计算机组成原理课程论文38Word文件下载.docx
《计算机组成原理课程论文38Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理课程论文38Word文件下载.docx（5页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（1）计算机系统概论
1.冯·
诺依曼计算机模型。
1）计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成；
2）存储器以二进制形式存储指令和数据；
3）存储程序工作方式；
4）五部件以运算器为中心进行组织。
2.计算机系统性能指标:
字长，主频，主存容量，兼容性
（2）计算机系统的硬件结构
1）.存储器的主要性能指标容量，速度，价格
2）.半导体只读存储器：
掩膜只读存储器ROM可编程ROM（PROM）可擦除和编程的ROM（EPROM）电擦除电改写只读存储器（EEPROM）闪速存储器（flash
memory）
3.
高速缓冲存储器
工作原理：
设置Cache是为了解决CPU和主存之间的速度匹配问题，理论依据是程序访存的局部性规律。
映射方式：
有直接映像、全相联映像和组相联映像。
替换算法：
先进先出法（FIFO）
“近期最少使用”算法（LRU）
总线
1.总线是连接两个或多个功能部件的一组共享的信息传输线；
一个部件发出的信号可以被连接到总线上的其他所有部件所接收。
系统总线按传输信息不同分为：
数据总线（双向，其位数与机器字长和存储字长有关，总线宽度）、地址总线（由CPU输出，单向）、控制总线。
2.串行传输
串行总线的数据在数据线上按位进行传送，只需一根数据线，线路成本低，适合远距离的数据传输。
使用串行通信总线连接慢速设备，象键盘、鼠标和终端设备等。
串行传输中的数据转换
、发送部件中并行数据到串行数据的转换，称为拆卸；
接收部件中串行数据转换成并行数据，称为装配。
串行传输中的数据传输速率。
3．并行传输
并行总线的数据在数据线上同时有多位一起传送，每一位要有一根数据线。
并行数据传输需要联络控制信号。
4.总线裁决：
决定哪个总线主控设备将在下次得到总线使用权的过程称为总线裁决。
两类总线裁决方式：
集中式和分布式
5.定时问题：
如何来定义总线事务中的每一步何时开始、何时结束
6.总线异步通信协议的步骤：
请求，响应，撤销请求，撤销响应
异步通信子协议类型：
全互锁，半互锁，不互锁
I/O设备
1.
I/O接口的功能：
（1）数据缓冲
（2）错误或状态检测（3）控制和定时（4）数据格式转换；
（5）与主机和设备通信
2.
I/O接口的分类
（1）
按数据传送方式分，有并行接口和串行接口
（2）
可编程接口和不可编程接口
（3）
按通用性来分，有通用接口和专用接口
I/O端口的编址方式
（1）
独立编址方式：
对所有的I/O端口单独进行编号，成为一个独立的I/O地址空间。
（2）
统一编址方式：
将主存地址空间分出一部分地址给I/O端口进行编号。
4.
I/O控制方式类型
1）.
程序直接控制方式（查询方式）
从I/O接口取得外设和接口的状态，根据状态来控制外设和主机的信息交换。
2）.
程序中断控制方式
执行相应的I/O指令，将启动命令发送给相应的I/O接口和外设，然后CPU继续执行其他程序。
3）.
直接存储器存取方式
简称为DMA方式，用于高速设备和主机的数据传送，采用成批数据交换方式。
用专门的硬件（DMA控制器）来控制总线进行数据交换。
5.中断：
由于内部/外部事件或由程序的预先安排引起CPU中断正在执行的程序，转到相应的服务程序中去。
6.DMA
DMA方式：
用专门的DMA接口硬件来控制外设与主存间的直接数据交换，而不通过CPU。
控制总线进行DMA传送的硬件接口为DMA控制器。
DMA工作方式：
CPU停止法
（成组传送）、
周期挪用（窃取）法
（单字传送）、
交替分时访问法
指令系统
1.指令一般的格式
操作码OP+
地址码
A
2.指令字长度：
一个指令字包含的所有二进制代码的位数。
有等长指令字结构和变长指令字结构。
指令系统性能的指标
指令所占存储空间是否尽可能小；
表现在指令中代码密度是否高、信息冗余量是否少；
4.寻址方式：
立即寻址，直接寻址，间接寻址，相对寻址，基址变址寻址，隐含寻址方式
5.指令系统设计的基本思路
任务是确定所有机器指令的格式、类型、操作以及对操作数的访问方式。
出发点是提高指令系统的性能/价格比。
6.堆栈是一种按特定顺序访问的存储区；
其特点是后进先出（LIFO）或先进后出（FILO）。
中央处理器
CPU=寄存器（PC、IR）+CU+ALU+中断系统
CPU的四种基本功能：
存储器读：
读取某一主存单元的内容，并将其装入某一个CPU寄存器；
存储器写：
把一个数据字从某一CPU寄存器存入给定的主存单元中；
把一个数据字从某一CPU寄存器送到另一个寄存器或者ALU；
进行一个算术运算或逻辑运算，将结果送入某一CPU寄存器或存储器
。
2.控制器三种时序控制方法：
同步，异步，联合控制方法
指令ADD
R3，R1的执行控制序列
4.决定CPU性能最重要三个因素：
指令的功能强弱，时钟周期的长短，执行每条指令所需时钟周期数。
5.微指令的格式：
水平型微指令和垂直型微指令。
