2022年《計(jì)算機(jī)組成原理》教案

1、運(yùn)算機(jī)組成原理教案運(yùn)算機(jī)組成原理教案授課學(xué)時(shí) :72 學(xué)時(shí)運(yùn)算機(jī)組成原理教學(xué)內(nèi)容 :爭(zhēng)論爭(zhēng)論單臺(tái)運(yùn)算機(jī)的完整硬件系統(tǒng)的基本組成原理與內(nèi)部運(yùn) 行機(jī)制；課程性質(zhì) : 運(yùn)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程；課程的目的與任務(wù) : 用層次結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)并以信息的加工、處理為主線爭(zhēng)論運(yùn)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理; 使同學(xué)把握運(yùn)算機(jī)硬件系統(tǒng)中各大部件的組成原理、規(guī)律實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)方法及互連構(gòu)成整機(jī)的技術(shù) ; 培育同學(xué)對(duì)硬件系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、使用與保護(hù)方面的才能, 建立堅(jiān)固的整機(jī)思想；課程特點(diǎn) : 內(nèi)容掩蓋面廣 , 基本概念多、抽象 , 難以建立運(yùn)算機(jī)的整機(jī)概念；教學(xué)目標(biāo) : 盡可能清楚而完整地介紹當(dāng)代運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的

2、性質(zhì)與特點(diǎn)；具有挑戰(zhàn)性 : 運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的多樣性 :價(jià)格、體積、性能與應(yīng)用等；運(yùn)算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)展 :低層的集成電路運(yùn)算機(jī)與并行組織技術(shù)；課程內(nèi)容的工程性、技術(shù)性、有用性都比較強(qiáng),因此 ,在學(xué)習(xí)運(yùn)算機(jī)組成的原理性學(xué)問之外 ,仍應(yīng)有較多的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)技能訓(xùn)練；課程的教學(xué)基本要求 :使同學(xué)學(xué)懂簡(jiǎn)潔、完整的單臺(tái)運(yùn)算機(jī)的基本部件與整機(jī)系統(tǒng)組成 ,以及運(yùn)算機(jī)部件連接關(guān)系與運(yùn)行機(jī)理 ,明白運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的入門性學(xué)問 ,把握使用與簡(jiǎn)潔保護(hù)運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的基本技能；運(yùn)算機(jī)組成原理教案教學(xué)方法與教學(xué)形式建議: 本課程采納遠(yuǎn)程教學(xué)與面授輔導(dǎo)相結(jié)合的方式開展教學(xué)；遠(yuǎn)程教學(xué)包括要求同學(xué)收瞧電視錄像課、網(wǎng)上的流媒體 IP課件、

3、網(wǎng)上教學(xué)輔導(dǎo)、實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)答疑等多種教學(xué)形式 ; 面授輔導(dǎo)應(yīng)考慮同學(xué)的在職與成人特點(diǎn)與需求, 在業(yè)余時(shí)間進(jìn)行有針對(duì)性的學(xué)習(xí)指導(dǎo)；平常作業(yè)既就是同學(xué)自我檢驗(yàn)學(xué)習(xí)水平的一種形式 , 也就是很重要的形成性考核手段 , 各級(jí)電大教學(xué)點(diǎn)應(yīng)協(xié)作面授輔導(dǎo)老師督促同學(xué)獨(dú)立完成并及時(shí)批改與反饋 , 必要時(shí)應(yīng)要求同學(xué)重做；小組爭(zhēng)論課就是在老師引領(lǐng)下對(duì)預(yù)先布置的主題開展?fàn)幷摰囊环N教學(xué)活動(dòng)形式；這種教學(xué)活動(dòng)能夠很好地激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)愛好 , 各級(jí)電大教學(xué)點(diǎn)應(yīng)協(xié)作面授輔導(dǎo)老師組織實(shí)施；同時(shí), 小組爭(zhēng)論課也就是一種形成性考核形式, 老師應(yīng)留意把握“ 引領(lǐng)” 、“ 提問” 與“ 點(diǎn)評(píng)” 等多個(gè)教學(xué)指導(dǎo)環(huán)節(jié), 并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)賜予每

4、個(gè)同學(xué)合理的學(xué)習(xí)評(píng)判；課程教學(xué)要求的層次 : 1. 把握: 屬于課程中最重要的內(nèi)容；要求同學(xué)能夠嫻熟運(yùn)用這部分學(xué)問對(duì)相關(guān)問題做基本的分析、運(yùn)算與處理 才能；, 具有基本的應(yīng)用才能與舉一反三的2. 懂得: 屬于課程中較重要的內(nèi)容；要求同學(xué)能夠運(yùn)用這部分學(xué)問對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行簡(jiǎn)潔的分析、判定與說明, 具有區(qū)分或區(qū)分簡(jiǎn)潔被混淆的概念的才能, 以及讀懂原理框圖、流程圖、程序語句與簡(jiǎn)潔規(guī)律電路圖的才能；運(yùn)算機(jī)組成原理教案3. 明白: 屬于課程中與上述“ 把握” 與“ 懂得” 部分相關(guān)的較復(fù)雜的內(nèi)容 ,作為提高或擴(kuò)大學(xué)問面的內(nèi)容；要求同學(xué)對(duì)這部分學(xué)問能夠初步熟悉、學(xué)會(huì)、記憶或簡(jiǎn)潔懂得 , 具有簡(jiǎn)要描述、表達(dá)、

5、說明與舉例的才能；學(xué)時(shí)安排教學(xué)內(nèi)容 課內(nèi)學(xué)時(shí)一、運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)概述 6 二、數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算方法 10 三、運(yùn)算器部件 8 四、指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計(jì) 9 五、掌握器部件 9 六、儲(chǔ)備器系統(tǒng) 12 七、運(yùn)算機(jī)輸入 / 輸出設(shè)備與系統(tǒng) 12 八、并行運(yùn)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 6 合計(jì) 72 第一章節(jié) :運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)概述 6 學(xué)時(shí) 主要內(nèi)容 : 1、運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成與它的層次結(jié)構(gòu)2、運(yùn)算機(jī)硬件系統(tǒng)的 5 個(gè)功能部件及其功能運(yùn)算機(jī)硬件的主要的技運(yùn)算機(jī)組成原理教案 術(shù)與性能指標(biāo)運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)概述運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的 進(jìn)展、應(yīng)用與分類 教學(xué)要求 : 1. 明白運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)硬軟件的組成與它們的層次關(guān)系 ; 2.

6、 懂得運(yùn)算機(jī)硬件系統(tǒng)的5 大功能部件與各自的功能 ; 3. 懂得運(yùn)算機(jī)部件的連接關(guān)系與整機(jī)運(yùn)行過程的入門性學(xué)問 ; 4. 明白 3 個(gè)級(jí)別的運(yùn)算機(jī)語言 ; 5. 懂得運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的主要性能與技術(shù)指標(biāo) ; 6. 懂得運(yùn)算機(jī)“ 體系結(jié)構(gòu)” 、“ 組成” 與“ 實(shí)現(xiàn)” 各自面對(duì)的主要問題 ; 7. 明白運(yùn)算機(jī)進(jìn)展歷程與應(yīng)用領(lǐng)域 ; 8. 明白運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)分類；知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 圖運(yùn)算器一、運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成與它的層次結(jié)構(gòu) 中心處理器掌握器構(gòu)成運(yùn)算機(jī)硬件與軟件的 6 個(gè)層次內(nèi)儲(chǔ)備器硬件 5、高級(jí)語言層 外儲(chǔ)備器二、 運(yùn)算機(jī)硬件系統(tǒng)的 計(jì)算 外部設(shè)備 5 個(gè)功能部件及其功能 輸入設(shè)備機(jī)系統(tǒng) 軟件部分CPU

