解题步骤。
冯 .诺依曼机器 的设计思 想: 存储程序并按地址顺序执 行。
Back
输入设备:
输入设备的作用是把人们所熟悉 的某种信息形式变换为机器内部所能 接收、识别的二进信息形式。常见的 有: 键盘、鼠标、光笔等。
1.2.2 半导体存储器的发展
➢ 20世纪50~60年代,所有计算机存储器都是由微小的磁芯构成。 ➢ 1970年,仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器 ➢ 从1970年起,半导体存储器经历了11代:单个芯片1KB.

2024版计算机组成原理(最新版)

2024版计算机组成原理(最新版)

•计算机系统概述•数字逻辑基础•计算机中的数据表示目录•运算方法与运算器•指令系统与寻址方式•存储系统与主存储器•中央处理器与微程序控制•输入输出系统与总线计算机的发展经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路等阶段。

随着技术的不断进步,计算机的性能不断提高,体积不断缩小,价格不断降低。

计算机是一种能自动、高速、精确地进行信息处理的电子设备。

计算机的定义与发展计算机系统的组成计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。

硬件系统包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。

软件系统包括系统软件和应用软件,系统软件如操作系统、编译程序等,应用软件如办公软件、游戏软件等。

计算机的工作原理数制与编码数制的基本概念介绍二进制、十进制、十六进制等数制的特点和表示方法。

数制间的转换详细阐述不同数制间的转换方法,包括二进制与十进制、二进制与十六进制之间的转换。

编码方式介绍常见的编码方式,如ASCII码、BCD码等,以及它们在计算机中的应用。

逻辑代数基础逻辑变量的概念01逻辑运算02逻辑函数及其表示方法03逻辑门电路基本逻辑门电路复合逻辑门电路逻辑门电路的应用1 2 3定点数表示法浮点数表示法原码、反码、补码数值数据的表示非数值数据的表示ASCII码用于表示字符型数据,将字符映射为数字编码。

Unicode编码统一不同字符集,实现跨平台、跨语言文本处理。

BCD码(Binary-Coded Decimal)以4位二进制数表示1位十进制数,用于高精度计算。

数据校验奇偶校验海明校验循环冗余校验(CRC)定点数的表示定点数是小数点位置固定的数,通常分为定点整数和定点小数。

在计算机中,定点数一般采用补码形式表示,正数的补码与其原码相同,负数的补码是其原码按位取反后加1。

定点数的运算定点数的运算包括加减乘除四种基本运算。

在运算过程中,需要考虑溢出、精度损失等问题,并采取相应的处理措施,如溢出判断、移位操作等。

浮点数的表示浮点数的运算运算器的组成与设计运算器的组成运算器的设计指令格式与寻址方式概述指令格式寻址方式立即寻址操作数就在指令中,紧跟在操作码后面,作为指令一部分存放在内存的代码段中,该操作数为立即数,这种寻址方式称为立即寻址方式。

最新计算机组成原理第一章chp1-2

最新计算机组成原理第一章chp1-2

浮 点 数 操 作 次 数 MFLOPS=执 行 时 间 106
计算机组成原理第一章chp1-2
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1.6计算机系统的主要技术指标 第一章 绪论
机器容量:计算机的容量实际上是指机器内 部主存储器的容量。
吞吐量:计算机系统的吞吐量是指计算机在 单位时间内能处理的信息量。也就是流入、 处理和流出系统的信息的速率。
(b) SIMD
PU1
MM1
PU2
MM2


