計(jì)算機(jī)組成原理

1、計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系計(jì)算機(jī)組成原理北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系趙清杰趙清杰 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系本課程的本課程的地位地位 本課程在計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科中處本課程在計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科中處于承上啟下的地位，要求先修的于承上啟下的地位，要求先修的課程有：課程有： 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) 數(shù)字電路數(shù)字電路學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)指南計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系

2、工程系學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)指南本課程的任務(wù)本課程的任務(wù) 討論討論單機(jī)系統(tǒng)范圍內(nèi)計(jì)算機(jī)各單機(jī)系統(tǒng)范圍內(nèi)計(jì)算機(jī)各部件和系統(tǒng)的組成以及內(nèi)部工作部件和系統(tǒng)的組成以及內(nèi)部工作機(jī)制機(jī)制。通過學(xué)習(xí)，掌握計(jì)算機(jī)各。通過學(xué)習(xí)，掌握計(jì)算機(jī)各大部件的組成原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、大部件的組成原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)方法及其互連構(gòu)成整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及其互連構(gòu)成整機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)。為后繼課程的學(xué)習(xí)打好的技術(shù)。為后繼課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)?；A(chǔ)。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)指南本課程的重點(diǎn)：五大基本部件的本課程的重點(diǎn)：五大基本部件的原理及實(shí)現(xiàn)。原理及實(shí)現(xiàn)。本課程的難點(diǎn)：各

3、部件互連構(gòu)成本課程的難點(diǎn)：各部件互連構(gòu)成整機(jī)系統(tǒng)，即整機(jī)概念的建立。整機(jī)系統(tǒng)，即整機(jī)概念的建立。本課程的深廣度：主要討論計(jì)算本課程的深廣度：主要討論計(jì)算機(jī)組成中具有共性的問題，要處機(jī)組成中具有共性的問題，要處理好抽象概念與具體實(shí)例的關(guān)系。理好抽象概念與具體實(shí)例的關(guān)系。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系學(xué)習(xí)指南學(xué)習(xí)指南參考書參考書蔣本珊電子計(jì)算機(jī)組成原理蔣本珊電子計(jì)算機(jī)組成原理北京理工大學(xué)出版社，北京理工大學(xué)出版社，19991999白中英白中英 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 北京科北京科學(xué)出版社，學(xué)出版社，20012001計(jì)算機(jī)組成原

4、理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系第一章第一章 概論概論計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系第一章第一章 在本章中我們將從存儲(chǔ)程序的在本章中我們將從存儲(chǔ)程序的概念入手，討論電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的概念入手，討論電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的基本組成與工作原理基本組成與工作原理，使大家對(duì)于，使大家對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)先有一個(gè)簡(jiǎn)單的整體概計(jì)算機(jī)系統(tǒng)先有一個(gè)簡(jiǎn)單的整體概念，為今后深入討論各個(gè)部件打下念，為今后深入討論各個(gè)部件打下基礎(chǔ)?；A(chǔ)。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算

5、機(jī)科學(xué)工程系工程系1.1 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)電子數(shù)字計(jì)算機(jī) 電子計(jì)算機(jī)是一種不需要人工直接干預(yù)，能電子計(jì)算機(jī)是一種不需要人工直接干預(yù)，能夠自動(dòng)、高速、準(zhǔn)確的對(duì)各種信息進(jìn)行處理和夠自動(dòng)、高速、準(zhǔn)確的對(duì)各種信息進(jìn)行處理和存儲(chǔ)的電子設(shè)備。存儲(chǔ)的電子設(shè)備。 可以有非電子計(jì)算機(jī)（如：光計(jì)算機(jī)、量子可以有非電子計(jì)算機(jī)（如：光計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)等）。計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)計(jì)算機(jī)等）。 可以有非數(shù)字計(jì)算機(jī)（如：模擬計(jì)算機(jī)）?？梢杂蟹菙?shù)字計(jì)算機(jī)（如：模擬計(jì)算機(jī)）。 世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是1946年年2月月15日問世的日問世的ENIAC。 ENIAC的設(shè)計(jì)開始于的設(shè)計(jì)開始于1943

