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计算机组成原理(第2版)

计算机组成原理

第2版

唐朔飞

高等教育出版社

高等教育电子音像出版社

为配合由高等教育出版社出版的面向21世纪课程教材《计算机组成原理》教学和自学的需要,随书出版了《计算机组成原理》配套课件。为了配合该教材的第2版,本课件在保留原课件特色的基础上,做了相应的补充和修改。

该课件与《计算机组成原理》第2版教材在体系上完全一致,它以课堂教学为依托,帮助读者边阅读边思考,通过点击鼠标,逐行显示精练的文字和简明的图表,既可从文稿中对教材的重点和难点加深理解,又可从视图中看到动画演示效果,形象地理解各种电路的工作原理和设计思路。

新版课件提供了章目录和节目录。操作上除了顺序播放外,还可任选一章、任选一节播放,并可从任意一页幻灯片返回到上一级目录。具体功能如下。

1.进入章目录后,可点击任一章播放。

2.进入节目录后,可点击任一节播放。

3.每一节播放结束时,可继续播放,也可点击本节最后一页幻灯片右下角的按钮,回到上一级目录,再点击节目录幻灯片右下角的按钮,即可回到章目录。

4.点击任一页幻灯片右下角的按钮,均可回到上一级目录。

在修改课件过程中,哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院张丽杰、罗丹彦为课件的录入、排版、绘图、动画演示做了大量工作,在此表示衷心感谢。

由于时间仓促,难免有不妥之处,敬请读者和专家批评指正。

唐朔飞

2007年12月

第1章计算机系统概论

第2章计算机的发展及应用第3章系统总线

第4章存储器

第5章输入输出系统

第6章计算机的运算方法第7章指令系统

第8章CPU 的结构和功能第9章控制单元的功能

第10章控制单元的设计

第1章计算机系统概论1.1 计算机系统简介

1.2 计算机的基本组成

1.3 计算机硬件的主要技术指标1.4 本书结构

1.1 计算机系统简介

由具有各类特殊功能

的信息(程序)组成

1. 计算机系统

计算机系统

计算机的实体,

如主机、外设等一、计算机的软硬件概念

硬件软件

用来管理整个计算机系统系统软件

应用软件语言处理程序操作系统

服务性程序

数据库管理系统网络软件

1.1

按任务需要编制成的各种程序

高级语言程序

目标

程序

结果翻译运行

1.1

2. 计算机的解题过程

计算机

1.1

二、计算机系统的层次结构

高级语言虚拟机器M3

汇编语言虚拟机器M2

操作系统虚拟机器

机器语言实际机器M1

微指令系统微程序机器M0

用编译程序翻译成汇编语言程序

用汇编程序翻译成机器语言程序

用机器语言解释操作系统

用微指令解释机器指令

由硬件直接执行微指令

软件

硬件

1.1

虚拟机器M 4虚拟机器M 3

虚拟机器M 2实际机器M 1

微程序机器M 0

程序员所见到的计算机系统的属性概念性的结构与功能特性

计算机体系结构计算机

组成实现计算机体系结构所体现的属性有无乘法指令

如何实现乘法指令

(指令系统、数据类型、寻址技术、I/O 机理)

(具体指令的实现)

1.1三、计算机体系结构和计算机组成

1.2 计算机的基本组成

一、冯·诺依曼计算机的特点

1.计算机由五大部件组成

2.指令和数据以同等地位存于存储器,

可按地址寻访

3.指令和数据用二进制表示

4.指令由操作码和地址码组成

5.存储程序

6.以运算器为中心

算术运算逻辑运算存放数据

和程序

将信息转换成机器能识别的形式

将结果转换成人们熟悉的形式指挥程序

运行

存储器输入设备运算器控制器

输出设备

存储器

输出设备输入设备运算器

控制器

二、计算机硬件框图

1.2 1. 以存储器为中心的计算机硬件框图

程序

存储器输出设备输入设备

运算器

控制器

数据

结果

计算

ALU

主存辅存

CPU

主机

I/O 设备

硬件

CU 2.现代计算机硬件框图

存储器输入设备运算器输出设备

控制器 1.2

ALU CPU

主机

I/O

设备

CU

主存

1.上机前的准备

?建立数学模型

-+-+-=!x 9!x 7!x 5!x 3x x 9753sin …?编制解题程序

?确定计算方法

程序——运算的全部步骤0, 1, 2,)()(2

1n y n x y n x =+=√…指令——每一个步骤

1.2

三、计算机的工作步骤

取x至运算器中乘以x在运算器中乘以a在运算器中存ax2在存储器中取b至运算器中乘以x在运算器中加ax2在运算器中=(ax+b)x+c 取x至运算器中

乘以a在运算器中

加b在运算器中

乘以x在运算器中

加c在运算器中

计算ax2+ bx+ c 1.2

编程举例

000001 0000001000

打印

σ

停机

取数α[α] ACC 存数β[ACC ] β加

γ[ACC ]+[γ] ACC

乘δ[ACC ]×[δ] ACC

指令格式举例

1.2

操作码地址码

[σ] 打印机

指令和数据存于

主存单元的地址

指令

注释

操作码地址码00000010000001000取数x 至ACC 10001000000001001乘a 得ax ,存于ACC 中

20000110000001010加b 得ax +b ,存于ACC 中3

000100

0000001000

乘x 得(ax +b )x ,存于ACC 中

40000110000001011加c 得ax 2+ bx + c ,存于ACC 50000100000001100将ax 2+ bx +c ,存于主存单元6

000101

0000001100打印

7000110停机8x 原始数据x 9a 原始数据a 10b 原始数据b 11c

原始数据c 1.2

计算ax

2+ bx + c 程序清单

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