计算机组成原理
1.2.2 计算机系统结构的过去和未来
4、 1971年开始的第四代大规模集成电路计算机: 可靠性更进一步提高,体积更进一步缩小,成本更进一步降低,速度提高 到每秒几百万次至几千万次。有机片大规模集成电路组成的微型机开始 出现。 5、1986年开始的第五代巨大规模集成电路计算机: 运算速度提高到每妙几亿次至上百亿次。由一片巨大规模集成电路实 现的单片机开始出现。 总之,从1946年计算机诞生以来,大约每隔五年运算速度提高10倍,可靠 性提高10倍,成本降低10倍,体积缩小10倍。而70年代以来,计算机的生产 数量每年以25%的速度递增。 随着社会需求和微电子技术的不断发展， 计算机的系统结构仍在继续发展,其发展趋势是： 将进入以通信为中心的体系结构。 计算机智能化将进一步发展,进入知识处理阶段。 不仅用多处理机技术来实现并行计算机,而且会出现计算机的动态结构。 多媒体技术将有重大突破和发展。
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(4) 指令流和数据流
由于计算机件使用0和1两个二进制数字,所以使用“位”(bit)作 为数字计算机的最小信息单位。CPU向存储器送入或从存储器取 出信息时,用B(字节)和W(字)等较大的信息单位来工作。一个“字 节”由8位二进制信息组成,而一个“字”则至少由一个以上的字 节组成。通常把组成一个字的二进制位数叫做字长。 计算机字既可以代表指令,也可以代表数据。如果某字代表要处 理的数据,则称为数据字；如果某字为一条指令,则称为指令字。 指令和数据统统放在内存中,从形式上看,它们都是二进制数码 。一般来讲，在取指周期中从内存读出的信息是指令流,它流向控 制器；而执行周期中从内存读出的信息流是数据流,它由内存流向 运算器。
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0.2 学习要求
1、课前预习； 2、课中集中精力听讲，认真做好笔记， 不懂即问； 3、课后复习，认真做好作业，不要抄袭； 4、认真做好实验，提高动手能力；
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0.3 为什么要学计算机组成原理?
先看几个简单问题：
1、为什么32位机的速度高于16位机？ 2、为什么计算机的速度主要取决于CPU的速度？ 3、为什么内存越大程序运行的速度越快？ 4、为什么高级语言程序的执行速度比汇编语言程序 (低级语言)慢？ 5、计算机为什么能运行我的程序？ 6、计算机为什么能对外设进行驱动？ ——答案是：?…..
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4、适配器与输入输出设备
目前常用的输入设备是键盘、鼠标器、数字扫描仪等。它 们的作用是把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能 接收和识别的二进制信息形式。输出设备的作用是把计算机处 理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。如 激光印字机、绘图仪、CRT显示器等。计算机的输入/输出设备 通常称为外围设备。由于种类繁多且速度各异,因而它们不是直 接地同高速工作的主机相连接,而是通过适配器部件与主机相连 接。适配器的作用相当与一个转换器,它可以保证外围设备用计 算机所要求的形式发送或接受信息。计算机系统中还必须有总 线。系统总线是构成计算机系统的骨架,是多个系统部件之间进 行数据传送的公共通路。借助系统总线,计算机在各系统部件之 间实现传送地址、数据和控制信息的操作。
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3、控制器
控制器是计算机中发号施令的部件,它控制计算机的每个部 件有条不紊地进行工作。具体的讲,控制器的任务是从内存中取 出解题步骤加以分析,然后执行某种操作: (1) 计算程序 运算器只能完成加、减、乘、除四则运算及其他一些辅助操 作。对于比较复杂的算题,计算机在运算前必须化成一步一步简 单的加、减、乘、除等基本操作来做。每一个基本操作就叫做 一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,叫做该问题的计算程 序,简称为程序。 例如在前述求解y=ax+b-c的例子中,解题步骤的每一步,只完成 一种基本操作,所以就是一条指令,而整个解题步骤就是一个简单 的计算程序。
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1.1.2 计算机的应用
