唐朔飞计算机组成原理课件

唐朔飞计算机组成原理课件•计算机系统概述•运算器•存储器•控制器•输入输出系统01计算机系统概述计算机系统的基本组成010203硬件软件操作系统计算机系统的物理实体，计算机系统的程序和数据，管理系统资源、控制程序包括中央处理器、存储器、包括系统软件和应用软件执行、提供用户界面等功输入输出设备等能的软件计算机系统的层次结构01020304硬件层操作系统层应用软件层用户层物理硬件设备，包括中央处理管理硬件资源、控制程序执行、为用户提供特定功能的软件层，用户直接使用的软件界面，如器、存储器和输入输出设备等提供用户界面等功能的软件层如办公软件、游戏等命令行界面、图形用户界面等计算机的工作过程指令执行过程存储器读写过程计算机从内存中取出指令、解存储器用于存储数据和指令，码、执行，并把结果写回到内包括随机存取存储器和只读存存中储器等数据处理过程I/O设备操作过程计算机对数据进行输入、存储、计算机通过输入输出设备与外传输、运算和输出等操作部世界进行信息交换，包括键盘、鼠标、显示器等设备02运算器运算器的基本功能执行算术运算执行逻辑运算执行移位操作执行其他操作加、减、乘、除等基本与、或、非等逻辑运算左移、右移等移位操作比较、查找等其他操作算术运算运算器的组成算术逻辑单元（ALU）寄存器执行算术和逻辑运算的核心部件存储中间结果和输入/输出数据的部件控制单元数据总线控制运算器的操作流程和时序传输数据和指令在各部件之间的通道运算器的实现采用组合逻辑电路实现采用微程序控制实现通过逻辑门电路实现算术和逻辑运算通过微指令控制ALU和寄存器的工作流程采用流水线技术实现采用并行处理技术实现将运算器划分为多个阶段，提高运算速度通过多路复用技术实现多个操作同时进行，提高运算速度03存储器存储器的分类0102030405随机访问存储器只读存储器串行访问存储器高速缓存存储器寄存器（RAM）（ROM）（Cac…数据可随机读/写访问，断数据只能读出，不能写入，数据按顺序逐位访问，如用于快速访问常用数据，存储少量数据，位于CPU电后数据丢失断电后数据不丢失磁带、光盘等位于CPU和主存之间内部，访问速度非常快存储器的层次结构寄存器层高速缓存层访问速度最快，容量最小容量较小，访问速度较快主存层外存层容量较大，访问速度较慢容量最大，访问速度最慢主存储器构成由多个存储单元组成，每个单元存储一个二进制数容量通常以字节为单位，如1KB、2MB、4GB等访问方式按地址随机访问性能指标存取时间、存储周期、带宽等04控制器控制器的功能指令控制操作控制按照指令时序，控制指令的执行顺序根据指令的操作码，产生相应的控制信号，控制操作数及操作数的流向数据通路控制异常和中断处理根据指令的要求，控制数据在数据通路上的处理程序运行过程中出现的异常情况和中断流动控制器的组成指令寄存器解码器存放从内存取出的指令对指令操作码进行解码，转换成相应的控制信号时序与节拍电路操作控制电路根据指令操作码和时序信产生各种节拍电信号，提号，产生执行指令所需要供控制器工作的时钟信号的各种控制信号控制器的实现方式组合逻辑设计采用逻辑门电路实现控制逻辑，速度快但灵活性差微程序设计采用微指令控制实现控制逻辑，灵活性好但速度慢05输入输出系统I/O设备输入设备键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪、摄像头等，用于将用户输入的数据传输给计算机输出设备显示器、打印机、音响等，用于将计算机处理后的数据以可视或可听的方式呈现给用户I/O接口定义I/O接口是连接I/O设备与计算机主机的桥梁，负责传输数据和控制设备操作类型常见的I/O接口有USB、HDMI、SATA等，不同类型的接口具有不同的传输速率和用途I/O数据传输方式同步传输异步传输数据在固定的时间间隔内进行传输，适用于数据在任意时刻进行传输，适用于小量数据大量数据的稳定传输的快速传输串行传输并行传输数据一位一位地顺序传输，适用于长距离传数据多位同时传输，适用于近距离传输和高输和低速设备连接速设备连接THANKS感谢观看。