7、4、匯編語言層輸出設(shè)備運(yùn)算機(jī)主機(jī)三、 運(yùn)算機(jī)硬件的主要的技術(shù)與性能指標(biāo) 3、操作系統(tǒng)層 操作系統(tǒng)1、運(yùn)算器 運(yùn)算機(jī)字長(zhǎng) 系統(tǒng)軟件 語言處理程序部件 部件 部件運(yùn)算機(jī)普遍使用二進(jìn)制 , 只有 0 與 1 兩個(gè)值 , 相鄰數(shù)位之間采納“ 逢二 2、指令系統(tǒng)層 服務(wù)性程序進(jìn)一” 的規(guī)章處理 , 在運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部 , 通常選用多少個(gè)二進(jìn)制位來表 1、微體系結(jié)構(gòu)層 通用軟件 數(shù)據(jù)總路線地址總路線用戶程序示一個(gè)數(shù)據(jù)或一條指令就是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo) 硬件部分 , 例如 16 位、32 位或者0、數(shù)字規(guī)律層64 位, 這個(gè)位數(shù)被稱為運(yùn)算機(jī)字長(zhǎng)；接口線路 接口線路輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 運(yùn)算機(jī)組成原理教案2、CPU速

8、度衡量 CPU速度, 通常有兩種方式；第一種方式使用 CPU主頻；其次種方式使用 CPU每一秒鐘能執(zhí)行的指令條數(shù) , 單位就是 MIPS；3、儲(chǔ)備容量運(yùn)算機(jī)中的儲(chǔ)備器通常包括內(nèi)儲(chǔ)備器與外儲(chǔ)備器兩大類；四、 算機(jī)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)概述運(yùn)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)通常就是指涉及機(jī)器語言或者匯編語言的程序設(shè)計(jì)人員所見到的運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的屬性 , 更多說的就是運(yùn)算機(jī)的外特性 概念及其功能特性；2、運(yùn)算機(jī)組成, 就是硬件子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就是在依據(jù)運(yùn)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)確定并且安排了硬件子系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)與功能特性的基礎(chǔ)上 , 設(shè)計(jì)運(yùn)算機(jī)各部件的詳細(xì)組成、 它們之間的連接關(guān)系、實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令級(jí)的各種功能與特性；3、運(yùn)算機(jī)實(shí)現(xiàn)就是

9、運(yùn)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)；五、 算機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)展、應(yīng)用與分類運(yùn)算機(jī)進(jìn)展 : 自運(yùn)算機(jī)產(chǎn)生以來 , 大約每 58 年, 運(yùn)算機(jī)的運(yùn)算速度可提高 10 倍, 牢靠性可提高 10 倍, 體積可縮小至原先的 1/10, 成本也降低為原先的 1/10；自 20世紀(jì) 70 歲月以來 , 運(yùn)算機(jī)的產(chǎn)量以每年 詳細(xì)可分為五個(gè)進(jìn)展階段 : 第一階段 : 電子管運(yùn)算機(jī) 19461959 25的速度遞增；運(yùn)算機(jī)組成原理教案其次階段 : 晶體管運(yùn)算機(jī) 19591964 第三階段 : 中小規(guī)模集成電路運(yùn)算機(jī) 19641975第四階段 : 大規(guī)模集成電路運(yùn)算機(jī) 19751990 第五階段 :新一代運(yùn)算機(jī) 1990現(xiàn)在 運(yùn)算機(jī)的

10、分類依據(jù)功能劃分 : 通用運(yùn)算機(jī) :巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、單片機(jī)專用運(yùn)算機(jī) :有效、經(jīng)濟(jì)、快速依據(jù)信息的形式與處理方法分 : 電子模擬運(yùn)算機(jī)電子數(shù)字運(yùn)算機(jī)第六章 :數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算方法 10 學(xué)時(shí) 主要內(nèi)容 : 1、二進(jìn)制碼與不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換2、定點(diǎn)數(shù)在運(yùn)算機(jī)內(nèi)的表示與編碼3、浮點(diǎn)數(shù)在運(yùn)算機(jī)內(nèi)的表示4、文字與多媒體信息的表示與編碼5、數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼6、二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)的運(yùn)算算法教學(xué)要求 : 1. 把握數(shù)制及數(shù)制轉(zhuǎn)換的基本概念 就進(jìn)行手工轉(zhuǎn)換運(yùn)算 ; , 嫻熟運(yùn)用各種進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換規(guī)運(yùn)算機(jī)組成原理教案2. 把握原碼、反碼與補(bǔ)碼的基本概念與定義 原碼、反碼與補(bǔ)碼之間的轉(zhuǎn)換 ; , 并

11、能嫻熟完成定點(diǎn)數(shù)的3. 懂得常用二 - 十進(jìn)制數(shù)編碼的特點(diǎn) , 能夠說明各種不同編碼的有用 意義; 4. 懂得浮點(diǎn)數(shù)在運(yùn)算機(jī)內(nèi)的表示方法 數(shù)值范疇與數(shù)值精度的關(guān)系 ; 5. 明白浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化與隱匿位的含義, 能夠說明階碼與尾數(shù)的位數(shù)與, 會(huì)判定浮點(diǎn)數(shù)的溢出 ; 6. 把握十進(jìn)制數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)間的轉(zhuǎn)換運(yùn)算 ; 7. 明白文字與多媒體信息的表示的基本概念 ; 8. 懂得檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼的用途 , 能夠區(qū)分幾種常見的校驗(yàn)碼 , 能夠說明奇偶校驗(yàn)碼的實(shí)現(xiàn)方法 , 能夠說明海明碼及循環(huán)碼實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)與糾錯(cuò)的道理; 9. 把握運(yùn)用定點(diǎn)數(shù)的補(bǔ)碼加減法運(yùn)算規(guī)章進(jìn)行基本的運(yùn)算與溢出檢查的方法 ; 10. 明白定點(diǎn)數(shù)的原碼

12、一位乘、除法的可行算法知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 圖非數(shù)值數(shù)據(jù)的編一、 進(jìn)制碼與不同進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 各種數(shù)制間的轉(zhuǎn)換 1、十進(jìn)制到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換西文字符的編碼 漢字的編碼 多媒體信息的編碼十進(jìn)制與二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換要分為整數(shù)與小數(shù)兩種情形分別轉(zhuǎn)換； 糾 錯(cuò) 碼 與 檢 錯(cuò)數(shù)據(jù)表示整數(shù)的轉(zhuǎn)換 : 采納除 2 取余, 高位至下 , 直到商為 0 時(shí)終止；奇偶校驗(yàn)碼運(yùn)算方法 海明碼原碼 小數(shù)的轉(zhuǎn)換 : 采納乘 2 取整, 高位至上 , 位數(shù)達(dá)到要求或小數(shù)部分為 補(bǔ)碼0反碼 時(shí)終止；補(bǔ)碼加減法、原碼一位浮點(diǎn)數(shù)的編碼與規(guī)格化乘除法的運(yùn)算方法浮點(diǎn)數(shù)的編碼浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化運(yùn)算機(jī)組成原理教案 2、二進(jìn)制到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制

13、到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換通常按公式 累加求與完成；2 、2 對(duì)二進(jìn)制數(shù)各位的實(shí)際值例:10110 2=1 2 4+0 2 3+1 2 2+1 2 1+0 2 0=22 3、八進(jìn)制到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換由于 2 3=8, 故 1 個(gè)八進(jìn)制位對(duì)應(yīng) 3 個(gè)二進(jìn)制位 , 可以把 1 個(gè)八進(jìn)制位數(shù)的整數(shù)部分與小數(shù)部分的每一位分別轉(zhuǎn)換成 4、二進(jìn)制到八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換3 個(gè)二進(jìn)制數(shù)；由于 2 3=8, 故 3 個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng) 1 個(gè)八進(jìn)制位 , 可以從小數(shù)點(diǎn)位置分別向左與向右把每 3 位二進(jìn)制數(shù)劃分為一組 , 并轉(zhuǎn)換成 1 位八進(jìn)制數(shù)；注意: 小數(shù)部分分組時(shí)如低位不足3 位時(shí)要用 0 補(bǔ)足, 否就會(huì)出錯(cuò)；5、十六進(jìn)制到二進(jìn)