1、科学计算 2、自动控制和测量 3、信息处理 a. 商务处理: b. 管理应用: 4、教育和卫生 5、家用电器 6、人工智能
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1.2 计算机的硬件
1.2.1 计算机的硬件结构
• 典型的冯.诺依曼计算机结构框图： John Von Neumann 美籍匈牙利数学家，1946年《关于电子计算 仪器逻辑设计的初步探讨》报告提出“存储程序控制”的概念。 原始数据 计算步骤 计算结果 输入器 运算器
计算机组成原理
Computer Organization Principles
主讲：蒋丽华
武汉工业学院计算机与信息工程系
2011-08-28
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目录
第1章：计算机系统概论 第2章 运算方法和运算器 第3章 存储系统 第4章 指令系统 第5章 中央处理器 第6章 总线系统 第7章 外围设备 第8章 输入输出系统 总复习
电子数字计算机是以近似于人类的“思维过程” 来进行工作的,所以有人把它叫做电脑
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计算机其它分类
数字计算机又可分为专用计算机和通用 计算机。 专用和通用是根据计算机的效率、速度、 价格、运行的经济性和适应性来划分的。专 用机是最有效、最经济和最快速的计算机,它 是针对某一任务设计的计算机,但是它的适应 性很差。通用机适应性很大,但是牺牲了效率、 速度和经济性。 通用计算机又分巨型机、大型机、中型机、 小型机、微型机和单片机六类。
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图1.1 单片机、微型机、小型机、中型机、大型机、巨 型机之间的区别
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主要区别
它们的区别在于体积、简易性、功率损耗、性能 指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格。 巨型计算机主要用于科学计算,其运算速度在每秒 一万亿次以上,数据存储容量很大,结构复杂,价格昂贵。 单片计算机是只用一片集成电路做成的计算机,体 积小,结构简单,性能指标较低,价格便宜。 介于巨型机和单片机之间的是大型机、中型机、 小型机和微型机,它们的结构规模和性能指标依次递减。 随着超大规摸集成电路的迅速发展,今天的小型机可能 是明天的微型机,而今天的微型机可能是明天的单片机。
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1.2.2 计算机系统结构的过去和未来
自1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一台电子数 字计算机以来,计算机的发展大致经历了五代的变化： 1、 1946年开始的第一代电子管计算机: 计算机运算速度一般为每秒几千次至几万次,体积庞大,成本很 高，可靠性较底,在此期间,形成了计算机的基本体系,确定了程序 设计的基本方法,数据处理机开始得到应用。 2、 1958年开始的第二代晶体管计算机: 运算速度提高到几万次至几十万次,可靠性提高,体积缩小,成本 降低，工业控制机开始得到应用。 3、 1965年开始的第三代中小规模集成电路计算机: 可靠性进一步提高,体积进一步缩小,成本进一步下降,运算速度 提高到几十万次至几百万次。在此期间,形成机种多样化,生产系 列化,使用系统化,小型计算机开始出现。
1.1.1 计算机的定义和分类
计算机：以逻辑部件为物质基础，能够对信息 进行自动处理的机器。 分为两大类：电子模拟计算机和电子数字计算机。 电子模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运 算过程也是连续的。 电子数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连 续地跳动计算。
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表1.1 数字计算机与模拟计算机的主要区别 比较内容 数据表示方式 计算方式 控制方式 精度 数据存储量 逻辑判断能力 数字计算机 数字0和1 数字计算 程序控制 高 大 强 模拟计算机 电压 电压组合和测量 盘上连线 低 小 无
输出器
控制器 CPU
存 储 器
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以存储器为中心的计算机结构