6、年年, 該機(jī)一直使用該機(jī)一直使用到到1955年。年。1 1 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系1 1 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制ENIAC的特點(diǎn)：采用十進(jìn)制采用十進(jìn)制20 個(gè)個(gè)10位的累加器位的累加器用開關(guān)手動(dòng)編程用開關(guān)手動(dòng)編程18,000個(gè)電子管個(gè)電子管重重30 噸噸占地占地170平方米平方米耗電耗電140 KW5,000次次/秒加法運(yùn)算秒加法運(yùn)算 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系1

7、.2 存儲(chǔ)程序概念存儲(chǔ)程序概念 馮馮諾依曼等人在諾依曼等人在1946年年6月提出存儲(chǔ)程序概念：月提出存儲(chǔ)程序概念：計(jì)算機(jī)（指硬件）應(yīng)由計(jì)算機(jī)（指硬件）應(yīng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成；五大基本部件組成；計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲(chǔ)器中，然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作，使計(jì)算機(jī)在不需要人，使計(jì)算機(jī)在不需要人工干預(yù)的情況下，自動(dòng)、高速地從存儲(chǔ)器中取工干預(yù)的情況下，自動(dòng)、高速地從存儲(chǔ)器中取出指令加以

8、執(zhí)行。出指令加以執(zhí)行。1 1 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系1 1 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制目前絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍建立在目前絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍建立在存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序概概念的基礎(chǔ)上，稱馮念的基礎(chǔ)上，稱馮諾依曼型計(jì)算機(jī)。諾依曼型計(jì)算機(jī)。 也出現(xiàn)了一些突破馮也出現(xiàn)了一些突破馮諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，統(tǒng)稱非馮結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，如：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)，統(tǒng)稱非馮結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，如：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)、需求驅(qū)動(dòng)的歸約計(jì)算機(jī)和模數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)、需求驅(qū)動(dòng)的歸約計(jì)算機(jī)

9、和模式匹配驅(qū)動(dòng)的智能計(jì)算機(jī)等。式匹配驅(qū)動(dòng)的智能計(jì)算機(jī)等。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系1.3 計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單框圖計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單框圖中央處理器（中央處理器（CPU）CPU = 運(yùn)算器運(yùn)算器 + 控制器控制器主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī) = 中央處理器中央處理器 + 主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器外部設(shè)備外部設(shè)備除去主機(jī)以外的硬件裝置（如輸入設(shè)備、輸除去主機(jī)以外的硬件裝置（如輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存儲(chǔ)器等）出設(shè)備、外存儲(chǔ)器等）1 1 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大

10、學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系1 1 電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制電子數(shù)字計(jì)算機(jī)與存儲(chǔ)程序控制運(yùn)算器控制器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器CPU控制控制數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)地址或指令地址或指令主機(jī)主機(jī)外設(shè)外設(shè)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系2 2 計(jì)算機(jī)的類型和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的類型和應(yīng)用2.1 計(jì)算機(jī)的類型計(jì)算機(jī)的類型 巨、大、中、小、微型機(jī)巨、大、中、小、微型機(jī)2.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 過程控制過程控制 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造 人工智能人工智能計(jì)算機(jī)組成原理

11、計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系2 2 計(jì)算機(jī)的類型和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的類型和應(yīng)用2.3 系列機(jī)的概念系列機(jī)的概念 系列機(jī)是指一個(gè)廠家生產(chǎn)的，具有相同的系列機(jī)是指一個(gè)廠家生產(chǎn)的，具有相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實(shí)現(xiàn)的一系列系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，但具有不同組成和實(shí)現(xiàn)的一系列不同型號(hào)的機(jī)器。不同型號(hào)的機(jī)器。 系列機(jī)應(yīng)在指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)格式、字符編系列機(jī)應(yīng)在指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)格式、字符編碼、中斷系統(tǒng)、控制方式、輸入碼、中斷系統(tǒng)、控制方式、輸入/輸出操作輸出操作方式等方面保持統(tǒng)一，從而保證軟件的兼容方式等方面保持統(tǒng)一，從而保證軟件的兼容性。性。 軟件兼容軟件兼容： 向上兼

12、容向上兼容 向下兼容向下兼容 向前兼容向前兼容 向后兼容向后兼容計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系2 2 計(jì)算機(jī)的類型和應(yīng)用計(jì)算機(jī)的類型和應(yīng)用時(shí)間機(jī)器檔次當(dāng)前機(jī)器向后兼容向前兼容向上兼容向下兼容計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 3.1 計(jì)算機(jī)的主要部件計(jì)算機(jī)的主要部件 1.輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸入設(shè)備的任務(wù)是把人們編好的輸入設(shè)備的任務(wù)是把人們編好的程序和原程序和原始數(shù)據(jù)始數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)中去，并且將它們送到計(jì)算機(jī)中去，并且將它