14、制數(shù)的轉(zhuǎn)換由于 2 4=16, 故 1 個(gè)十六進(jìn)制位對(duì)應(yīng)4 個(gè)二進(jìn)制位 , 可以把 1 個(gè)十六進(jìn)制數(shù)的整數(shù)的整數(shù)部分與小數(shù)部分的每一位分別轉(zhuǎn)換成 4 位二進(jìn)制數(shù)；6、二進(jìn)制制到十六進(jìn)數(shù)的轉(zhuǎn)換由于 2 4=16, 故 4 個(gè)二進(jìn)制位對(duì)應(yīng) 1 個(gè)十六進(jìn)制位 , 可以從小數(shù)點(diǎn)位置分別向左與向右把每 4 位二進(jìn)制數(shù)劃分為一組 , 并轉(zhuǎn)換成 1 位十六進(jìn)制數(shù)；留意 : 小數(shù)部分分組時(shí)如低位不足 7、八、十六到十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換4 位要用 0 補(bǔ)足 , 否就會(huì)出錯(cuò)；依據(jù)公式 2、2 的規(guī)定 , 用對(duì)各位實(shí)際值累加求與的方法完成；8、十到八、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換可先將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制, 再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的八、十六進(jìn)

15、制數(shù); 也可運(yùn)算機(jī)組成原理教案 以將 1 個(gè)十進(jìn)制數(shù)直接轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制或十六進(jìn)制 ,例如對(duì)整數(shù) ,采納除 8 取余、高位在下的原就得到八進(jìn)制數(shù) 位在下的原就得到十六進(jìn)制數(shù)；二、 定點(diǎn)數(shù)在運(yùn)算機(jī)內(nèi)的表示與轉(zhuǎn)換;或采納除 16 取余、高定點(diǎn)數(shù) 定點(diǎn)數(shù)就是指小數(shù)點(diǎn)固定在某個(gè)位置上的數(shù)據(jù) , 一般有小數(shù)與整數(shù)兩種表示形式； 定點(diǎn)小數(shù)就是把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)據(jù)數(shù)值部分的左邊, 符號(hào)位的右邊 ; 整數(shù)就是把小數(shù)點(diǎn)固定在數(shù)據(jù)數(shù)值部分的右邊；我們?cè)谇懊鏍?zhēng)論的數(shù)據(jù)都就是定點(diǎn)數(shù)；原碼、反碼、補(bǔ)碼終止了各種進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 ,我們來談?wù)劻硪粋€(gè)話題 :原碼、反碼、補(bǔ)碼；我們已經(jīng)知道運(yùn)算機(jī)中 ,全部數(shù)據(jù)最終都就是使用二進(jìn)制數(shù)

16、表達(dá)；我們也已經(jīng)學(xué)會(huì)如何將一個(gè)10 進(jìn)制數(shù)如何轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)；不過,我們?nèi)耘f沒有學(xué)習(xí)一個(gè)負(fù)數(shù)如何用二進(jìn)制表達(dá)；比如,假設(shè)有一 int 類型的數(shù) ,值為 5,那么,我們知道它在運(yùn)算機(jī)中表示 為: 00000 00000 5 轉(zhuǎn)換成二制就是101,不過 int 類型的數(shù)占用4 字節(jié)32 位,所以前面填了一堆 0；現(xiàn)在想知道 ,-5 在運(yùn)算機(jī)中如何表示？在運(yùn)算機(jī)中 ,負(fù)數(shù)以其正值的補(bǔ)碼形式表達(dá)；什么叫補(bǔ)碼呢？這得從原碼 ,反碼說起；原碼:一個(gè)整數(shù) ,依據(jù)肯定值大小轉(zhuǎn)換成的二進(jìn)制數(shù) ,稱為原碼；運(yùn)算機(jī)組成原理教案 比如 00000 00000 就是 5 的 原碼；反碼 :將二進(jìn)制數(shù)按位取反 碼；,所得

17、的新二進(jìn)制數(shù)稱為原二進(jìn)制數(shù)的反取反操作指 :原為 1,得 0;原為 0,得 1；1 變 0; 0 變 1 比如 : 將 00000 00000 每一位取反 ,得 11111111 11111111 11111111 11111010；稱:11111111 11111111 11111111 11111010 就是 00000 00000 的反碼；反碼就是相互的 ,所以也可稱 : 11111111 11111111 11111111 11111010 與 00000 00000 互為反碼；補(bǔ)碼:反碼加 1 稱為補(bǔ)碼；也就就是說 ,要得到一個(gè)數(shù)的補(bǔ)碼 ,先得到反碼 ,然后將反碼加上 1,所得數(shù)稱為

18、補(bǔ)碼；比如:00000 00000 的反碼就是 :11111111 11111111 11111111 11111010 那么,補(bǔ)碼為 : 11111111 11111111 11111111 11111010 + 1 = 11111111 11111111 11111111 11111011 所以,-5 在運(yùn)算機(jī)中表達(dá)為 :11111111 11111111 11111111 11111011；轉(zhuǎn) 換為十六進(jìn)制 :0 xFFFFFFFB；三、 浮點(diǎn)數(shù)在運(yùn)算機(jī)內(nèi)的表示浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)數(shù)就是指小數(shù)點(diǎn)位置可浮動(dòng)的數(shù)據(jù), 通常以下式表示: N=M*R E 其中 , N 為浮點(diǎn)數(shù) , Mmantissa為尾

19、數(shù) , Eexponent為階運(yùn)算機(jī)組成原理教案 碼, Rradix稱為“階的基數(shù) 底 ”, 而且 R 為一常數(shù) , 一般為 2、8 或 16；在一臺(tái)運(yùn)算機(jī)中 , 全部數(shù)據(jù)的 表示出來；R 都就是相同的 , 于就是不需要在每個(gè)數(shù)據(jù)中因此, 浮點(diǎn)數(shù)的機(jī)內(nèi)表示一般采納以下形式 :Ms 就是尾數(shù)的符號(hào)位 , 設(shè)置在最高位上；E 為階碼 , 有 n+1 位, 一般為整數(shù) , 其中有一位符號(hào)位 , 設(shè)置在 E的最高 位上, 用來表示正階或負(fù)階； M 為尾數(shù) , 有 m 位, 由 Ms 與 M 組成一個(gè)定點(diǎn) 小數(shù)；Ms=0, 表示正號(hào) , Ms1, 表示負(fù)號(hào)；為了保證數(shù)據(jù)精度 , 尾數(shù)通常用 規(guī)格化形式表

20、示 : 當(dāng) R2, 且尾數(shù)值不為 0 時(shí), 其肯定值應(yīng)大于或等于 0、510 ；對(duì)非規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù) , 通過將尾數(shù)左移或右移 , 并修改階碼值使之滿足規(guī)格化要求；假設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)為0、0011, 階碼為 0100設(shè)定 R=2, 規(guī)格化時(shí) , 將尾數(shù)左移 2 位, 而成為 0. 1100, 階碼減去 102 , 修改成 0010, 浮 點(diǎn)數(shù)的值保持不變；當(dāng)一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)為0不論階碼就是何值 , 或階碼的值比能在機(jī)器中表示的最小值仍小時(shí) , 運(yùn)算機(jī)都把該浮點(diǎn)數(shù)瞧成零值 , 稱為機(jī)器零；依據(jù) IEEE 754 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) , 常用的浮點(diǎn)數(shù)有兩種袼式 : 1 單精度浮點(diǎn)數(shù)32 位, 階碼 8 位, 尾數(shù)