• 现代计算机转向以存储器为中心，现代计算机三大部分结构图 输 入 设 备 输 出 设 备 I/O
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输 入 通 道 输 出 通 道
I/O总线
算术逻辑 单元 ALU 控制器 CU
CPU
存储 总线
主 存 储 器
M.M
计算机硬件各部件的功能
计算机进行计算时,指令必须是按一定的顺序一条接一条地进 行。控制器的基本任务,就是按照计算程序所排的指令序列,先从 存储器取出一条指令放到控制器中,对该指令的操作码由译码器进 行分析判别,然后根据指令性质,执行这条指令,进行相应的操作。 接着从存储器取出第二条指令,再执行这第二条指令。依次类推, 通常把取指令的一段时间叫做取指周期,而把执行指令的一段时间 叫做执行周期。因此,控制器反复交替地处在取指周期与执行周期 之中。每取出一条指令,控制器中的指令计数器就加1,从而为取下 一条指令做好准备,这也就是指令为什么在存储器中顺序存放的原 因。
1、运算器
运算器是完成运算功能的逻辑部件。主要包括算术逻辑运算单 元和寄存器。 算术逻辑运算单元（ALU），执行各种数据运算操作，包括算 术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非等）。 寄存器（Register)，是在运算器中临时存放数据的逻辑部件。
ALU
寄存器A
累加器B
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2、存储器
存储器的功能：保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤。在运算 前把参加运算的数据和解体步骤通过输入输出设备送到存储器中保存起来。 不论是数据,还是解题步骤,存储器存储的全是0或1表示的二进制代码。 目 前采用半导体器件来作为存储器。一个半导体触发器可以记忆一个二进制 代码,一个数假定用16位二进制代码表示,那么就需要有16个触发器来保存这 些代码。 存储单元：在存储器中保存一个数的16个触发器,称为一个存储单元。 地址：存储器是由许多存储单元组成,每个存储单元的编号,称为地址。 存储容量：存储器所有存储单元的总数。通常用单位“KB、MB”表示,如 64KB,128KB。存储容量越大,表示计算机记忆储存的信息就越多。 外存储器：计算机中又配备的存储容量更大的磁盘存储器、光盘存储器 等。相对而言,半导体存储器称为内存储器,简称内存。
凭感觉……..
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0.4 计算机组成原理主要内容及其意 义
《计算机组成原理》属于计算机硬件方面的主干课程，是计算机 及其相关专业的专业必修课，也是众多高校计算机研究生入学 考试的必考科目，在专业教学中起着承上启下的作用。 主要内容： 介绍计算机五大部件（运算器、控制器、存储器、输入设备、 输出设备）的工作原理及具体实现。 意 义： 1) 能正确的认识和理解计算机硬件的工作原理，更好地掌握 计算机的工作性能; 2) 为进一步学好计算机硬件课程打下良好的基础； 3) 为开发高质量的软件项目，特别是软、硬件相结合的项目 提供硬件服务； 4) 充分理解计算机各部件之间如何协调工作来完成你的程序 的运行；
十六位体系结构计算机组成原理
十六位体系结构计算机组成原理
十六位体系结构计算机组成原理是指计算机的硬件和软件组成原理，可以分为以下几个部分：
1.中央处理器(Central Processing Unit, CPU)：负责执行计算机指令和进行数据处理。
CPU包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元(ALU)和寄存器等。
2.存储器：存储器包括主存储器和辅助存储器。
主存储器用于存储正在运行的程序和数据，可分为RAM和ROM。
辅助存储器用于长期存储程序和数据，如硬盘、光盘等。
3.输入输出设备：用于与外部设备进行数据交互，如键盘、鼠标、打印机、显示器等。
4.总线(Bus)：计算机内各个部件之间传送数据和控制信息的通道。
总线分为数据总线、地址总线和控制总线。
5.指令系统：计算机的指令系统决定了计算机的操作特性和功能。
按照十六位体系结构，指令由16位表示，可以包括逻辑运算、算术运算、存储和转移等操作。
6.中断系统：用于处理紧急情况和异步事件，如异常中断、硬件中断和软件中断等。
7.时钟系统：用于同步计算机内各个部件的工作节奏和时序，提供时钟脉冲。
8.控制单元(Control Unit)：负责控制计算机的操作，根据指令操作码的不同，控制单元产生特定的控制信号和时序信号，控制各个部件的工作。