13、們轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)內(nèi)部所能識(shí)別和接受的成計(jì)算機(jī)內(nèi)部所能識(shí)別和接受的信息方式信息方式。常用的有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。常用的有鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀等。 2.輸出設(shè)備輸出設(shè)備 輸出設(shè)備的任務(wù)是將計(jì)算機(jī)的處理輸出設(shè)備的任務(wù)是將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果結(jié)果以人或其他設(shè)備所能接受的形式送出計(jì)算以人或其他設(shè)備所能接受的形式送出計(jì)算機(jī)。常用的有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。機(jī)。常用的有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成3.1 計(jì)算機(jī)的主要部件計(jì)算機(jī)的主要部件3.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器是用來存

14、放存儲(chǔ)器是用來存放程序和數(shù)據(jù)程序和數(shù)據(jù)的部件，它是的部件，它是一個(gè)記憶裝置，也是計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)記憶裝置，也是計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)“存儲(chǔ)程存儲(chǔ)程序控制序控制”的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成Cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器速度速度快快慢慢三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成Cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器三級(jí)存儲(chǔ)系

15、統(tǒng)三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)小小大大容量容量計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成Cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)貴貴賤賤價(jià)格價(jià)格/位位計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成Cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器 主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器 可由可由CPUCPU直接訪問，用來存放當(dāng)前正直接訪問，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器

16、主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成Cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器 設(shè)置在主機(jī)外部，設(shè)置在主機(jī)外部，CPUCPU不能直接訪問，用來不能直接訪問，用來存放暫時(shí)不參與運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，需要時(shí)再存放暫時(shí)不參與運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，需要時(shí)再傳送到主存。傳送到主存。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)

17、科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成Cache主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器CacheCacheCache高速緩沖存儲(chǔ)器（高速緩沖存儲(chǔ)器（CacheCache） CPUCPU可以直接訪問，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)可以直接訪問，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序中的行的程序中的活躍部分活躍部分，以便快速地向，以便快速地向CPUCPU提提供指令和數(shù)據(jù)。供指令和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

18、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 4.運(yùn)算器運(yùn)算器 運(yùn)算器是對(duì)信息進(jìn)行處理和運(yùn)算的部件，運(yùn)算器是對(duì)信息進(jìn)行處理和運(yùn)算的部件，經(jīng)常進(jìn)行的運(yùn)算是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，經(jīng)常進(jìn)行的運(yùn)算是算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，因此運(yùn)算器的核心是算術(shù)邏輯運(yùn)算部件因此運(yùn)算器的核心是算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU。 運(yùn)算器中有若干個(gè)寄存器（如累加寄存運(yùn)算器中有若干個(gè)寄存器（如累加寄存器、暫存器等）。器、暫存器等）。 5.控制器控制器 控制器是整個(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心?？刂破魇钦麄€(gè)計(jì)算機(jī)的指揮中心。 控制器中主要包括時(shí)序控制信號(hào)形成部控制器中主要包括時(shí)序控制信號(hào)形成部件和一些專用的寄存器。件和一些專用的寄存器。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京

19、理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 3.2 計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)（小、微型機(jī)典型結(jié)構(gòu)）計(jì)算機(jī)的總線結(jié)構(gòu)（小、微型機(jī)典型結(jié)構(gòu)） 將各大基本部件，按某種方式連接起來就構(gòu)將各大基本部件，按某種方式連接起來就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)。成了計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)。 目前許多計(jì)算機(jī)（主要指小、微型計(jì)算機(jī)）目前許多計(jì)算機(jī)（主要指小、微型計(jì)算機(jī)）的各大基本部件之間是用總線（的各大基本部件之間是用總線（Bus）連接起來）連接起來的。的。 總線是一組能為多個(gè)部件服務(wù)的公共信息傳總線是一組能為多個(gè)部件服務(wù)的公共信息傳送線路，它能分時(shí)地發(fā)送與接收各部件的信息。送線