21、 24 位內(nèi)含 1 位符號(hào)位 ；2 雙精度浮點(diǎn)數(shù) 64 位, 階碼 11位, 尾數(shù) 53 位內(nèi)含 1 位符號(hào)位 ；在多數(shù)通用機(jī)中 , 浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)用補(bǔ)碼表示 與多媒體信息的表示與編碼, 階碼用補(bǔ)碼或移碼表示； 文字運(yùn)算機(jī)組成原理教案1、西文字符的編碼西文就是由拉丁字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)及一些特別的符號(hào)所組成的 ,它們統(tǒng)稱為“ 字符” character,主要用于外部設(shè)備與運(yùn)算機(jī)之間的信息交換；全部字符的集合叫做“ 字符集”；2、漢字的編碼漢字輸入碼、漢字內(nèi)碼、漢字字形碼 輸出碼 3、多媒體信息的編碼圖的編碼表示 :一幅圖在運(yùn)算機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)表示方式 :“ 圖像 image”方式與“ 圖形 grap

22、hics” 方式聲音的編碼表示 :運(yùn)算機(jī)處理的聲音可以分為 3 種:一種就是語音 ,即人的說話聲 ;其次種就是音樂 ;即各種樂器演奏出的聲音 ;第三種就是效果聲,如掌聲、打雷、爆炸等聲音；在運(yùn)算機(jī)內(nèi)部可以用波形法與合成法兩種方法表示聲音；全部的聲音都可以用波形法來表示 ,但更多用于語音與成效聲 ,對(duì)于音樂聲 ,就用合成法表示更好一些；視頻信息的編碼表示:視頻獵取設(shè)備將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為運(yùn)算機(jī)內(nèi)部表示的二進(jìn)制數(shù)字信息的過程被稱為視頻信息的“ 數(shù)字化” ；視頻信息的數(shù)字化過程比聲音更復(fù)雜一些 行的；五、 數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼,它就是以一幅幅彩色畫面為單位進(jìn)所謂校驗(yàn)碼 ,又稱檢錯(cuò)碼 ,就是指具有發(fā)覺某些錯(cuò)誤或自動(dòng)

23、改正錯(cuò)誤能力的一種數(shù)據(jù)編碼方法 能顯現(xiàn)的錯(cuò)誤；,用于檢查或訂正讀寫與傳送數(shù)據(jù)的過程中可運(yùn)算機(jī)組成原理教案常見的校驗(yàn)碼有 : 奇偶校驗(yàn)碼 , 海明校驗(yàn)碼 漢明碼 , 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼；六、 二進(jìn)制數(shù)值數(shù)據(jù)的運(yùn)算算法1、補(bǔ)碼加法與減法運(yùn)算規(guī)章及電路實(shí)現(xiàn)運(yùn)算規(guī)章 :加減法運(yùn)算就是運(yùn)算機(jī)中最基本的運(yùn)算 ,通常選用補(bǔ)碼實(shí)現(xiàn) ,實(shí)現(xiàn)的算法就是 : X+Y 補(bǔ)=X 補(bǔ)+Y 補(bǔ)MOD2 X-Y 補(bǔ)=X 補(bǔ)+-Y 補(bǔ)MOD2 2、原碼一位乘法與除法的運(yùn)算算法原碼一位乘法就是將符號(hào)位與數(shù)值位分開進(jìn)行運(yùn)算 ,乘積的符號(hào)就是兩個(gè)數(shù)符號(hào)的異或值 ,數(shù)值就是兩個(gè)數(shù)肯定值 原碼表示的數(shù)值位 的乘積；將部分積的一次總加改為分步

24、累加 ; 將部分積左移改為部分積右移 ; 使部分積連同乘數(shù)一起右移 原碼一位乘法的算法就是 : ,以便儲(chǔ)存雙倍位數(shù)的乘積；用乘數(shù)寄存器的最低位挑選求部分積的數(shù)據(jù)來源 :被乘數(shù)或 0 值;相加求得部分積并使其右移一位 ,乘數(shù)也同時(shí)右移一位 ,此時(shí)高位部分積的最低位移入乘數(shù)寄存器的高位；用一個(gè)特定的寄存器掌握相乘次數(shù)打算于數(shù)據(jù)位的位數(shù) ；用乘數(shù)與被乘數(shù)符號(hào)位的異或值作為乘積的符號(hào)；原碼一位除法與原碼乘法一樣,符號(hào)位就是單獨(dú)處理的；實(shí)現(xiàn)除法操作運(yùn)算機(jī)組成原理教案時(shí),應(yīng)防止除數(shù)為 0,否就屬非法操作； 在運(yùn)算機(jī)中 ,原碼一位除法就是采 用加減交替法實(shí)現(xiàn)的；第三章節(jié) :運(yùn)算機(jī)的運(yùn)算器部件 8 學(xué)時(shí) 主要

25、內(nèi)容 : 1、算術(shù)規(guī)律運(yùn)算部件的功能設(shè)計(jì)與線路實(shí)現(xiàn) 2、運(yùn)算機(jī)的定點(diǎn)運(yùn)算器 3、浮點(diǎn)運(yùn)算與浮點(diǎn)運(yùn)算器 教學(xué)要求 : 1. 把握定點(diǎn)運(yùn)算器中 ALU的功能 ; 2. 明白定點(diǎn)運(yùn)算器中ALU的線路與實(shí)現(xiàn)原理 ; 3. 把握定點(diǎn)運(yùn)算器的功能與組成 , 明白運(yùn)算器在整機(jī)系統(tǒng)中的位置 ; 4. 懂得 MIPS運(yùn)算機(jī)的運(yùn)算器實(shí)例的組成特點(diǎn) ; 5. 明白定點(diǎn)運(yùn)算器 Am2901芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 , 以及用該芯片構(gòu)建運(yùn)算器部件的方法 ; 6. 懂得浮點(diǎn)數(shù)的表示方式 , 會(huì)運(yùn)用浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)章作簡(jiǎn)潔運(yùn)算 ; 7. 明白浮點(diǎn)運(yùn)算器的功能與組成 ; 8. 明白 CPU芯片內(nèi)的運(yùn)算器部件的一般組成；知 識(shí) 結(jié) 構(gòu)

26、 圖運(yùn)算機(jī)的運(yùn)算器部件一、 運(yùn)算機(jī)的定點(diǎn)運(yùn)算器1、定點(diǎn)運(yùn)算器部件的功能、組成與掌握運(yùn)算器的功能與組成 浮點(diǎn)運(yùn)算與浮點(diǎn)運(yùn)算器部件運(yùn)算器部件就是運(yùn)算機(jī)五大功能部件中的數(shù)據(jù)加工部件；定點(diǎn)運(yùn)算器ALU 的線路實(shí)現(xiàn) 浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)章運(yùn)算器的組成 浮點(diǎn)運(yùn)算器的功能與組成運(yùn)算器的功能 浮點(diǎn)運(yùn)算器實(shí)例運(yùn)算器的掌握與使用運(yùn)算機(jī)組成原理教案 主要完成對(duì)整數(shù)類型數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算、規(guī)律型數(shù)據(jù)的規(guī)律運(yùn)算功能；運(yùn)算器位數(shù)取決于機(jī)器字長(zhǎng),通常就是 16 位,32 位或者 64 位,它將關(guān)系處處理數(shù)據(jù)的才能 ;運(yùn)算器的組成直接關(guān)系到運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理才能與運(yùn)行性能；二、 浮點(diǎn)運(yùn)算與浮點(diǎn)運(yùn)算器1、浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算規(guī)章,一種表示方式

