計算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程綜述論文

1、計算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程綜述論文 計算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)課程綜述論文內(nèi)容摘要 內(nèi)容摘要計算機(jī)組成原理這門課程是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)課程，它研究計算機(jī)內(nèi)部的組成與實現(xiàn)，其中有計算機(jī)系統(tǒng)概述、計算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用、系統(tǒng)總線、存儲器、輸入輸出系統(tǒng)、計算機(jī)的運算方法、指令系統(tǒng)、CPU 的結(jié)構(gòu)和功能、控制單元的功能、控制單元的設(shè)計。其中 CPU 的結(jié)構(gòu)和功能、控制單元的功能、控制單元的設(shè)計是重點。第一章：1.1 計算機(jī)系統(tǒng)的概述1945 年數(shù)學(xué)家馮

2、3;諾依曼提出了“存儲程序”的概念，特點有下:(1) 采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令(2) 采用存儲程序方式(3) 由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成計算機(jī)系統(tǒng)，并規(guī)定了這五部分的基本功能。計算機(jī)硬件的主要技術(shù)指標(biāo)有機(jī)器字長、存儲容量、運算速度等。機(jī)器字長：CPU 一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù),與 CPU 中的運算器、 寄存器位數(shù) 有關(guān)。存儲容量：包括主存容量和輔存容量，主存容量是指主存中存放二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。輔存容量通常

3、用字節(jié)數(shù)來表示，例如，某機(jī)輔存（如硬盤）容量為 80GB。運算速度:普遍采用單位時間內(nèi)執(zhí)行指令的平均條數(shù)來衡量，并用 MIPS（Million Instruction Per Second,百萬條指令每秒）作為單位。第二章：2.1 計算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用計算機(jī)主要經(jīng)歷了四代的發(fā)展：第一代電子計算機(jī)，1949 年，電子數(shù)字積分機(jī)和計算機(jī)（ENIAC）誕生，它用來解決當(dāng)時國防部蛋刀研究實驗室開發(fā)新武器的射程和檢測模擬運算的難題。第二代晶體管計算

4、機(jī)，1947 年在杯 電子管的革命。第三代集成電路計算機(jī)，由于前兩代的缺陷，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，計算機(jī)的數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)傳送以及各類控制功能基本上都是由布爾邏輯功能的各類門電路完成的，而大量的們電路又都是由晶體管、電阻、電容等搭接而成。第四代大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路。第三章3.1 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線是間隔多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)?？偩€的分類：按數(shù)據(jù)傳送方式可分為并行傳輸總線和穿行傳輸總線。按總線使用的范圍劃分，則又

5、有計算機(jī)總線、測控總線、網(wǎng)絡(luò)總線、網(wǎng)絡(luò)通訊總線等。按連接部件不同可分為片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線、通信總線；系統(tǒng)總線又可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。3.2 總線的特征：（1）機(jī)械特性，機(jī)械連接方式上的一些性能，如插頭與插座使用的標(biāo)準(zhǔn)，幾何尺寸、形狀、引腳的個數(shù)以及排列的順序，接頭處的可靠接觸等。（2）電氣特性，指總線的每一根傳輸線上信號的傳遞方向和有效的電平范圍。（2）功能特性，指總線中每根傳輸線的功能，例如：地址總線用來支出地址碼；數(shù)據(jù)

6、總線優(yōu)點：靈活、命中率高缺點：Cache“標(biāo)記”的位數(shù)增多、訪問 Cache 時需和 Cache 的全部“標(biāo)記”比較。成本較高。（3）組相連映射是對直接映射和全相連映射德爾一種折中，組間直接映射，組內(nèi)全相連映射。4.5.2 替換策略（1）先進(jìn)先出算法（2）近期最少用算法（3）隨機(jī)法第五章 輸入輸出系統(tǒng)5.1 輸入輸出系統(tǒng)的組成（1）I/O 軟件①I/O 指令：是機(jī)器指令的一類，反映 CPU 與 I/O 設(shè)備蔣歡信息特點。②通道指令（2）

7、I/O 硬件包括接口模塊和 I/O 設(shè)備兩大部分。5.2I/O 設(shè)備與主機(jī)信息傳送的控制方式（1）程序查詢方式測試指令傳送指令轉(zhuǎn)移指令（2）程序中斷方式一般中斷服務(wù)程序的流程分四大部分：保護(hù)現(xiàn)場、中斷服務(wù)、恢復(fù)現(xiàn)場、中斷返回（3）DMA 方式第六章 計算機(jī)的運算方法信息在計算機(jī)內(nèi)部的形式都是一致的，即均為 0 和 1 組成的各種編碼。在這章里講了真值的原碼、反碼、補(bǔ)碼、移碼的表示，和定點數(shù)表示和浮點數(shù)表示。又學(xué)習(xí)了原碼一位乘法、補(bǔ)碼一位

8、乘法和比較法（Booth 算法）。原碼除法運算（恢復(fù)余數(shù)法，加減交替法）、補(bǔ)碼除法等。第七章 指令系統(tǒng)7.1 機(jī)器指令習(xí)慣把每一條機(jī)器語言的語句稱為機(jī)器指令，而又將全部機(jī)器指令的集合稱為機(jī)器的指令系統(tǒng)。指令是由操作碼和地址碼兩部分組成的。操作碼用來說明該指令所要完成的操作，如加減乘除移位轉(zhuǎn)移等，通常其位數(shù)反映額機(jī)器的操作種類，也即機(jī)器允許的指令條數(shù)。地址碼用來支出該指令的源操作數(shù)的地址、結(jié)果的地址以及下一條執(zhí)行的地址。這里的“地址”可以