20、路，它能分時(shí)地發(fā)送與接收各部件的信息。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 總線特點(diǎn)：總線特點(diǎn)： 共享共享 分時(shí)分時(shí) 小型、微型機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是以較小小型、微型機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是以較小的硬件代價(jià)組成具有較強(qiáng)功能的系統(tǒng)，的硬件代價(jià)組成具有較強(qiáng)功能的系統(tǒng)，而總線結(jié)構(gòu)正好能滿足這一要求。而總線結(jié)構(gòu)正好能滿足這一要求。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 以以CPUCPU為中心的雙總線結(jié)構(gòu)為中心

21、的雙總線結(jié)構(gòu)CPU主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器接口接口接口接口外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)I/O總線總線存儲(chǔ)總線存儲(chǔ)總線接口接口外設(shè)外設(shè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但外設(shè)與主存間必須通過結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但外設(shè)與主存間必須通過CPUCPU進(jìn)行信進(jìn)行信息交換，降低了息交換，降低了CPUCPU的工作效率。的工作效率。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 接口接口接口接口外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)CPU主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線單總線結(jié)構(gòu)單總線結(jié)構(gòu)提高了提高了CPUCPU的工作效率，外設(shè)連接靈活。但信息傳送的工作效率，外設(shè)連接靈活。但信息傳送的吞

22、吐率受到限制，控制邏輯比專用存儲(chǔ)復(fù)雜。的吞吐率受到限制，控制邏輯比專用存儲(chǔ)復(fù)雜。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 接口接口接口接口外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)CPU主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線存儲(chǔ)總線存儲(chǔ)總線面向存儲(chǔ)器的雙總線結(jié)構(gòu)面向存儲(chǔ)器的雙總線結(jié)構(gòu)保留了單總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，而存取速度大大提高。保留了單總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，而存取速度大大提高。但硬件的代價(jià)隨之增加。但硬件的代價(jià)隨之增加。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系3 3 計(jì)算機(jī)系

23、統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成3.3 大、中型機(jī)的典型結(jié)構(gòu)大、中型機(jī)的典型結(jié)構(gòu) 大、中型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)更著重大、中型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)更著重于于系統(tǒng)功能的擴(kuò)大與效率的提高系統(tǒng)功能的擴(kuò)大與效率的提高。 主機(jī)可以連接多個(gè)通道，每個(gè)通道可以主機(jī)可以連接多個(gè)通道，每個(gè)通道可以接一臺(tái)或幾臺(tái)設(shè)備控制器，每個(gè)設(shè)備控制器接一臺(tái)或幾臺(tái)設(shè)備控制器，每個(gè)設(shè)備控制器又可接一臺(tái)或幾臺(tái)外部設(shè)備，這樣整個(gè)系統(tǒng)又可接一臺(tái)或幾臺(tái)外部設(shè)備，這樣整個(gè)系統(tǒng)就可以連接很多的外部設(shè)備。就可以連接很多的外部設(shè)備。 通道是承擔(dān)通道是承擔(dān)I/O操作管理的主要部件，能操作管理的主要部件，能使使CPU的數(shù)據(jù)處理和外部設(shè)備交換信息這兩的數(shù)

24、據(jù)處理和外部設(shè)備交換信息這兩項(xiàng)操作同時(shí)進(jìn)行。項(xiàng)操作同時(shí)進(jìn)行。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系第四級(jí)第四級(jí)第三級(jí)第三級(jí)第二級(jí)第二級(jí)3 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成 主存主存CPU通道通道通道通道設(shè)備設(shè)備控制器控制器設(shè)備設(shè)備控制器控制器設(shè)備設(shè)備控制器控制器設(shè)備設(shè)備控制器控制器外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)外設(shè)主機(jī)主機(jī)第一級(jí)第一級(jí)3.3 大、中型機(jī)的典型結(jié)構(gòu)大、中型機(jī)的典型結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系4 4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

25、的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 4.1 硬件與軟件硬件與軟件 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)=硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件是計(jì)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的靈魂。硬件和軟件是相輔相成算機(jī)系統(tǒng)的靈魂。硬件和軟件是相輔相成的，不可分割的整體。的，不可分割的整體。 當(dāng)前計(jì)算機(jī)的硬件和軟件正朝著互相滲透，當(dāng)前計(jì)算機(jī)的硬件和軟件正朝著互相滲透，互相融合的方向發(fā)展，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中沒互相融合的方向發(fā)展，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中沒有一條明確的硬件與軟件的分界線。硬件有一條明確的硬件與軟件的分界線。硬件和軟件之間的界面是浮動(dòng)的，對(duì)于程序設(shè)和軟件之間的界面是浮動(dòng)的，對(duì)于程序設(shè)計(jì)