27、用于運(yùn)算過程,顯現(xiàn)在浮點(diǎn)浮點(diǎn)數(shù)通常有兩種表示方式運(yùn)算器內(nèi)部 ,另外一種表示表示用于浮點(diǎn)九的儲(chǔ)備過程；第四章節(jié) : 指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計(jì) 9 學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容 : 1. 指令、運(yùn)算機(jī)指令系統(tǒng)概述 ; 2. 指令格式與尋址方式 ; 3. 指令系統(tǒng)舉例 ,Pentium 、MIPS32與教學(xué)示例運(yùn)算機(jī)的指令系統(tǒng) ; 4. 匯編語言程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介；教學(xué)要求 : 1. 懂得指令的功能、 構(gòu)成格式、操作碼與操作數(shù)地址兩個(gè)字段的內(nèi)容與組織方式 ; 2. 明白指令分類的方案與分類結(jié)果 ; 3. 明白指令周期對(duì)運(yùn)算機(jī)性能與硬件結(jié)構(gòu)的影響 ; 4. 懂得并記憶指令中的形式地址與物理地址的概念 ; 5. 懂得并表達(dá)

28、幾種常用的尋址方式的用法及其編碼表示 ; 6. 明白幾種常用指令系統(tǒng)的組成概貌 ; 運(yùn)算機(jī)組成原理教案7. 懂得 3 個(gè)級(jí)別的運(yùn)算機(jī)語言之間的關(guān)鍵區(qū)分與各自的應(yīng)用場(chǎng)合 ; 8. 明白程序中常用到的幾種流程結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的指令或語句 ; 9. 初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的匯編語言程序及其調(diào)試方法；知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 圖指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計(jì)指令、運(yùn)算機(jī)指令系統(tǒng)概述一、 指令的定義與指令格式指令 指 令 系 匯編語言程1、指令的定義 統(tǒng) 序設(shè)計(jì)指令的定義、 功能與格式指令系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 指令與匯編語句用于組成運(yùn)算機(jī)程序、指示運(yùn)算機(jī)硬件執(zhí)行某項(xiàng)運(yùn)算或操作功能 操作碼字段操作數(shù)地址字段指令系統(tǒng)舉例 匯編程序設(shè)計(jì)舉例的命

29、令叫做指令 , 在運(yùn)算機(jī)內(nèi)部它用于肯定的二進(jìn)位串來表示的；基本尋址方式指令執(zhí)行步驟2、指令格式通常情形下 , 一條指令要由如下兩部分內(nèi)容組成 : 第一部分就是指令操作碼 二、 操作碼的組織與編碼, 其次部分就是指令的操作數(shù)地址；1、定長(zhǎng)的操作碼的組織方案在當(dāng)多數(shù)的運(yùn)算機(jī)中 , 一般都在指令字的最高位部分安排固定的如干位 定長(zhǎng) 用于表示操作碼 , 例如 8 位, 它有 256 個(gè)編碼狀態(tài) ,故最多可以表示 256 條指令；2、變長(zhǎng)的操作碼的組織方案當(dāng)運(yùn)算機(jī)的字長(zhǎng)與指令長(zhǎng)度為16 位或 8 位時(shí) , 單獨(dú)為操作碼劃分出固定的多位后 , 留給表示操作數(shù)地址的位數(shù)就會(huì)嚴(yán)峻不足；為此運(yùn)算機(jī)組成原理教案不

30、得不對(duì)一個(gè)指令字的每一個(gè)二進(jìn)制位的使用精打細(xì)算 , 使一些位bit 在不同的指令中有不同的作用；三、 有關(guān)操作數(shù)的類型、個(gè)數(shù)、來源、去向與地址支配1、用操作數(shù)個(gè)數(shù)區(qū)分指令從用到的操作數(shù)個(gè)數(shù)區(qū)分 無操作數(shù)指令 單制作數(shù)指令 雙制作數(shù)指令 多制作數(shù)指令, 可能有如下 4 種情形 : 2、操作數(shù)的來源、去向及其指令字中的地址支配 操作數(shù)的第 1 個(gè)來源、去向 , 可以就是 CPU內(nèi)部的通用寄存器 ; 操作數(shù)的第 2 個(gè)來源、去向 , 可以就是外圍設(shè)備 接口 中的一個(gè)寄 存器; 操作數(shù)的第 3 個(gè)來源、去向 , 可以就是內(nèi)儲(chǔ)備器中的一個(gè)儲(chǔ)備單 元; 在指令字中直接給出一個(gè)操作數(shù), 被稱為立刻數(shù)；指令中

31、使用的基本數(shù)據(jù)類型 , 通常包括規(guī)律類型 , 整數(shù)類型與浮點(diǎn)數(shù)類型；尋址方式概述1、運(yùn)算機(jī)中常用的基本尋址方式有如下多種: 立刻數(shù)尋址 : 操作數(shù)直接給出在指令字中, 即指令字中直接給出的不再就是操作數(shù)地址 , 而就是操作數(shù)本身；運(yùn)算機(jī)組成原理教案2、直接尋址 : 直接尋址就是在指令中直接給出操作數(shù)儲(chǔ)備器中的地址,這就是運(yùn)算機(jī)中常用的尋址方式之一；3、寄存器尋址、寄存器間接尋址: 寄存器尋址 , 就是在指令字中給出通用寄存器的編號(hào) 名字、地址, 用于拜訪運(yùn)算器部件的寄存器組中的寄存器；4、變址尋址 : 變址尋址 , 就是把在指令字中給出的一個(gè)數(shù)值 稱為變址,偏移量 與一個(gè)被稱為變址寄存器的內(nèi)容

32、相加之與作為操作的地址用于讀寫儲(chǔ)備器；5、相對(duì)尋址 : 就是指把在指令字中給出的一個(gè)數(shù)值與程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容相加之與作為操作數(shù)的地址或轉(zhuǎn)移指令的轉(zhuǎn)移地址；6、基地址尋址 : 就是指把在程序中所用的地址與一個(gè)特定的廳存器的內(nèi)容相加之與作為操作數(shù)的地址或指令的地址；7、間接尋址 : 在指令字中給出的不就是一個(gè)操作數(shù)的地址, 而就是一個(gè)操作數(shù)地址的地址 , 或一條指令地址的地址；8、堆棧尋址 : 堆棧就是儲(chǔ)備器中一塊特定的按 “ 后進(jìn)先出”原就治理的儲(chǔ)備區(qū) , 該儲(chǔ)備區(qū)中被讀寫單元的地址就是用一個(gè)特定的寄存器給出的, 該寄存器被稱為堆棧指針；指令系統(tǒng)舉例運(yùn)算機(jī)的指令系統(tǒng)有 RISCT 與 CISC

33、兩種類型；RISC就是精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的英語縮寫 , 它執(zhí)行同樣處理功能的程序所占用的時(shí)間要比 CISC計(jì)算機(jī)更短； RISC機(jī)器的運(yùn)行性能可能要比CISC機(jī)器高 2-5 倍；運(yùn)算機(jī)組成原理教案Pentium機(jī)的指令系統(tǒng)屬于CISC結(jié)構(gòu);MIPS 機(jī)的指令系統(tǒng)屬于RISC結(jié)構(gòu)；第五章節(jié) : 掌握器部件 9 學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容 : 1. 掌握器的功能與組成概述 ; 2. 硬連線掌握器的組成與運(yùn)行原理 ; ; 3. 微程序掌握器組成與運(yùn)行原理 4. 指令流水線的概念與實(shí)現(xiàn)技術(shù)；教學(xué)要求 : 1. 懂得并記憶運(yùn)算機(jī)掌握器的功能與基本組成 整機(jī)中的位置 ; , 體會(huì)掌握器在運(yùn)算機(jī)2. 懂得并記憶硬連線掌

