计算机组成原理课件.ppt
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1、计算机组成原理课件计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理学分:4学时:64+32先修课程:数字逻辑、高级语言程序设计后续课程:操作系统、系统结构、编译原理、计算机网络2计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理学习目的学习目的了解计算机的组成五大组成部件掌握计算机的运行原理计算机为什么能执行高级语言程序了解现代计算机中的一些核心技术流水、Cache、并行培养设计计算机的技能提高编程能力成为计算机科学家、计算机专家3计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理主要教学内容主要教学内容
2、计算机的层次结构运算器的功能、组成和基本运行原理控制器的功能、组成和运行原理存储器及层次存储器系统输入/输出设备和总线4计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理学习目标学习目标掌握单CPU计算机的完整硬件组成基本运行原理内部运行机制了解计算机系统的最新发展达到能独立设计一台完整计算机的水平知识和能力两方面都提高5计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理教学环节和学习方法教学环节和学习方法课堂讲授阅读参考资料思考习题完成实验及报告讨论和总结考试博学审问慎思明辨笃行6计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理考
3、评办法考评办法习题和作业作业缺交2次(含),作业成绩为0发现抄袭现象,作业成绩为0。若作业成绩为0,则考试无效。作业要求上交手写版,不接受电子版和打印版实验和报告实验报告可按照要求,提交电子版考试总成绩评定If 考试成绩=全年级考试成绩的平均值/2Then 总评成绩=考试成绩*40%+Project成绩*50%+作业成绩*10%Else 总评成绩=考试成绩7计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理Project评分标准评分标准自由组合、原则上按组给成绩达到基本要求,成绩为80分独立实现全部规定指令及指定的扩展指令(微程序和组合逻辑两种控制器)独立完成实验报告鼓励在
4、任何方面,尤其是硬件方面的扩展(最多20分)中断、I/O等监控程序修改、完善任何其他有特色的创新课堂交流8计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理教材和参考书教材和参考书教材计算机组成与设计 王诚著 清华大学出版社计算机组成与设计实验指导(第2版)王诚著 清华大学出版社参考书目计算机组成与结构刘卫东 编 机械工业出版社计算机组成结构化方法 刘卫东 宋佳兴 徐恪译 人民邮电出版社Computer Organization&Design The hardware/software interface 机械工业出版社Computer organization and a
5、rchitecture Designing for performance 清华大学出版社其他阅读材料9计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理计算机里有什么?计算机里有什么?10计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理计算机基本组成计算机基本组成构成计算机的基础理论大部分已经有50年了。目前,计算机的关键部件也没有大的改变CPUData PathControllerMemoryI/O11计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理现代计算机现代计算机功能部件CPUData PathControllerMem
6、oryI/OIntel Pentium12计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理计算机运行机制计算机运行机制Datapath:完成算术和逻辑运算,通常包括其中的寄存器。Control:CPU的组成部分,它根据程序指令来指挥datapath,memory以及I/O运行,共同完成程序功能。Memory:存放运行时程序及其所需要的数据的场所。Input:信息进入计算机的设备,如键盘、鼠标等。Output:将计算结构展示给用户的设备,如显示器、磁盘、打印机、喇叭等。ComputerMemoryInputOutputDatapathControl13计算机科学与技术学院计
7、算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理Von Neumann计算机计算机ProcessorVon Neumann Machine14计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理DatapathMemoryI/O15计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理Bus-Based Computer16计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理Anatomy of a Modern PC17计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理MultiprocessorsIBM ASCI Wh
8、ite:8K processors,13 Tflops18计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理计算机剖析计算机系统计算机结构计算机处理器逻辑设计电路(VLSI)设计设备制造19计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理计算机剖析(续)计算机系统计算机结构计算机处理器高级语言汇编语言机器语言20计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理计算机组成原理21计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 计算机组成原理计算机组成原理Levels of RepresentationHigh Level L
9、anguage Program(e.g.,C)Assembly Language Program(e.g.,MIPS)Machine Language Program(MIPS)Control Signal SpecificationCompilerAssemblerMachine Interpretationtemp=vk;vk=vk+1;vk+1=temp;lw$to,0($2)lw$t1,4($2)sw$t1,0($2)sw$t0,4($2)0000 1001 1100 0110 1010 1111 0101 10001010 1111 0101 1000 0000 1001 1100
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