计算机组成原理模板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，它主要研究计算机硬件系统的构成和工作原理。本教程将深入探讨控制单元（Control Unit，简称CU）的重要性和设计方法。 9.1章节讲述了操作命令的分析，这是理解计算机指令执行过程的关键步骤。在计算机中，每个指令都是由操作码（Opcode）和操作数组成，操作码指示了要执行的操作，而操作数则是操作的对象。控制单元负责解析这些指令，并生成必要的控制信号来协调CPU的各个部分，如指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和算术逻辑单元（ALU）等。 9.2章节讨论了控制单元的功能。控制单元是CPU的心脏，它负责产生控制信号来调度整个计算机系统的操作。控制单元的基本结构通常包括指令寄存器、PC、时钟节拍发生器以及一系列用于产生控制信号的电路。控制信号根据指令和系统状态，指挥数据在CPU内部和外部存储器之间流动，执行计算、读写内存、处理输入输出等任务。 10.1和10.2章节介绍了控制单元的两种设计思路：组合逻辑设计（硬布线逻辑）和微程序设计。组合逻辑设计直接用逻辑门电路实现控制信号，响应速度快，但设计复杂且不易修改。微程序设计则将控制逻辑编码为微指令，存储在控制存储器中，通过执行微指令来产生控制信号，灵活性高，但速度相对较慢。 学习重点在于理解和掌握控制单元的结构，如指令寄存器和PC的作用，以及如何通过微操作命令序列分析和节拍安排来实现指令的执行。同时，需要理解两种设计方法的优缺点。 难点则包括节拍产生机制，这涉及到时钟周期、机器周期和节拍信号的同步，以及微操作命令序列分析，这关系到指令执行的具体步骤。此外，微指令格式和微程序控制器设计也是需要深入理解的部分，它们决定了控制单元的灵活性和效率。 在控制方式上，同步控制方式下，所有微操作都按照统一的时序信号进行，而异步控制方式则没有固定的时序，而是采用应答方式进行。联合控制方式结合了同步和异步的特点，人工控制方式则涉及到系统复位、等待状态等手动操作。 通过本教程的学习，可以深入理解计算机如何根据指令执行操作，以及控制单元如何协调整个计算机系统的运行，这对于理解和设计计算机硬件系统至关重要。