34、握器部件的實(shí)際組成及其各子部件的功能 ; 3. 明白 MIPS32運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)及其掌握器部件的運(yùn)行原理 ; 4. 明白掌握器部件的設(shè)計(jì)過程與基礎(chǔ)技術(shù) ; 5. 懂得并記憶微程序掌握器的一般組成與基本運(yùn)行原理 ; 6. 懂得并表達(dá)微指令中的下地地址字段、功能; 微命令字段的內(nèi)容及其掌握7. 明白微程序掌握器與硬連線掌握器在組成與性能方面的異同之處 ; 8. 懂得并記憶指令流水線的概念, 關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo) ; 9. 明白指令流水線的實(shí)現(xiàn)思路,3 類相關(guān)問題及其解決方案; 10. 明白指令級(jí)并行技術(shù)的概念；知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 圖運(yùn)算機(jī)組成原理教案掌握器部件的功能與組成三種不同的指令周期PCIR 步驟標(biāo)記掌握信

35、號(hào)部件 在學(xué)習(xí)掌握器的過程中 , 可以用如下幾句話來把握整個(gè)的學(xué)習(xí)綱要 CPU 系統(tǒng)的性能指標(biāo)單指令周期 CPU : 掌握器的組成 掌握器部件 掌握器的運(yùn)行原理 多指令周期 CPU 指令流水線掌握器 , 管掌握 , 兩種類型的掌握器 PC、IR 與時(shí)序 , 組合規(guī)律給信號(hào) , 硬連線掌握器 微程序掌握器 控存存放微程序；取指、分析、再執(zhí)行 , 判別中斷并響應(yīng) , 指令步驟瞧節(jié)拍 , 下址續(xù)讀微指令；一、掌握器的功能與組成概述掌握器的作用就是向整機(jī)系統(tǒng)的每個(gè)部件 供它們協(xié)同運(yùn)行所需要的掌握信號(hào)；執(zhí)行一條指令 , 通?？偩褪且?jīng)過讀取指令 包括掌握器部件本身 提, 分析指令與執(zhí)行指令所規(guī)定的處理功

36、能 3 個(gè)階段才能完成 , 這就是在掌握器的掌握下實(shí)現(xiàn)的 , 控制器仍要保證運(yùn)算機(jī)能按程序中設(shè)定的指令運(yùn)行次序 , 自動(dòng)地連續(xù)執(zhí)行指令序列；運(yùn)算機(jī)組成原理教案組成掌握器的 4 個(gè)子部件 : 執(zhí)行一條指令 , 要經(jīng)過讀取指令、分析指令、執(zhí)行指令所規(guī)定的處理功能三個(gè)階段完成 , 掌握器仍要保證能按程序中設(shè)定的指令運(yùn)行次序 , 自動(dòng)地連續(xù)執(zhí)行指令序列；為此, 掌握器組成中 , 必需有一個(gè)能供應(yīng)指令在內(nèi)存中的地址的部件 ,通稱程序計(jì)數(shù)器 PC, 服務(wù)于讀取指令 , 并接收下條要執(zhí)行的指令的地址；仍要有一個(gè)能儲(chǔ)存讀來的指令內(nèi)容的部件, 通稱指令寄存器 IR, 以供應(yīng)本指令執(zhí)行的整個(gè)過程中要用到的指令本身

37、的主要信息；掌握器的第三個(gè)組成成分, 就是脈沖源、啟停掌握規(guī)律 , 指令執(zhí)行的步驟標(biāo)記線路 , 它標(biāo)記出每條指令的各執(zhí)行步驟的相對(duì)次序關(guān)系；掌握器的第四個(gè) , 也就是掌握器設(shè)計(jì)中最費(fèi)勁的一個(gè)組成成分 , 就是全部時(shí)序掌握信號(hào)的產(chǎn)生部件 或許仍有些別的什么條件信號(hào), 它依據(jù)指令內(nèi)容、 指令的執(zhí)行步驟 時(shí)刻, , 來形成并供應(yīng)出當(dāng)前各部件時(shí)刻要用到的掌握信號(hào)；運(yùn)算機(jī)整機(jī)各硬件系統(tǒng), 正就是在這些信號(hào)掌握下協(xié)同運(yùn)行,產(chǎn)生予期的執(zhí)行結(jié)果 , 也就就是執(zhí)行一條又一條的指令；依據(jù)前述掌握器的最終兩個(gè)組成成分的詳細(xì)組成與運(yùn)行原理的不同 ,通常把掌握器區(qū)分為微程序的掌握器與組合規(guī)律 類；二、 硬連線掌握器部件

38、 硬布線 的掌握器兩大硬連線掌握器又稱為組合規(guī)律掌握器 , 與微程序掌握器共同構(gòu)成運(yùn)算機(jī)通用的兩大類掌握器；1、硬連線掌握器的組成與運(yùn)行原理簡(jiǎn)介運(yùn)算機(jī)組成原理教案采納規(guī)律電路直接供應(yīng)全部掌握信號(hào) .輸入 操作碼 指令狀態(tài)字 指令步驟編碼 節(jié)拍 外部信號(hào) Reset 等 .輸出 全部掌握信號(hào) .主要解決的問題 節(jié)拍轉(zhuǎn)換 掌握信號(hào)生成（1）組合規(guī)律掌握器用節(jié)拍發(fā)生器 Timing, 幾個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成的時(shí)序規(guī)律電路 不同的狀態(tài)組合來區(qū)分一條指令不同的執(zhí)行步驟 , 指令執(zhí)行步驟的接續(xù)就是通過變換節(jié)拍發(fā)生器的狀態(tài)組合完成的 , 不同于微程序掌握器中通過下地址部件給出不同的微指令地址來實(shí)現(xiàn)；這里用節(jié)拍發(fā)生器

39、取代了原先的下地址部件；（2）組合規(guī)律掌握器就是通過由“ 與或”兩級(jí)規(guī)律關(guān)系構(gòu)成的時(shí)序掌握信號(hào)產(chǎn)生部件來直接給出全部的時(shí)序掌握信號(hào)；送到第一級(jí)各“ 與門” 的輸入信號(hào)就是指令操作碼與節(jié)拍發(fā)生器的節(jié)拍狀態(tài) 可能仍有掌握條件 , 每個(gè)與門產(chǎn)生一個(gè)與項(xiàng)輸出 , 相關(guān)的與項(xiàng)輸出信號(hào)送到其次級(jí)的“ 或門” , 每個(gè)或門輸出的就就是一個(gè)時(shí)序控制信號(hào)；全部的時(shí)序掌握信號(hào)由很多個(gè)“ 與或” 規(guī)律門給出； 與運(yùn)算機(jī)組成原理教案用掌握儲(chǔ)備器存放全部掌握信號(hào)的微程序掌握方案不同 , 這里用時(shí)序掌握信號(hào)產(chǎn)生部件取代了原先的掌握儲(chǔ)備器 , 仍取消了那里的微 指令寄存器線路 , 把掌握信號(hào)直接送到被掌握的部件；組合規(guī)律掌

40、握器特點(diǎn) .直接用規(guī)律電路實(shí)現(xiàn) , 用節(jié)拍標(biāo)記指令步驟 , 性能良好 .可擴(kuò)展性差 , 兼容性不好 .適合實(shí)現(xiàn)比較精簡(jiǎn)的指令系統(tǒng) .較簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn)并行 .常用于實(shí)現(xiàn) RISC 三、 微程序掌握器部件1、微程序掌握器的基本組成與運(yùn)行原理 .每條指令一個(gè)執(zhí)行步驟用到的全體掌握信號(hào)組成一微指令 .每條指令可以包括一到多個(gè)微操作 .用多條微指令說明每條指令的整個(gè)執(zhí)行過程 .全部微指令的集合叫做微程序 .執(zhí)行一條微指令所用的時(shí)間被稱為一個(gè)微周期；.微指令的格式與內(nèi)容 : 下地址字段掌握命令字段 .次序執(zhí)行下一條微指令.無條件轉(zhuǎn)移到某條微指令.依據(jù)微指令的某一狀態(tài)結(jié)果, 挑選次序執(zhí)行或轉(zhuǎn)向某一地址.微子程序調(diào)

