计算机组成原理课件ppt教程

计算机组成原理是理解计算机系统内部运作的基础，主要探讨计算机各个逻辑部件的设计与功能。本教程中的第二章聚焦于计算机的逻辑部件，详细介绍了在计算机硬件系统中常见的逻辑组件及其作用。 2.4 计算机中常用的逻辑部件这部分内容涵盖以下几个关键知识点： 2.4.1 加法器：加法器是数字电路中最基本的运算单元，分为半加器和全加器。半加器只考虑两个输入位的相加，不考虑进位；而全加器则考虑低位的进位信号，可以处理进位的情况。全加器的逻辑表达式和真值表在教材中有详细描述，它是构建更大位数加法器的基础。 2.4.2 算术逻辑单元（ALU）：ALU是计算机的心脏，能够执行算术和逻辑运算。ALU的核心是超前进位加法器，通过调整其进位产生函数G和进位传递函数P，可以实现不同的运算模式。例如，SN74181型四位ALU能够执行16种算术运算和16种逻辑运算，其功能受到状态控制端M和运算选择端S0~S3的控制。 2.4.3 译码器：译码器是一种多输入、多输出的逻辑设备，用于将二进制代码转换为特定的输出状态。它可以用来解码地址，选择内存或I/O设备，或者在数据总线上传输数据。 2.4.4 数据选择器：数据选择器允许从多个输入数据中根据控制信号选择一个特定的数据输出。 2.4.5 数据分配器：与数据选择器相反，数据分配器可以将单一输入数据分配到多个输出，通常在并行处理或数据广播场景中使用。 2.4.6 三态门：三态门是一种特殊的门电路，其输出端不仅可以呈现高电平或低电平，还可以呈现高阻态，使得输出端可以断开，不连接到电路中。 在计算机系统中，这些逻辑部件组合起来，形成更复杂的逻辑电路，如寄存器、存储器和处理器等。例如，通过串联多个全加器可以构成多位加法器，但这种方式会导致计算速度较慢，因为进位信号需要逐位传递。为了提高速度，可以使用超前进位加法器，通过并行计算进位，大大缩短了运算时间。 了解这些基本逻辑部件的原理和操作，对于深入学习计算机系统设计、微处理器架构和数字电路分析至关重要。通过这样的教学课件，学生可以逐步掌握计算机组成的基本概念，并为进一步研究计算机体系结构、嵌入式系统和硬件设计打下坚实的基础。