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文本内容:
组成原理复习大纲,汇报人01添加目录标题02计算机系统概述目录03数据表示与运算CONTENTS04存储系统05指令系统06控制器与处理器单击添加章节标题第一章计算机系统概述第二章计算机发展历程1970年代,微处理器1946年,第一台电子1950年代,晶体管计1960年代,集成电路和微型计算机出现,计算机ENIAC诞生算机出现,提高了计计算机出现,提高了推动了个人电脑的普算机的性能和可靠性计算机的集成度和性及能1980年代,个人电脑1990年代,互联网兴2000年代,云计算、开始普及,操作系统起,推动了计算机网大数据、人工智能等和软件逐渐成熟络的发展技术逐渐兴起,推动了计算机技术的发展计算机基本组成硬件系统包括软件系统包括网络系统包括数据处理包括CPU、内存、存操作系统、应用局域网、广域网、数据采集、数据储设备、输入输软件、中间件等互联网等存储、数据处理、出设备等数据传输等计算机工作原理计算机系统由硬件和软件组成硬件包括CPU、内存、存储设备、输入输出设备等软件包括操作系统、应用软件等计算机通过执行程序来完成任务,程序由指令和数据组成计算机的工作原理是按照程序指令执行,完成数据处理和输出结果数据表示与运算第三章数据类型与表示●整数类型表示整数,如int、long等●浮点数类型表示小数,如float、double等●字符类型表示单个字符,如char、wchar_t等●字符串类型表示一串字符,如string、wstring等●布尔类型表示真或假,如bool等●枚举类型表示一组预定义的值,如enum等●指针类型表示内存地址,如指针等●数组类型表示一组相同类型的数据,如数组等●结构体类型表示一组不同类型的数据,如结构体等●联合体类型表示一组不同类型的数据,但同一时间只有一个成员有效,如联合体等定点数与浮点数运算定点数小数点固定在数的某一位,如浮点数运算加减乘除、比较、平方根、整数、定点小数等对数等浮点数小数点可以浮动,如单精度浮定点数与浮点数转换定点数转换为浮点数、双精度浮点数等点数,浮点数转换为定点数定点数与浮点数精度定点数精度固定,定点数运算加减乘除、比较、移位等浮点数精度可变算术逻辑单元算术逻辑单元(ALU)是计算机的重要组成部分,负责执行算术和逻辑运算ALU的主要功能包括加、减、乘、除、与、或、非等基本运算ALU的输入包括操作数、操作码和状态信号,输出包括结果和状态信号ALU的设计和实现需要考虑到效率、精度和功耗等因素存储系统第四章存储层次结构寄存器速度缓存介于寄内存速度较硬盘速度最网络存储通云存储通过最快,容量最存器和内存之慢,容量较大慢,容量最大过网络连接,网络连接,实小间,速度较快,实现远程存储现数据存储和容量适中和访问访问,具有高可靠性和可扩展性主存储器主存储器是计算机系统的主要存储设备,用于存储程序和数据主存储器的种类包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)RAM用于存储程序和数据,可以随机访问,但断电后数据会丢失ROM用于存储程序和数据,只能读取,不能写入,断电后数据不会丢失高速缓存原理将频繁访问的数据存类型一级缓存、二级缓存、储在高速缓存中三级缓存作用提高CPU访问数据的影响因素缓存大小、缓存速度命中率、缓存更新策略辅助存储器类型硬盘、光盘、U盘、特点容量大、价格低、可SD卡等长期保存数据作用存储程序和数据,提工作原理通过磁头在磁盘高计算机运行效率表面读写数据,实现数据的存储和读取指令系统第五章指令格式与寻址方式指令格式操作码+地址码寻址方式立即数寻址、指令长度固定长度、可变直接寻址、间接寻址、相长度对寻址、变址寻址、基址寻址、堆栈寻址等指令编码二进制编码、十指令执行顺序执行、分支指令优化指令级并行、流进制编码、十六进制编码等执行、循环执行等水线技术、分支预测等指令集架构指令集架构指令集的设计常见指令集架构x
86、和实现方式ARM、RISC-V等指令集计算机硬件和软件指令集架构的特点兼容性、之间的接口扩展性、性能等指令执行流程l指令读取CPU从内存中读取指令l指令解码CPU对指令进行解码,确定操作码和操作数l指令执行CPU执行指令,进行相应的操作l指令结果存储CPU将指令执行结果存储到内存中控制器与处理器第六章控制器组成与功能控制器计算机系统的核心部件,功能执行指令、控制数据传输、负责控制和协调计算机各部分的工处理中断、管理内存等作添加标题添加标题添加标题添加标题组成包括运算器、控制器、寄存控制器与处理器的关系控制器是器、总线等处理器的一部分,负责控制处理器的工作处理器结构与工作原理处理器结构包括运算器、控制器、寄存器、总线等部件工作原理通过指令执行、数据传输、控制信号处理等步骤完成计算任务指令执行包括取指令、译码、执行、写回等步骤数据传输包括数据读取、数据写入、数据传输等步骤控制信号处理包括中断处理、异常处理、时钟管理等步骤流水线技术流水线技术的概念将复杂的任务分解为多个简单的子任务,每个子任务由一个专门的处理器执行流水线技术的优点提高处理器的执行效率,减少等待时间,提高吞吐量流水线技术的分类指令流水线、数据流水线、混合流水线等流水线技术的应用在计算机体系结构、操作系统、编译器等领域都有广泛的应用输入输出系统第七章I/O设备与接口I/O设备键接口类型并接口功能数接口标准盘、鼠标、显行接口、串行据传输、设备IEEE
1394、示器、打印机接口、USB接控制、电源管USB、PCI、等口、网络接口理等SATA等等I/O数据传输方式并行传输数据串行传输数据同步传输数据异步传输数据位同时传输,速位依次传输,速传输与接收同步传输与接收异步度快,但需要更度较慢,但硬件进行,传输效率进行,传输效率多的硬件资源资源需求较少高,但需要额外较低,但无需额的同步信号外的同步信号中断技术与DMAl中断技术当外部设备需要与CPU进行数据交换时,通过中断请求通知CPUl DMA直接内存访问技术,允许外部设备直接访问内存,无需CPU干预l中断技术的优点响应速度快,实时性好l DMA技术的优点数据传输速度快,效率高l中断技术与DMA的共同点都是提高数据传输效率的技术l中断技术与DMA的区别中断技术需要CPU干预,DMA不需要CPU干预系统结构优化第八章并行处理技术并行处理技术的定义和分类并行处理技术的应用场景并行处理技术的优缺点并行处理技术的发展趋势和挑战多核处理器设计多核处理器多个CPU核心集成在一个芯片上优势提高处理速度,降低功耗设计挑战如何平衡性能和功耗优化方法采用多线程技术,提高并行处理能力应用领域高性能计算、服务器、移动设备等系统性能评估与优化性能评估通过测试和监控系统运优化方法优化算法、数据结构、行情况,评估系统性能硬件配置等添加标题添加标题添加标题添加标题优化目标提高系统性能,降低资优化效果提高系统响应速度、降源消耗低系统资源消耗、提高系统稳定性感谢您的观看汇报人。