计算机组成原理电子PPT学习教案.pptx

《计算机组成原理》是计算机科学领域的一门基础课程，它主要涵盖了计算机硬件子系统的结构设计、组成和实现。本教程的焦点在于理解计算机系统的基本工作原理，从宏观的系统结构到微观的硬件组件。 计算机系统设计阶段关注的是硬件和软件功能的分配，以及如何提升系统性能。系统结构定义了硬件和软件的接口，而计算机组成则在这个基础上，研究如何通过逻辑电路实现这些功能。计算机实现则是将设计方案转化为实际的物理设备，包括集成电路、电路板和整个计算机系统。 冯·诺依曼结构是通用电子数字计算机的基础，包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大组成部分，它们通过总线互相连接。运算器是数据处理的核心，负责执行算术和逻辑运算；控制器协调整个系统的操作，遵循指令序列；存储器分为内存和外存，内存用于存储当前运行的程序和数据，外存则用于长期存储大量信息；输入输出设备是用户与计算机交互的桥梁；总线是信息传输的通道，包括数据总线、地址总线和控制总线。 计算机的主要性能指标包括吞吐量（信息处理能力）、响应时间（从输入到响应的时间）、利用率（实际使用时间的比例）、处理机字长（运算器一次处理的位数）、总线宽度（数据传输的位数）、存储器容量（存储单元的数量）、存储器带宽（单位时间内的数据传输速率）、主频（CPU的工作频率）、时钟周期（一个操作所需的时间单位）、CPU执行时间、CPI（每条指令的平均时钟周期数）、MIPS（每秒百万指令数）和MFLOPS（每秒百万浮点操作数），这些都是评估计算机性能的重要参数。 软件系统方面，计算机语言是人与机器沟通的桥梁。机器语言直接对应硬件指令，虽然高效但不易理解和编程；汇编语言则以助记符代替二进制代码，提高了可读性，但依然需要对硬件有一定了解；高级语言如C、Java等更接近人类语言，简化了编程难度，但需要编译器将其转换为机器语言才能执行。 计算机组成原理的学习涵盖了从计算机系统设计的理念到实际硬件组件的运作，以及软件与硬件的交互方式，是深入理解计算机工作原理的关键。通过这门课程，我们可以更好地开发和优化计算机系统，以满足不断增长的计算需求。