9.运算器(アrithmetic and Logic Unit, ALU)：负责进行算术运算和逻辑运算，包括加法、减法、乘法、除法和与、或、非、异或等逻辑运算。
以上是十六位体系结构计算机组成原理的基本内容，具体实施中可能会有一些差异。
计算机组成原理-(完整版)
计算机组成原理-完整版前言计算机组成原理是计算机科学中最基础的课程之一，它主要研究计算机系统的各个组成部分的原理和关系。
它是计算机科学中最基础的课程之一，也是理解其他计算机科学领域的必备基础。
本文将介绍计算机组成原理中涉及的各个方面，从处理器到内存，再到输入输出系统，以及操作系统和应用层，详细解释它们的工作原理和相互关系。
此外，我们还将介绍一些实际的例子，以帮助读者更好地理解这些概念。
计算机硬件组成处理器处理器是计算机的大脑，它是计算机中最为关键的部分之一。
处理器的任务是执行指令，它通过解码指令，再根据指令来执行相应的操作。
处理器包括控制单元和算术逻辑单元两部分。
控制单元是处理器的主控制中心，它决定了处理器要执行的操作，以及操作的顺序。
由于处理器的速度非常快，因此它能够在一个时钟周期内执行多个操作。
算术逻辑单元（ALU）则用于执行运算操作，例如加减乘除、位移等。
ALU从寄存器中读取数据，并根据指令进行相应的计算和操作。
存储器存储器用于存储计算机中的数据和指令。
存储器被分为两种类型：内存和外存。
内存是指计算机中直接可访问的存储，例如DRAM。
它是用于临时存储程序和数据的地方。
内存的访问速度非常快，但只能存储有限的数据量。
外存则是指计算机中不直接可访问的存储，例如硬盘。
它用于长期存储数据和程序。
虽然外存的访问速度相对较慢，但它能够存储大量的数据和程序。
输入输出设备输入输出设备是与计算机交互的途径，例如键盘、鼠标和显示器等。
输入设备用于将数据输入到计算机中，输出设备则用于从计算机中输出数据。
计算机系统架构冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是计算机系统的经典架构，它由储存器、算术逻辑单元、控制单元和输入输出设备组成。
程序存储在内存中，并通过控制单元来控制执行。
该体系结构具有良好的扩展性和通用性，适用于大多数计算机系统。
哈佛体系结构哈佛体系结构是一种采用不同存储器分别用于程序和数据存储的计算机系统。
计算机组成原理(本全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
《计算机组成原理》ppt课件
输入输出系统
输入设备
将人类可读的信息转换为计算机 可识别的二进制代码，如键盘、 鼠标等。
I/O控制方式
程序查询方式、中断方式、DMA 方式和通道方式等，用于管理输 入输出操作。
输出设备
将计算机处理后的结果转换为人 类可读的形式，如显示器、打印 机等。
I/O接口
连接输入输出设备与主机，实现 数据缓冲、电平转换和信号匹配 等功能。
括通用寄存器、专用寄存 器等。
指令的执行过程
取指
从内存中读取指令，并将其放入指令寄存器 中。
执行
根据微操作命令序列，控制运算器、寄存器 等部件执行相应的操作。
译码
将指令寄存器中的指令翻译成微操作命令序 列。
写回
将执行结果写回到寄存器或内存中。
CPU的性能指标
主频
CPU的时钟频率，通常以MHz或 GHz表示，主频越高，CPU处理
运算器
执行算术运算和逻辑运算， 处理数据。
寄存器
暂存指令、数据和地址， 提高CPU的运算速度。
存储器
01
主存储器
存放程序和数据的主要区域，直接和CPU交换信息。
02
辅助存储器
长期保存信息，容量大、价格低、速度慢，需通过主存与CPU交换信息。
03
高速缓冲存储器（Cache）
位于CPU和主存之间，存取速度接近CPU，用于缓解主存速度瓶颈问题。
云计算和大数据的融合是未来发展的趋 势，通过云计算平台提供的大数据服务， 可以实现海量数据的存储、处理和分析。 计算机组成原理在云计算和大数据融合 中发挥着重要作用，为构建高效、稳定 的云计算和大数据平台提供了理论支持。
计算机组成原理的发展趋势和挑战
发展趋势
计算机组成原理课件
计算机组成原理课件
计算机组成原理课件通常包括以下几个部分：1.计算机系统概述
计算机的发展历史
计算机的基本组成
计算机的工作原理
2.数据表示与运算
二进制数系统
数据的表示方法：原码、反码、补码
基本运算：加法、减法、乘法、除法、逻辑运算3.计算机硬件组成
中央处理器(CPU)
指令系统
控制器
运算器
存储器
内存
外存
输入/输出设备
输入设备
输出设备
4.计算机指令系统
指令格式
指令分类：数据传输指令、算术运算指令、逻辑运算指令、控制转移指令等
指令执行过程
5.存储系统
存储器层次结构
高速缓冲存储器（CaChe）
主存储器（内存）
辅助存储器（外存）
虚拟存储器
6.I/O系统
I/O设备的分类
I/O接口与总线
