计算机组成原理课件第2章课件

计算机组成原理课件第2章ppt课件contents目录计算机组成原理概述数据表示与运算方法指令系统与汇编语言存储系统与I/O系统中央处理器与控制单元01计算机组成原理概述总结词计算机系统由硬件和软件两大部分组成，硬件是计算机的物理装置，软件是控制计算机运行程序的总称。详细描述计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件是计算机的物理装置，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。软件是控制计算机运行程序的总称，包括系统软件和应用软件。计算机系统的基本构成VS计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。详细描述计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。运算器是计算机进行算术运算和逻辑运算的部件，控制器是计算机的指挥中心，负责控制各部件协调工作，存储器用于存储数据和程序，输入设备用于输入数据和命令，输出设备用于输出数据和结果。总结词计算机硬件的基本组成计算机软件由系统软件和应用软件两大类组成。系统软件是控制计算机运行的基础软件，应用软件是专门为某一应用领域开发的软件。总结词计算机软件由系统软件和应用软件两大类组成。系统软件是控制计算机运行的基础软件，包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统等。应用软件是专门为某一应用领域开发的软件，如办公软件、图像处理软件等。应用软件通常基于系统软件运行，利用系统软件提供的功能来实现各种应用。详细描述计算机软件的基本组成02数据表示与运算方法123二进制是计算机中常用的数据表示方式，因为它具有简单、可靠和运算规则简单的特点。二进制表示法十六进制也是计算机中常用的数据表示方式，它可以表示更多的信息，并且比二进制更容易阅读和编写。十六进制表示法八进制表示法也是一种常用的数据表示方式，它比二进制更容易进行人工计算和转换。八进制表示法数据表示方式定点数是计算机中常用的数值型数据表示方式，它采用固定小数点位置的方式表示数值。浮点数是另一种常用的数值型数据表示方式，它采用科学计数法表示数值，能够表示更大范围的数值。数值型数据的表示浮点数表示法定点数表示法图像编码图像编码是计算机中非数值型数据的另一种表示方式，常见的图像编码有JPEG、PNG和BMP等。音频编码音频编码是计算机中非数值型数据的另一种表示方式，常见的音频编码有MP3、AAC和WAV等。字符编码字符编码是计算机中非数值型数据的一种表示方式，常见的字符编码有ASCII码和Unicode码。非数值型数据的表示定点数运算是一种常用的运算方法，它采用固定小数点位置的方式进行数值计算。定点数运算浮点数运算是一种更复杂的运算方法，它采用科学计数法进行数值计算，能够进行更精确和更大范围的数值计算。浮点数运算逻辑运算是一种特殊的运算方法，它采用真值表和逻辑门电路实现逻辑函数。逻辑运算算术运算是一种基本的运算方法，它包括加、减、乘、除等基本运算。算术运算运算方法和运算器03指令系统与汇编语言指令系统的定义指令系统是计算机硬件能够直接识别的指令集合，它是计算机的基本软件和硬件之间的接口。指令系统的功能指令系统提供了对各种数据和指令的处理能力，包括算术运算、逻辑运算、控制流程等。指令系统的特点指令系统具有简明、规范、易于理解的特点，同时它也反映了计算机体系结构的特性。指令系统的基本概念指令格式与寻址方式指令格式指令格式是指令系统中每条指令的格式，包括操作码和地址码两部分。操作码指定了指令的操作类型，地址码则指定了操作数所在的位置。寻址方式寻址方式是指根据地址码确定操作数所在位置的方式。常见的寻址方式有立即寻址、寄存器寻址、内存寻址等。指令集结构指令集结构是指令系统的组织结构，包括指令集的规模、指令的编码方式、寻址方式等。指令分类根据功能和操作类型的不同，可以将指令分为不同的类型，如算术运算指令、逻辑运算指令、控制流程指令等。指令集结构与指令分类汇编语言是一种低级语言，它使用助记符来表示机器指令，使得编程更加方便。汇编语言的定义汇编语言的语法包括操作码、操作数和注释等部分。操作码指定了要执行的操作类型，操作数指定了操作数的值或地址，注释用于说明代码的含义。汇编语言的语法汇编语言具有可读性强、可移植性高、易于编写和理解等优点，因此在嵌入式系统、操作系统等领域的开发中得到了广泛应用。汇编语言的优点汇编语言的基本概念与语法04存储系统与I/O系统存储系统的定义存储器的分类存储器的层次结构存储系统的基本概念存储系统是计算机中用于存储数据和指令的硬件和软件的集合。根据存储器的不同特性，可以分为随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、高速缓存（Cache）等。存储器从上到下可以分为寄存器、高速缓存、主存储器、辅助存储器等层次，每个层次都有不同的访问速度和容量。主存储器的组成主存储器由大量存储单元组成，每个单元都有一个唯一的地址。内存管理内存管理是操作系统对主存储器的管理，包括内存分配、内存保护、内存扩充等。虚拟内存虚拟内存是一种内存管理技术，通过将部分硬盘空间映射到内存中，实现大内存的假象。主存储器与内存管理01外存储器包括硬盘、固态硬盘（SSD）、光盘、U盘等。外存储器的分类02文件系统是操作系统中负责管理文件和目录的软件。文件系统的基本概念03文件系统通常采用树形结构，根目录是最顶层目录，其他目录作为根目录的子目录。文件系统的组织结构外存储器与文件系统I/O系统的组成I/O系统由输入输出设备和相关软件组成。I/O系统的性能指标I/O系统的性能指标包括数据传输速率、数据传输延迟、数据传输可靠性等。输入输出设备的分类输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。I/O系统与输入输出设备05中央处理器与控制单元总结词CPU是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。要点一要点二详细描述CPU的基本组成包括运算器、控制器和寄存器。运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责控制指令的执行顺序，寄存器用于存储数据和指令。CPU的主要功能是读取并执行指令，处理数据，控制输入/输出设备。CPU的基本组成与功能指令执行过程与控制方式指令执行过程包括取指、解码、执行和写回四个阶段，控制方式分为硬布线控制和微程序控制。总结词指令执行过程包括从内存中取出指令并存储在寄存器中，对指令进行解码以确定要执行的操作和操作数，执行相应的运算或操作，最后将结果写回到寄存器或内存中。控制方式分为硬布线控制和微程序控制。硬布线控制通过逻辑电路实现控制信号的生成，微程序控制通过微指令实现控制信号的生成。详细描述控制单元是CPU的重要组成部分，负责生成并输出控制信号，控制指令的执行顺序。总结词控制单元的基本组成包括时序系统、控制信号产生器和微程序控制器。时序系统负责产生定时信号，控制指令的执行顺序；控制信号产生器根据指令和时序信号生成控制信号；微程序控制器通过执行微程序来产生控制信号。控制单元的功能是按照指令执行流程，依次输出控制信号，控制运算器、内存和输入/输出设备等部件的工作。详细描述控制单元的基本组成与功能总结词控制单元的设计方法包括功能设计、逻辑设计和微程序设计，实现方式可以采用硬件描述语言或直接用硬件电路实现。详细描述功能设计是确定控制单元应具备的功能，逻辑设