26、人員來說，計(jì)人員來說，硬件和軟件在邏輯上是等價(jià)硬件和軟件在邏輯上是等價(jià)的的。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系4 4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 硬件軟化：原來由硬件實(shí)現(xiàn)的操作改由硬件軟化：原來由硬件實(shí)現(xiàn)的操作改由軟件來實(shí)現(xiàn)。它可以增強(qiáng)系統(tǒng)的功能和適軟件來實(shí)現(xiàn)。它可以增強(qiáng)系統(tǒng)的功能和適應(yīng)性。應(yīng)性。 軟件硬化：原來由軟件實(shí)現(xiàn)的操作改由軟件硬化：原來由軟件實(shí)現(xiàn)的操作改由硬件來實(shí)現(xiàn)。它可以顯著降低軟件在時(shí)間硬件來實(shí)現(xiàn)。它可以顯著降低軟件在時(shí)間上的開銷。上的開銷。 固件固件是指那些存儲(chǔ)在能永久保存信息的是指那些存儲(chǔ)在能永久保存

27、信息的器件（如器件（如ROM）中的程序，是）中的程序，是具有軟件功具有軟件功能的硬件能的硬件。固件的性能指標(biāo)介于硬件與軟。固件的性能指標(biāo)介于硬件與軟件之間，吸收了軟、硬件各自的優(yōu)點(diǎn)，其件之間，吸收了軟、硬件各自的優(yōu)點(diǎn)，其執(zhí)行速度快于軟件，靈活性優(yōu)于硬件，是執(zhí)行速度快于軟件，靈活性優(yōu)于硬件，是軟、硬件結(jié)合的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)功能的固件軟、硬件結(jié)合的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)功能的固件化將成為計(jì)算機(jī)發(fā)展中的一個(gè)趨勢(shì)。化將成為計(jì)算機(jī)發(fā)展中的一個(gè)趨勢(shì)。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系4 4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 4.2 計(jì)算機(jī)軟件的基本

28、內(nèi)容計(jì)算機(jī)軟件的基本內(nèi)容 系統(tǒng)軟件：包括各種語言的處理程序、系統(tǒng)軟件：包括各種語言的處理程序、操作系統(tǒng)、服務(wù)程序、管理程序等。操作系統(tǒng)、服務(wù)程序、管理程序等。 應(yīng)用軟件：由用戶或第三方軟件公司專應(yīng)用軟件：由用戶或第三方軟件公司專門為解決某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的具體任務(wù)而編制門為解決某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的具體任務(wù)而編制的程序。的程序。 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，軟件是在硬件的支持在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，軟件是在硬件的支持下工作的，而應(yīng)用軟件又是在系統(tǒng)軟件的支下工作的，而應(yīng)用軟件又是在系統(tǒng)軟件的支持下工作的。持下工作的。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系4 4 計(jì)算機(jī)

29、系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 4.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu) 1.多層次結(jié)構(gòu)多層次結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)硬件與軟是一個(gè)硬件與軟件組成的綜合體，件組成的綜合體，我們可以把它看我們可以把它看成是按功能劃分成是按功能劃分的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)。的多級(jí)層次結(jié)構(gòu)。微程序級(jí)（實(shí)際機(jī)器）微程序級(jí)（實(shí)際機(jī)器）機(jī)器語言級(jí)（實(shí)際機(jī)器）機(jī)器語言級(jí)（實(shí)際機(jī)器）匯編語言級(jí)（虛擬機(jī)器）匯編語言級(jí)（虛擬機(jī)器）應(yīng)用語言級(jí)（虛擬機(jī)器）應(yīng)用語言級(jí)（虛擬機(jī)器）高級(jí)語言級(jí)（虛擬機(jī)器）高級(jí)語言級(jí)（虛擬機(jī)器）操作系統(tǒng)級(jí)（虛擬機(jī)器）操作系統(tǒng)級(jí)（虛擬機(jī)器）數(shù)字邏輯（實(shí)際機(jī)器）數(shù)字邏輯（實(shí)際機(jī)器）第第0級(jí)