I/O控制方式：轮询、中断、直接内存访问（DMA）等
I/O设备管理
7.计算机性能评价与优化
计算机性能指标
影响计算机性能的因素
计算机性能优化方法
8.计算机体系结构
冯•诺依曼体系结构
哈佛体系结构
VonNeumann和Harvard体系结构的比较与优缺点9.多处理器系统与并行计算
多处理器系统的基本概念
多处理器系统的分类与特点
并行计算的基本概念与技术
多处理器与并行计算的应用实例。
计算机组成原理总结精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版第一章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点是：P8●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；●指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；●指令和数据均用二进制表示；●指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；●机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。
7. 解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
解：P9-10主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。
CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。
主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。
存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。
存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。
机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长：一条指令的二进制代码位数。
计算机组成原理(本全PPT)
用作固件存储，如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为 数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部 总线和外部总线，内部总线连接 计算机内部各部件，外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接 口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接，实现数据传输和控制信号传递 ；保障系统的稳定性和可靠性；提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务，适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器，实现起来较为复杂 。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输，适用于大数据块 传输。
缺点
需要设置DMA控制器，成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下，适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
计算机组成原理目录
计算机组成原理目录
一、基本概念和术语
1.计算机组成原理概述
2.计算机硬件和软件的关系
3.信息的表示和处理
4.计算机的运行原理
二、数字逻辑电路基础
1.布尔代数和逻辑门
2.组合逻辑电路
3.时序逻辑电路
4.存储器和寄存器
三、计算机的指令系统和运算
1.指令的表示和执行
2.数据的表示和运算
3.控制逻辑和控制单元
四、存储器和存储器层次结构
1.存储器的分类和特性
2.主存储器和辅助存储器
3.存储器的层次结构和存取方法
4.存储器的高速缓存和虚拟存储器
五、输入和输出设备
1.输入和输出设备的分类和特性
2.输入设备的接口和数据采集
3.输出设备的接口和数据显示
4.输入输出设备的控制和通信
六、总线和通信
1.计算机系统中的总线
2.总线的分类和特性
3.总线的传输方式和速度
4.总线的控制和仲裁
七、处理器的结构和设计原理
1.处理器的功能和组成
2.数据通路和控制单元的设计
3.内部寄存器和处理器的运行状态
4.处理器的性能评价和优化技术
八、计算机体系结构和指令集
1.计算机的级别和体系结构