41、用 , 要使用到微堆棧運(yùn)算機(jī)組成原理教案.多路轉(zhuǎn)移 .依據(jù)指令操作碼 , 轉(zhuǎn)移到指令的入口地址 組合規(guī)律與微程序掌握器比較 .相同點(diǎn) 完成相同的功能 掌握信號(hào)基本相同 .不同點(diǎn) 掌握信號(hào)生成部件的組成與實(shí)現(xiàn)方式不同 步驟標(biāo)記實(shí)現(xiàn)方式不同 性能不同 第六章節(jié) : 儲(chǔ)備器系統(tǒng) 12 學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容 : 1. 多級(jí)結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)備器系統(tǒng)綜述 ; 2. 半導(dǎo)體儲(chǔ)備器芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與記憶信息的原理 ; 3. 主儲(chǔ)備器的技術(shù)指標(biāo)、基本組成及運(yùn)行原理 ; 4. 幫助儲(chǔ)備器的種類及指標(biāo)要求 作原理 ; , 硬盤儲(chǔ)備器與磁盤陣列的組成與工5. 光盤機(jī)的組成與運(yùn)行原理簡(jiǎn)介 ; 式; 6.Cache 儲(chǔ)備器的功能、運(yùn)行原

42、理及基本結(jié)構(gòu) ,Cache 的地址映像方7. 虛擬儲(chǔ)備器的概念與實(shí)現(xiàn) ; 8.Pentium 運(yùn)算機(jī)中的儲(chǔ)備器系統(tǒng)；運(yùn)算機(jī)組成原理教案教學(xué)要求 : 1. 明白儲(chǔ)備器的分類及各類儲(chǔ)備器的特點(diǎn) ; 2. 懂得并記憶儲(chǔ)備器系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)及原就 ; 3. 明白半導(dǎo)體儲(chǔ)備器芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)記憶的原理 ; 4. 把握主儲(chǔ)備器的組成、技術(shù)指標(biāo)與運(yùn)行原理 ; 5. 懂得并記憶硬盤儲(chǔ)備器的基本組成與讀寫過程 ; 6. 明白磁盤陣列技術(shù)的相關(guān)概念 ; 7. 明白光盤儲(chǔ)備器的組成與運(yùn)行原理 ; 8. 把握并描述 Cache的功能及工作原理 ; 9. 懂得 Cache的 3 種地址映像方式 ; 10. 明白 Ca

43、che的基本結(jié)構(gòu) ; 11. 明白虛擬儲(chǔ)備器的基本概念與實(shí)現(xiàn)方法；知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 圖虛擬儲(chǔ)備器儲(chǔ)備器概述一、 儲(chǔ)備器概述 虛擬儲(chǔ)備器的功能儲(chǔ)備器的分類 實(shí)現(xiàn)與治理方式儲(chǔ)備器的層次結(jié)構(gòu) 1、儲(chǔ)備器的分類靜態(tài)2、儲(chǔ)備系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)儲(chǔ)備器 隨機(jī)儲(chǔ)備器 RGM 幫助儲(chǔ)備器系統(tǒng)主儲(chǔ)備器 快 小 高 磁盤儲(chǔ)備器 動(dòng)態(tài)CPU 光盤儲(chǔ)備器二、半導(dǎo)休儲(chǔ)備器只讀儲(chǔ)備器 ROM 按存取方式分 : 高速緩存 :cache 存 存 價(jià)儲(chǔ)備器 主儲(chǔ)備器 1、主儲(chǔ)備器的組成 隨機(jī)存取儲(chǔ)備器 RAM:優(yōu)點(diǎn) : 讀寫便利 , 使用敏捷 ; 缺點(diǎn) : 易失性 , 一幫助儲(chǔ)備器 磁盤磁帶光盤 取度 儲(chǔ)量 格 高速緩沖儲(chǔ)備器Cach

44、e 的功能與結(jié)構(gòu)時(shí)停電 , 儲(chǔ)備的內(nèi)容便全部丟失；主儲(chǔ)備器的功能 地址映像方式替換算法主儲(chǔ)備器的技術(shù)指標(biāo)慢 大 低外存 :硬盤、軟盤、光盤緩沖儲(chǔ)備器運(yùn)算機(jī)組成原理教案2、只讀儲(chǔ)備器 ROM:優(yōu)缺點(diǎn) : 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔 , 位密度比 RAM儲(chǔ)備器高 ; 具有非易失性 , 牢靠性更高 , 只能讀出 , 不能寫入；按儲(chǔ)備原理分 : 1、靜態(tài)儲(chǔ)備器 SRAM:優(yōu)缺點(diǎn) : 晶體管多、們?nèi)萘可?, 功耗比較大 ; 而其主要優(yōu)點(diǎn)就是不需要進(jìn)行刷新, 因此簡(jiǎn)化了外部電路；2、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備器 DRAM:用較少的晶體管構(gòu)成一個(gè)儲(chǔ)備單元, 提高芯片單位面積上的容量 , 同時(shí)也降低了每位價(jià)格與功耗；按信息傳送方式分 : 1、并

45、行儲(chǔ)備器2、串行儲(chǔ)備器三、主儲(chǔ)備器1、主儲(chǔ)備器的基本組成主儲(chǔ)備器由儲(chǔ)備體、地址譯碼器與讀寫電路及掌握電路組成；2、主儲(chǔ)備器的基本操作主儲(chǔ)備器的基本操作就是讀操作與寫操作；3、儲(chǔ)備容量的擴(kuò)展擴(kuò)展方法依據(jù)需要有位擴(kuò)展、字?jǐn)U展與字位同時(shí)擴(kuò)展；4、提高儲(chǔ)備器系統(tǒng)性能的途徑 : 相聯(lián)拜訪 , 并行拜訪四、幫助儲(chǔ)備器1、幫助儲(chǔ)備器的種類及技術(shù)指標(biāo)種類有 : 硬磁盤、軟磁盤、磁帶與光盤主要技術(shù)指標(biāo) : 儲(chǔ)備密度、儲(chǔ)備容量與尋址時(shí)間運(yùn)算機(jī)組成原理教案2、硬盤儲(chǔ)備器硬盤由硬盤驅(qū)動(dòng)器 HDD與硬盤掌握器 HDC組成3、磁盤陳設(shè)技術(shù)就是指把多塊獨(dú)立的硬盤 物理硬盤 按某種方式組織起來形成一個(gè)硬盤組 規(guī)律硬盤 , 從

46、而供應(yīng)比單個(gè)硬盤更高的儲(chǔ)備性能與供應(yīng)數(shù)據(jù)備份的技術(shù)；4、光儲(chǔ)備系統(tǒng)的組成與運(yùn)行原理光盤儲(chǔ)備系統(tǒng)由光盤片、光盤驅(qū)動(dòng)器、掌握器與光盤驅(qū)動(dòng)軟件組成；光驅(qū)在拜訪時(shí)有恒定線速度與恒定角速度兩種方式；當(dāng)單位距離的光道上所儲(chǔ)備的信息容量相等時(shí) , 即內(nèi)、外光道的數(shù)據(jù)記錄密度相同 , 就采納恒定線速度 , 這樣可以充分利用盤片的空間；五、速緩沖儲(chǔ)備器1、cache 的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行原理cache 的功能 : 它的作用在于緩解主存速度慢、跟不上 CPU讀寫速度要求的沖突；cache 的結(jié)構(gòu)與工作原理程序的局部性原理cache 可能很好的發(fā)揮作用就是基于程序拜訪的局部性原理；cache 的替換算法隨機(jī)算法 , 先進(jìn)先