PUn
MMm
结构
MM1 MM2
… MMm
CU1
PU1
CU2
PU2

CUn
PUn
CU1
PU1
CU2
PU2


CUn
PUn
MM1 MM2
… MMm
(c) MISD 结构
(d) MIMD
结构
计算机组图成1原-7理F第lyn一n 章分c类hp法1-中2 四种系统的基本结构
:用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。
计算机组成原理第一章chp1-2
1
1.4计算机的软件
第一章 绪论
二、软件的发展演变 编程语言的发展
➢ 手编程序:机器语言程序,手工编译二进制码 ➢ 汇编程序:符号语言程序,汇编程序汇编 ➢ 高级程序:算法语言/高级语言,机器编译程序/解释程序
系统软件的发展
第一章 绪论
本章重点:
建立计算机系统整体概念 了解计算机系统基本概念 掌握冯·诺依曼计算机模型以及计算机组成 理解计算机系统层次结构 理解计算机系统结构概念
本章难点:
计算机自动执行时控制器如何区分指令和数据 计算机系统结构概念
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2012
计算机系
刘凤格
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8.主频/时钟周期:CPU的工作节拍受主时钟控制, 主时钟不断产生固定频率的时钟,主时钟的频率 (f)叫CPU的主频。度量单位是MHz(兆赫兹)、 GHz(吉赫兹)。例如Pentium系列机为 60MHz~266MHz,而Pentium 4升至3.6GHz。
主频的倒数称为CPU时钟周期(T),即T=1/f,度 量单位是微秒、纳秒。
20世纪70年代末才出现强大的通用16位微处理器,8086便
是其中之一。
1981年,贝尔实验室和HP公司开发出了32位单片微处理器。
Intel于1985年推出了32位微处理器Intel 80386。后来到现 在的64位处理器和多核处理器。
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四、计算机的性能指标
1.吞吐量:表征一台计算机在某一时间间隔内能 够处理的信息量,单位是字节/秒(B/S)。 2.响应时间:表征从输入有效到系统产生响应之 间的时间度量,用时间单位来度量,例如微秒
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(2)指令的形式:
程序控制:控制器依据存储的程序来控制全机协调 地完成计算任务
指令系统:一种型号的机器所适用的所有指令的集合
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(3)控制器的基本任务:
按照计算程序所排的指令序列,先从存 储器取出一条指令放到控制器中,对该指令 的操作码由译码器进行分析判别,然后根据 指令性质,执行这条指令,进行相应的操作。
其中1K=210,1M=220,1G=230
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三、微处理器的发展
1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所
有元件都放入同一块芯片内的产品,于是,微处理器诞生 了。
1972年出现的Intel 8008,这是第一个8位微处理器,它比
4004复杂一倍。
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9. CPU执行时间:表示CPU执行一段程序所占用 的CPU时间。
公式:CPU执行时间 = CPU时钟周期数 × CPU 时钟周期
10. CPI:表示每条指令周期数,即执行一条指令 所需的平均时钟周期数。
CPI = 执行某段程序所需的CPU时钟周期数÷ 程序包含的指令条数2012计算机系刘凤格15
§1.3 计算机的硬件
硬件组成:
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1、运算器:
功能:进行算术和逻辑运算,数据采用二进制形 式。运算器长度:8、16、32、64位
运算器的位数越多,计算的精度就越高,但同时 所需的电子器件也越多。
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2、存储器: • 功能:保存或“记忆”解题的原始数据和
• 输入设备:把人们所熟悉的某种信息形式转换成 机器内部所能接收和识别的二进制信息形式
• 输出设备:把计算机处理的结果转换为人或其他 机器所能接收和识别的信息形式
• 适配器:也称为转换器,保证外围设备用计算机所 要求的形式发送或接受信息
解题步骤
• 单位: 位 bit: 0或1 ;1个半导体触发器。 字节byte: 1byte=8bit
存储单元:一连串0或1组成的整体,也是存储 器的划分单位。 字word: 1word=nbyte
1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB
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• 存储容量:所有存储单元的总数,一般以 KB、MB、GB为单位
• 存储地址:存储单元的编号 内存:半导体器件
• 存储器分类: 外存:磁盘或光盘
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3、控制器 • 功能:
发号施令,控制计算机的各部件有条不紊地 进行工作。即控制器的任务是从内存中取 出解题步骤加以分析,然后执行某种操作。 (1)指令和程序
指令:每一个基本操作
程序:解决某一问题的一串指令序列
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二、半导体存储器的发展
20世纪50~60年代,所有计算机存储器都是由微小 的铁磁体环(磁芯)做成。
1970年,仙童半导体公司生产出了第一个较大容量 半导体存储器。
从1970年起,半导体存储器经历了11代:单个芯片 1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、 4MB、16MB、64MB、256MB、1GB。
计算机组成原理-1
课程简介
• “计算机组成原理”是计算机专业的一门核心课程, 是必修课。在先导课和后续课之间起着承上启下的 作用。
• 本课程脱离具体机型和具体芯片,以计算机组成 结构为中心阐述基本概念和原理。具体讲述计算机 硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计 方法及互连构成整机的技术,目的在于培养学生在 硬件系统分析、设计、开发、使用和维护等方面的 能力。
(10-6S)、纳秒(10-9S)。 3.利用率:表示在给定的时间间隔内,系统被实 际使用的时间所占的比率,一般用百分比表示。
4.处理机字长:指处理机运算器中一次能够完成二 进制数运算的位数。当前处理机的字长有8位、 16位、32位、64位。字长越长,表示计算的精度 越高。
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取指周期:取指令的一段时间
指令
执行周期:执行指令的一段时间 周期
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(4)指令流与数据流 数据字:某字代表要处理的数据 指令字:某字代表一条指令
区分方法:
取指周期从内存读出的信息流→指令流→控制器 执行周期从内存读出的信息流→数据流→运算器
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4、适配器与输入输出设备
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11. MIPS:表示每秒百万条指令数,即单位时间内 执行的指令数。用下式计算:
MIPS = 指令条数÷(程序执行时间 × 106 )
12. MFLOPS:表示每秒百万次浮点操作次数,用 下式计算: MFLOPS = 程序中的浮点操作次数÷(程序执行 时间 × 106 )
5.总线宽度:一般指CPU中运算器与存储器之间进 行互连的内部总线二进制位数。
6.存储器容量:存储器中所有存储单元的总数目,通 常用KB、MB、GB、TB来表示。其中K=210, M=220,G=230,T=240,B=8位(1个字节)。 存储器容量越大,记忆的二进制数越多。
7.存储器带宽:存储器的速度指标,单位时间内从存 储器读出的二进制数信息量,一般用字节数/秒表 示。
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