2.CISC和RISC的比较
3.指令集的设计和实现
4.多核处理器和并行计算
九、系统总线和I/O设备接口
1.系统总线的结构和功能
2.总线的控制和仲裁机制
3.I/O设备的接口和通信
4.DMA和中断处理机制
十、计算机性能评价和提高技术
1.计算机性能的度量和评价
2.程序的优化和并行化技术
3.存储器层次结构的优化
4.编译器的优化技术。
计算机组成原理(本全PPT)白中英
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为提高数据的表示精度，当尾数的值不为 0 时，其绝 对值应≥0.5，即尾数域的最高有效位应为1,否则以修 改阶码同时左右移小数点的办法，使其变成这一表 示形式，这称为浮点数的规格化表示。
101.1101=0.1011101×20011=0.010111010×20100
规格化表示为尾数是0.1011101，阶码是0011 而尾数是0.01011101，阶码是0100不是规格化表示。
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(347) 8 =3×82+4×81+7×80=(103)10 (347.5) 8 =3×82+4×81+7×80+5×8-1 =(231.625)10 (34E.5) 16 =3×162+4×161+14×160+5×16-1 =(846.3125)10
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2、不同数制间的转换 1＞十进制八，十六进制二进制 法则 整数部分：除8（16）取余数 小数部分：乘8（16）取整 重复循环
0≤︱X︱≤2n －1 或： — (2n －1)≤ X≤2n －1 （16位整数范围：— (215 －1)≤ X≤ (215 －1)
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2、浮点表示法 1＞数的浮点表示 其范围和精度部分分别用定点数表示 123.45=1234.5×10－1=12345×10 －2 =123450×10 － 3 4796.54＝0 . 479654×104 0.00479654＝ 0 . 479654×10－2 －0.00479654＝ －0 . 479654×10－2
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任意十进制N，可以化为 N＝M×10E 其中M为小数，E为整数 一个数S的任意进制表示 （S）R＝m×Re m ：尾数，是一个纯小数。 e ：比例因子的指数，称为浮点的指数，是一个 整数。 R ：比例因子的基数，对于二进计数值的机器 是一个常数，一般规定Ｒ 为2，8或16。
《计算机组成原理》课件
将结果存回内存或寄存器 。
CPU的性能指标
速度
执行指令的速度，通常以MIPS（百万条 指令每秒）表示。
功耗
CPU在工作时的能耗。
集成度
CPU中晶体管的数量和密度。
可靠性
CPU在正常工作条件下无故障运行的概率 。
03
存储器
内存的分类与结构
分类
根据存储介质，内存可以分为RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）。RAM又可以分为DRAM（动态 随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器）。
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《计算机组成原理》ppt课件
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器 • 存储器 • 输入输出系统 • 总线系统 • 计算机系统可靠性及安全性
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
机械计算机时代
1946年第一台电子计算机ENIAC诞生，占地170平方米，重30吨，运算速度5000次/秒。
晶体管计算机时代
20世纪50年代中期至60年代，计算机体积缩小，运算速度提高，可靠性增强。
集成电路计算机时代
20世纪60年代末至70年代初，微处理器出现，个人电脑开始进入市场。
大规模集成电路计算机时代
20世纪70年代中期至今，计算机体积更小，性能更高，应用领域更广泛。
计算机系统的组成
硬件系统
包括中央处理器、存储器、输入输出设备 等物理部件。
结构
内存主要由存储单元阵列、地址译码器和数据输入/输出缓冲器组成。每个存储单元阵列负责存储数据，地址译 码器负责将地址码转换为相应的存储单元的地址，数据输入/输出缓冲器则负责数据的读写操作。
内存的工作原理