计算机组成原理课件（哈工大）

计算机组成原理 计算机组成原理是计算机科学的一门基础学科，涉及计算机系统的设计、构建和优化。该领域研究计算机系统的各个组成部分，如中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出系统、总线等，探讨它们之间的相互关系和交互机理。 本课件涵盖计算机组成原理的所有方面，包括计算机系统概论、系统总线、存储器、输入/输出系统、指令系统、CPU 的结构和功能、控制单元的功能和设计等。通过学习这些章节，学生将了解计算机系统的设计原理和实现方法，掌握计算机组成原理的基本概念和技术。 计算机系统概论 计算机系统是由具有各类特殊功能的信息（程序）组成的实体，如主机、外设等。计算机系统可以分为软件和硬件两个部分，软件包括系统软件、应用软件、语言处理程序、操作系统、服务性程序、数据库管理系统和网络软件等，而硬件则包括中央处理器、存储器、输入/输出设备等。 计算机系统的层次结构通常分为五层：高级语言、汇编语言、操作系统、机器语言和微指令系统。高级语言是人类可读的语言，而汇编语言是机器相关的语言。操作系统是管理计算机资源的中间层，而机器语言是计算机可以直接执行的语言。微指令系统是计算机的最底层，直接由硬件执行。 计算机组成原理的知识点包括计算机系统的设计原理、计算机硬件的主要技术指标、计算机的基本组成、冯 · 诺依曼计算机的特点、计算机硬件框图、存储器、输入/输出系统、指令系统、CPU 的结构和功能、控制单元的功能和设计等。 计算机系统的设计原理是指计算机系统的设计和实现方法，包括计算机系统的层次结构、计算机硬件的主要技术指标、计算机的基本组成等。 计算机硬件的主要技术指标包括指令系统、数据类型、寻址技术、I/O 机理等。这些技术指标决定了计算机系统的性能和功能。 计算机的基本组成包括五大部件：输入设备、存储器、运算器、控制器和输出设备。冯 · 诺依曼计算机的特点是存储程序、算术运算、逻辑运算、存放数据和程序、将信息转换成人们熟悉的形式等。 计算机硬件框图是计算机系统的物理结构，包括存储器、输入设备、运算器、控制器和输出设备等。存储器是计算机系统的核心，用于存储程序和数据。输入设备是计算机系统的输入接口，用于输入数据和指令。运算器是计算机系统的执行单元，用于执行指令和运算。控制器是计算机系统的控制中心，用于控制计算机系统的运行。输出设备是计算机系统的输出接口，用于输出结果和信息。 指令系统是计算机系统的指令集，包括操作码和地址码。操作码是指令的操作部分，地址码是指令的地址部分。 CPU 是计算机系统的核心，包括运算器、控制器和寄存器等。CPU 的结构和功能包括指令 fetch、指令 decode、操作执行、存储访问等。 控制单元的功能是控制计算机系统的运行，包括指令 fetch、指令 decode、操作执行等。 控制单元的设计是计算机系统的关键部分，需要考虑计算机系统的性能、功耗、面积等因素。 计算机组成原理是计算机科学的一门基础学科，涉及计算机系统的设计、构建和优化。通过学习这些知识点，学生将了解计算机系统的设计原理和实现方法，掌握计算机组成原理的基本概念和技术。