47、出算法 , 近期最少使用算法2、cache 的 3 種地址映像方式全相聯(lián)映像、直接映像與組相聯(lián)映像運(yùn)算機(jī)組成原理教案六、虛擬儲(chǔ)備器1、虛擬儲(chǔ)備器的功能與特點(diǎn) 2、頁式虛擬儲(chǔ)備器3、段式虛擬儲(chǔ)備器 4、段頁式虛擬儲(chǔ)備器 第七章節(jié) : 運(yùn)算機(jī)輸入 / 輸出系統(tǒng) 12 學(xué)時(shí) 教學(xué)內(nèi)容 : 1. 輸入/ 輸出設(shè)備綜述 ; ; 2. 常用設(shè)備的功能與基本工作原理簡(jiǎn)介 3. 輸入/ 輸出接口綜述、端口的編址方式、幾種標(biāo)準(zhǔn)接口的特點(diǎn) ; 4. 常用輸入 / 輸出方式的掌握原理 ; 5. 中斷的基本類型、優(yōu)先級(jí)別、完整的中斷過程 ; 6.DMA的基本概念及傳送過程 ; ; 7. 總線的功能、組成 , 總線仲裁

48、與數(shù)據(jù)傳送掌握 8. 總線標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介 9.Pentium 運(yùn)算機(jī)中的總線系統(tǒng)簡(jiǎn)介；教學(xué)要求 : 1、明白幾種常用輸入 / 輸出設(shè)備的功能與基本工作原理 , 區(qū)分它們的 不同種類 ; ; 2. 懂得接口的含義、信息交換的過程、具有的功能與類型 3. 明白接口電路的兩種端口編址方式的特點(diǎn) ; 4. 懂得并區(qū)分幾種標(biāo)準(zhǔn)接口的不同特點(diǎn) ; 運(yùn)算機(jī)組成原理教案5. 懂得并區(qū)分幾種輸入 / 輸出方式的不同特點(diǎn) ; 6. 懂得與中斷與 DMA相關(guān)的一些重要的基本概念 ; 7. 懂得并能說明中斷全過程中涉及到的一些重要名詞與結(jié)論 ; 8. 把握 DMA掌握器的功能、組成、數(shù)據(jù)傳送方法與過程 ; 9. 懂得與總線

49、相關(guān)的一些重要的基本概念 ; 10. 把握總線仲裁與數(shù)據(jù)傳送掌握等基本的工作原理 ; 11. 明白幾種常用的總線標(biāo)準(zhǔn)與Pentium 運(yùn)算機(jī)的總線系統(tǒng)；知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 圖輸入 /輸出設(shè)備 常用輸入 /輸出方式輸入 /輸出設(shè)備分類 程序查詢方式工作特點(diǎn) 程序中斷方式幾種常用的輸入 /輸 輸入 /輸出設(shè) DMA 方式一、 輸入/ 輸出設(shè)備 備與系統(tǒng) 通道掌握方式外圍處理機(jī)方式1、輸入 / 輸出設(shè)備的分類及工作特點(diǎn)輸入 /輸出接口 總線技術(shù)依據(jù)信息流向的不同 , 輸入/ 輸出設(shè)備可以分成輸入設(shè)備、 輸出設(shè)備與輸入接口的基本組成總線仲裁與數(shù)據(jù)傳送掌握輸出設(shè)備等 3 大類；接口的功能與類型系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)舉

50、例端口的編址與尋址pentium 運(yùn)算機(jī)的總線系統(tǒng)按與運(yùn)算機(jī)交換信息的對(duì)象不同 幾種標(biāo)準(zhǔn)外部接口簡(jiǎn)介 , 輸入/ 輸出設(shè)備仍可以分成人機(jī)交互設(shè)備、數(shù)據(jù)儲(chǔ)備設(shè)備、運(yùn)算機(jī)與運(yùn)算機(jī)交互設(shè)備；特點(diǎn): 異步性、實(shí)時(shí)性、多樣性；3、幾種常用的輸入 / 輸出設(shè)備簡(jiǎn)介鍵盤: 就是應(yīng)用最普遍的輸入設(shè)備, 由一組排列成矩陣形式的按鍵開關(guān)與相應(yīng)的鍵盤掌握器組成；從按鍵的數(shù)量上瞧 , 有 83 鍵至 109 鍵等多種 ; 從 按鍵的開關(guān)的結(jié)構(gòu)瞧 , 可分為接觸式與非接觸式兩種；從鍵盤供應(yīng)應(yīng)主機(jī) 的電信號(hào)類型瞧 , 鍵盤又可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩種；運(yùn)算機(jī)組成原理教案 鼠標(biāo)器 : 按鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)不同主要有機(jī)械式鼠標(biāo)與

51、光電鼠標(biāo)；掃描儀 : 就是把實(shí)物形式的圖像信息通過掃描的方式轉(zhuǎn)換成電信號(hào) , 并輸入到運(yùn)算機(jī)中的特地設(shè)備, 就是一種功能極強(qiáng)的輸入設(shè)備；掃描儀就是利用自然界反射光的原理來完成對(duì)被掃描圖片或文字稿件的讀取的 , 其內(nèi)部主要由光學(xué)成像部分、 光電轉(zhuǎn)換部分與機(jī)械傳動(dòng)部分組成；目前主要有光電耦合器件 CCD,接觸式圖像傳感器 LIDE 與光電倍增管 PMT為光電轉(zhuǎn)換元件的 3 種掃描方式；顯示器 : 就是以可見光形式、用屏幕顯示信息的運(yùn)算機(jī)輸出設(shè)備；按顯示器主要部件的不同 , 可分為陰極射線管顯示器 離子顯示器 PDP與場(chǎng)致發(fā)光顯示器；CRT, 液晶顯示器 LCD, 等打印機(jī) : 就是運(yùn)算機(jī)系統(tǒng)的很常

52、用的輸出設(shè)備 , 從印字原理的不同來區(qū)分 ,有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、熱敏打印機(jī)與激光打印機(jī)很多種類 , 這些打印機(jī)按打印的實(shí)現(xiàn)方法又可分為擊打式與非擊打式兩大類；二、輸入/ 輸出接口1、接口的基本組成、功能與類型按通用性分類 : 有通用按口、專用接口；按外設(shè)與接口間的數(shù)據(jù)傳送方式: 有串行接口、并行接口；按主機(jī)拜訪外設(shè)的掌握方式: 程序查詢式接口、程序中斷接口、DMA接口；按功能的敏捷性 : 編程接口、不行編程接口；按輸入 / 輸出的信號(hào)類型不同 : 數(shù)字接口、模擬接口；2、端口的編址與尋址運(yùn)算機(jī)組成原理教案常用的編址方式主要有兩種, 一種就是 I/O 端口與主儲(chǔ)備器統(tǒng)一的編址方式, 另一種

53、就是 I/O 端口與主儲(chǔ)備器彼此獨(dú)立的編址方式；3、幾種標(biāo)準(zhǔn)外部接口串行接口 : 串行接口又稱之為通信口或 行雙向通信的設(shè)備；并行接口 : USB: 三、輸入 / 輸出方式COM端口, 主要用于需要與系統(tǒng)進(jìn)1、程序查詢方式 : 就是一種用于掌握主機(jī)與外設(shè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的最,簡(jiǎn)潔方式 , 它直接通過程序來掌握主機(jī)與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送又稱程序直接掌握方式；2、程序中斷方式 中斷的基本概念 中斷的幾種基本的類型 : 內(nèi)中斷與外中斷、硬件中斷與軟件中斷、可屏蔽 中斷與不行屏蔽中斷；中斷的優(yōu)先級(jí)別問題 : 中斷過程 : 一次完整的中斷過程由中斷懇求、中斷響應(yīng)、中斷處理與中斷 返回四個(gè)階段組成；3、直接儲(chǔ)備器拜訪 DMA方式 DMA方式的基本概念 : DMA傳送過程 : 一次 DMA傳送過程由傳送前的預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳送與傳送結(jié) 束處理 后處理 3 個(gè)階段組成；傳送前的預(yù)處理就是由 CPU完成的；數(shù)據(jù)運(yùn)算機(jī)組成原理教案?jìng)?/p>