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计算机组成原理课程综述

第一篇：计算机组成原理课程综述合肥学院计算机组成原理综述论文题目计算机组成原理综述系部计算机科学与技术系专业网络工程班级网工（2）班学生姓名邓传君指导教师张向东2014年12月24日计算机组成原理课程综述内容摘要：计算机组成原理(COMPUTERORGANIZATION)是依据计算机体系结构，在确定且分配了硬件子系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，以及它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性，这点上说计算机组成原理是计算机体系结构的逻辑实现。关键词：存储、指令、CPU、控制器、微命令一、计算机组成原理课程综述计算机组成原理是计算机应用和计算机软件专业以及其他相关专业必修的专业基础课，它主要讨论计算机各组成部件的基本概念、基本结构、工作原理及设计方法。教学实践证明，通过对该课程的学习，对于建立整机概念，研究各功能部件的相互连接与相互作用，进行各功能部件的逻辑设计，都有着重要的意义。组成原理是计算机类专业的一门主干必修课程，它以层次结构的观点来叙述计算机各主要功能部件及组成原理；以数据信息和控制信息的表示、处理为主线来组织教学。课程内容按横向方式组织，即不是自始至终介绍某一特定计算机的组成和工作原理，而是从一般原理出发，结合实例加以说明。二、计算机组成原理内容和基本原理下面是我对这门课程知识点的理解：1.计算机有运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成。2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。3.指令和数据均用二进制数表示。4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。5.指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。典型的冯·诺依曼机是以运算器为中心的，现代的计算机已转化为以存储器为中心：1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。2.存储器用来存放数据和程序。3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式。5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式。从上面我们大概的了解了计算机的基本的组成和原理。下面来具体介绍下五大部件，不过在介绍五大部件前我们先介绍一下总线，它是连接五大部件的传输线。1．随机存储器存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。1）静态存储单元（SRAM）存储原理：由触发器存储数据单元结构：六管NMOS或OS构成优点：速度快、使用简单、不需刷新、静态功耗极低；常用作CACHE缺点：元件数多、集成度低、运行功耗大2）动态存储单元（DRAM）存贮原理：利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理，需刷新（早期：三管基本单元；现在：单管基本单元）刷新(再生)：为及时补充漏掉的电荷以避免存储的信息丢失，必须定时给栅极电容补充电荷的操作刷新时间：定期进行刷新操作的时间。该时间必须小于栅极电容自然保持信息的时间（小于2MS）。优点：集成度远高于SRAM、功耗低，价格也低缺点：因需刷新而使外围电路复杂；刷新也使存取速度较SRAM慢，所以在计算机中，DRAM常用于作主存储器。2.存储容量的扩展A.位扩展：增加存储字长。B.字扩展：增加存储器的数量。输入输出系统1.I/O系统功能：为数据传输操作选择I/O设备，连接I/O设备与主机，完成数据交换2.I/O系统组成软件：可由系统软件（OS）或应用软件承担；输入输出过程控制：发送读写指令，检查设备状态等；用户界面。硬件：I/O接口，主机与外设之间通信：速度匹配、同步、指令、状态、差错控制；数据缓存。3.I/O与主机信息传送的控制方式程序查询方式：由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。程序中断方式：CPU在启动I/O设备后，不查询设备是否已准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求后才予以响应。DMA方式：主存与I/O设备之间有一条数据通路，主存与I/O设备交换信息时，无须调用中断服务程序。若出现DMA和CPU同时访问主存，CPU总是将总线占有权让给DMA，通常把DMA的这种占有称为窃取或挪用。指令系统指一台计算机中所有机器指令的集合，是表征计算机性能的重要因素。1.寻址方式A.立即寻址：操作数本身设在指令字内。B.直接寻址：指令字中的形式地址就是操作数的真实地址。C.隐含寻址：指令字中不明显地给出操作数的地址，其操作数的地址隐含在操作码或某个寄存器中。D.间接寻址：指令字中的形式地址不直接指出操