编码：
1）直接表示法
2）分段直接编码法
3）字段间接编码法
三．实际应用
随着微型计算机的迅速普及和发展，人们对计算机的功能要求已不再是限于单纯的计算和数据处理了，而是向着融合图像、声音、文字为一体的多媒体机和大型娱乐型机发展，在这一发展过程中，存储器逐渐成为了人们关注的热点，这里，我们将对存储器的有关知识做进一步详细的介绍。
存储器是计算机系统内最主要的记忆装置，能够把大量计算机程序和数据存储起来，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可以根据命令读取已保存的信息。
存储器按功能可分为主存储器和辅助存储器，按存放位置又可分为内存储器和外存储器。
存储器的性能指标主要由容量、存取速度、可靠性和性能/性价比决定。
存储器的分类:
存储器按功能可分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。
主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。
主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与CPU相连接，是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中。
辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用，即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。
一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称存储容量。
存储容量通常用KB、MB或GB表示，其中B是字节（Byte），并且1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。
例如，640KB就表示640×
1024=655360个字节。
这里简单介绍一下半导体存储器的组成：
它一般由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。
1、存储体
存储体是存储1和0信息的电路实体，它由许多个存储单元组成，每个存储单元一般由若干位（8位）组成，每一位需要一个存储元件，每个存储单元有一个编号，称为地址。
存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的根数n与存储单元的数量N之间的关系为：
2n
=
N
2、地址选择电路
地址选择电路包括地址译码器和地址码寄存器。
地址译码器用来对地址译码。
设其输入端的地址线有n根，输出线数为N，则它分别对应2n个不同的地址码，作为对地址单元的选择线。
这些输出的选择线又叫做字线。
地址译码的方式有两种：
（1）单译码方式
它的全部地址码只用一个电路译码，译码输出的字选择线直接选中对应的存储单元。
这一方式需要的选择线数较多，只适用于容量较小的存储器。
（2）双译码方式（或称矩阵译码）
它将地址码分为X与Y两部分，用两个译码电路分别译码。
X向译码称为行译码，其输出线称为行选择线，它选中存储矩阵中一行的所有存储单元。
Y向译码又称为列译码，其输出线称为列选择线，它选中一列的所有单元。
只有X向和Y向的选择线同时选中的那一位存储单元，才能进行读写操作。
由图可见，具有1024个基本单元的存储体排列成32×
32的矩阵，它的
X向和Y向译码器各有32根译码输出线，共64根。
若采用单译码方式，则要1024根译码输出线。
因此，双译码方式所需要的选择线数目较少
，也简化了存储器的结构，故它适用于大容量的存储器。
3、读写控制电路
读写控制电路包括读写放大器、数据寄存器（三态双向缓冲器）等。
它是数据信息输入输出的通道。
外界对存储器的控制信号有读信号RD、写信号WR和片选信号CS。
四．心得体会
计算机组成原理是计算机科学与技术专业的必修的硬件课程之一。
基本要求是使我们掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理，学习计算机设计中的入门性知识，掌握维护、使用计算机的技能。
本书从计算机系统的概论和发展讲起，介绍了冯·
诺依曼体系，进而开始讲述计算机系统的硬件结构，包括：
系统总线、存储器、输入输出系统等。
再学习了中央处理器的相关知识，如：
运算方法、CPU的结构和功能，进而讲述了控制单元及其设计。
书本由整体到局部，由简入繁，层层深入，让我们系统的学习了计算机的组成原理。
计算机组成原理是计算机专业的基础课。
这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用，对于我们后续课程的学习无疑也具有重要的意义。
五．总结
计算机组成原理课程主要教授了了解计算机各部件的组成原理，工作机制以及部件之间的相互关系；
加强硬件分析和设计的基本技能和方法，提高硬件方面专业素质和发展潜力；
培养和提高计算思维能力。
学习了计算机组成原理后，感觉对于计算机的构成有了更进一步的了解。
六．参考文献
[1]《计算机组成原理》【中】唐朔飞
第二版
高等教育出版社
升级会员 