30、級(jí)第第1級(jí)級(jí)第第2級(jí)級(jí)第第3級(jí)級(jí)第第4級(jí)級(jí)第第5級(jí)級(jí)第第6級(jí)級(jí)硬操作時(shí)序（實(shí)際機(jī)器）硬操作時(shí)序（實(shí)際機(jī)器）微程序級(jí)（實(shí)際機(jī)器）微程序級(jí)（實(shí)際機(jī)器）機(jī)器語言級(jí)（實(shí)際機(jī)器）機(jī)器語言級(jí)（實(shí)際機(jī)器）操作系統(tǒng)級(jí)（虛擬機(jī)器）操作系統(tǒng)級(jí)（虛擬機(jī)器）匯編語言級(jí)（虛擬機(jī)器）匯編語言級(jí)（虛擬機(jī)器）高級(jí)語言級(jí)（虛擬機(jī)器）高級(jí)語言級(jí)（虛擬機(jī)器）應(yīng)用語言級(jí)（虛擬機(jī)器）應(yīng)用語言級(jí)（虛擬機(jī)器）硬聯(lián)邏輯硬聯(lián)邏輯微程序微程序操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)匯編程序匯編程序編譯程序編譯程序應(yīng)用程序應(yīng)用程序計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系4 4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)

31、構(gòu)2.虛擬機(jī)概念虛擬機(jī)概念 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)中，除第在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的多層次結(jié)構(gòu)中，除第0、1、2級(jí)外，上面四級(jí)均為虛擬機(jī)。級(jí)外，上面四級(jí)均為虛擬機(jī)。 虛擬計(jì)算機(jī)是指這個(gè)計(jì)算機(jī)只對(duì)該級(jí)的觀虛擬計(jì)算機(jī)是指這個(gè)計(jì)算機(jī)只對(duì)該級(jí)的觀察者存在。對(duì)某一層次的觀察者來說，他只察者存在。對(duì)某一層次的觀察者來說，他只能是通過該層次的語言來了解和使用計(jì)算機(jī)，能是通過該層次的語言來了解和使用計(jì)算機(jī)，至于下層是如何工作和實(shí)現(xiàn)的就不必關(guān)心了。至于下層是如何工作和實(shí)現(xiàn)的就不必關(guān)心了。簡(jiǎn)而言之，簡(jiǎn)而言之，虛擬計(jì)算機(jī)即是由軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)虛擬計(jì)算機(jī)即是由軟件實(shí)現(xiàn)的機(jī)器。器。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)

32、計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系4 4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)4.4 不同對(duì)象觀察到的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)不同對(duì)象觀察到的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 一般用戶一般用戶觀察到的觀察到的計(jì)算機(jī)硬計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系4 4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 專業(yè)用戶專業(yè)用戶觀察到的計(jì)觀察到的計(jì)算機(jī)硬件系算機(jī)硬件系統(tǒng)統(tǒng) 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系4 4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者觀察

33、到計(jì)者觀察到的計(jì)算機(jī)硬的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)控制器TTLMOS晶體管1門1寄存器1晶體管2外設(shè)存儲(chǔ)器ALU寄存器2寄存器N門K門2晶體管T. . . . . . . . .系統(tǒng)級(jí)寄存器級(jí)門級(jí)晶體管級(jí)物理級(jí)計(jì)算機(jī)控制器TTLMOS晶體管1門1寄存器1晶體管2存儲(chǔ)器ALU寄存器2寄存器N門K門2晶體管T系統(tǒng)級(jí)寄存器級(jí)門級(jí)晶體管級(jí)物理級(jí)計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系000001002003005006007008004主存主存b ba ac cLOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006SUB 007SUB 0

34、07STORE 008STORE 008HALTHALT存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線累加器累加器ALU5 5 計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)5.1 計(jì)算機(jī)的工作過程計(jì)算機(jī)的工作過程計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系000001002003005006007008004主存主存b ba ac cLOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006SUB 007SUB 007STORE 008STORE 008HALTHALT存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線累加器

35、累加器ALU5 5 計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)LOAD 005LOAD 005a aa aa a取數(shù)指令取數(shù)指令計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系000001002003005006007008004主存主存b ba ac cLOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006SUB 007SUB 007STORE 008STORE 008HALTHALT存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線累加器累加器ALU5 5 計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)LO

36、AD 005LOAD 005ADD 006ADD 006a ab ba aa+ba+b加法指令加法指令a a b b計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系000001002003005006007008004主存主存b ba ac cLOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006SUB 007SUB 007STORE 008STORE 008HALTHALT存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線累加器累加器ALULOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006a ab ba+ba+bb b5 5 計(jì)算

37、機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)SUB 007SUB 007c cc ca+b-ca+b-c減法指令減法指令計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系000001002003005006007008004主存主存b ba ac cLOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006SUB 007SUB 007STORE 008STORE 008HALTHALT存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線累加器累加器ALULOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006a ab ba+ba+bb

38、 bSUB 007SUB 007c cc ca+b-ca+b-c5 5 計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)STORE 008STORE 008a+b-ca+b-ca+b-ca+b-ca+b-ca+b-c存數(shù)指令存數(shù)指令計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系000001002003005006007008004主存主存b ba ac cLOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006SUB 007SUB 007STORE 008STORE 008HALTHALT存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)總線

39、數(shù)據(jù)總線累加器累加器ALULOAD 005LOAD 005ADD 006ADD 006a ab ba+ba+bb bSUB 007SUB 007c cc ca+b-ca+b-cSTORE 008STORE 008a+b-ca+b-ca+b-ca+b-ca+b-ca+b-c5 5 計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)HALTHALT停機(jī)指令停機(jī)指令計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系5 5 計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)5.2 計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo) 1.基本字長(zhǎng)基

40、本字長(zhǎng) 基本字長(zhǎng)是指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)，基本字長(zhǎng)是指參與運(yùn)算的數(shù)的基本位數(shù)，它是由加法器、寄存器、數(shù)據(jù)總線的位數(shù)決它是由加法器、寄存器、數(shù)據(jù)總線的位數(shù)決定的。定的。 在計(jì)算機(jī)中為了更靈活地表達(dá)和處理信息，在計(jì)算機(jī)中為了更靈活地表達(dá)和處理信息，許多計(jì)算機(jī)又以許多計(jì)算機(jī)又以字節(jié)字節(jié)（Byte）為基本單位，）為基本單位，一個(gè)字節(jié)等于一個(gè)字節(jié)等于8位二進(jìn)制位二進(jìn)制位位（bit）。）。 不同的計(jì)算機(jī)，字（不同的計(jì)算機(jī)，字（Word）可以不相同，）可以不相同，但對(duì)于系列機(jī)來說，在同一系列中，字卻是但對(duì)于系列機(jī)來說，在同一系列中，字卻是固定的，如固定的，如80X86系列中，一個(gè)字等于系列中，一個(gè)字等于1

41、6位；位；IBM303X系列中，一個(gè)字等于系列中，一個(gè)字等于32位。位。 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系5 5 計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo) 2.數(shù)據(jù)通路寬度數(shù)據(jù)通路寬度 數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送的位數(shù)，稱為數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送的位數(shù)，稱為數(shù)據(jù)通路寬度數(shù)據(jù)通路寬度。 它影響到信息的傳送能力，它影響到信息的傳送能力，從而影響計(jì)算機(jī)的有效處理速度。從而影響計(jì)算機(jī)的有效處理速度。CPU內(nèi)部?jī)?nèi)部的數(shù)據(jù)通路寬度一般等于基本字長(zhǎng)，而外部的數(shù)據(jù)通路寬度一般等于基本字長(zhǎng)，而外部數(shù)據(jù)通路寬度則取決于系統(tǒng)總線。數(shù)

42、據(jù)通路寬度則取決于系統(tǒng)總線。 內(nèi)、外數(shù)據(jù)通路寬度相等的內(nèi)、外數(shù)據(jù)通路寬度相等的CPU有：有：Intel 8086、80286、80486等；等； 外部外部?jī)?nèi)部的內(nèi)部的CPU有：有：8088、80386SX等；等； 外部外部?jī)?nèi)部的內(nèi)部的CPU有：有：Pentium等。等。計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理2003.2北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)工程系工程系5 5 計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的工作過程和主要性能指標(biāo) 3.主存容量主存容量 一個(gè)主存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的全部信息量稱為主一個(gè)主存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的全部信息量稱為主存容量存容量。衡量主存容量單位有兩種：。衡量主存容量單位有兩種： 字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)。這類計(jì)算機(jī)稱為。這類計(jì)算機(jī)稱為字節(jié)編址字節(jié)編址的計(jì)算機(jī)。每的計(jì)算機(jī)。每1024個(gè)字節(jié)稱為個(gè)字節(jié)稱為1K字節(jié)（字節(jié)（210=1K），每），每1024K字節(jié)字節(jié)