計(jì)算機(jī)組成原理課件第2章課件

計(jì)算機(jī)組成原理課件第2章ppt課件contents目錄計(jì)算機(jī)組成原理概述數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算方法指令系統(tǒng)與匯編語言存儲系統(tǒng)與I/O系統(tǒng)中央處理器與控制單元01計(jì)算機(jī)組成原理概述總結(jié)詞計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，硬件是計(jì)算機(jī)的物理裝置，軟件是控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序的總稱。詳細(xì)描述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件是計(jì)算機(jī)的物理裝置，包括中央處理器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等。軟件是控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序的總稱，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本構(gòu)成VS計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。詳細(xì)描述計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件，控制器是計(jì)算機(jī)的指揮中心，負(fù)責(zé)控制各部件協(xié)調(diào)工作，存儲器用于存儲數(shù)據(jù)和程序，輸入設(shè)備用于輸入數(shù)據(jù)和命令，輸出設(shè)備用于輸出數(shù)據(jù)和結(jié)果。總結(jié)詞計(jì)算機(jī)硬件的基本組成計(jì)算機(jī)軟件由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類組成。系統(tǒng)軟件是控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)軟件，應(yīng)用軟件是專門為某一應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)的軟件?？偨Y(jié)詞計(jì)算機(jī)軟件由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類組成。系統(tǒng)軟件是控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)軟件，包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。應(yīng)用軟件是專門為某一應(yīng)用領(lǐng)域開發(fā)的軟件，如辦公軟件、圖像處理軟件等。應(yīng)用軟件通?；谙到y(tǒng)軟件運(yùn)行，利用系統(tǒng)軟件提供的功能來實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用。詳細(xì)描述計(jì)算機(jī)軟件的基本組成02數(shù)據(jù)表示與運(yùn)算方法123二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)據(jù)表示方式，因?yàn)樗哂泻唵巍⒖煽亢瓦\(yùn)算規(guī)則簡單的特點(diǎn)。二進(jìn)制表示法十六進(jìn)制也是計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)據(jù)表示方式，它可以表示更多的信息，并且比二進(jìn)制更容易閱讀和編寫。十六進(jìn)制表示法八進(jìn)制表示法也是一種常用的數(shù)據(jù)表示方式，它比二進(jìn)制更容易進(jìn)行人工計(jì)算和轉(zhuǎn)換。八進(jìn)制表示法數(shù)據(jù)表示方式定點(diǎn)數(shù)是計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)值型數(shù)據(jù)表示方式，它采用固定小數(shù)點(diǎn)位置的方式表示數(shù)值。浮點(diǎn)數(shù)是另一種常用的數(shù)值型數(shù)據(jù)表示方式，它采用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示數(shù)值，能夠表示更大范圍的數(shù)值。數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示浮點(diǎn)數(shù)表示法定點(diǎn)數(shù)表示法圖像編碼圖像編碼是計(jì)算機(jī)中非數(shù)值型數(shù)據(jù)的另一種表示方式，常見的圖像編碼有JPEG、PNG和BMP等。音頻編碼音頻編碼是計(jì)算機(jī)中非數(shù)值型數(shù)據(jù)的另一種表示方式，常見的音頻編碼有MP3、AAC和WAV等。字符編碼字符編碼是計(jì)算機(jī)中非數(shù)值型數(shù)據(jù)的一種表示方式，常見的字符編碼有ASCII碼和Unicode碼。非數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算是一種常用的運(yùn)算方法，它采用固定小數(shù)點(diǎn)位置的方式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算是一種更復(fù)雜的運(yùn)算方法，它采用科學(xué)計(jì)數(shù)法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，能夠進(jìn)行更精確和更大范圍的數(shù)值計(jì)算。浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算是一種特殊的運(yùn)算方法，它采用真值表和邏輯門電路實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)。邏輯運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算是一種基本的運(yùn)算方法，它包括加、減、乘、除等基本運(yùn)算。算術(shù)運(yùn)算運(yùn)算方法和運(yùn)算器03指令系統(tǒng)與匯編語言指令系統(tǒng)的定義指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件能夠直接識別的指令集合，它是計(jì)算機(jī)的基本軟件和硬件之間的接口。指令系統(tǒng)的功能指令系統(tǒng)提供了對各種數(shù)據(jù)和指令的處理能力，包括算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制流程等。指令系統(tǒng)的特點(diǎn)指令系統(tǒng)具有簡明、規(guī)范、易于理解的特點(diǎn)，同時它也反映了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的特性。指令系統(tǒng)的基本概念指令格式與尋址方式指令格式指令格式是指令系統(tǒng)中每條指令的格式，包括操作碼和地址碼兩部分。操作碼指定了指令的操作類型，地址碼則指定了操作數(shù)所在的位置。尋址方式尋址方式是指根據(jù)地址碼確定操作數(shù)所在位置的方式。常見的尋址方式有立即尋址、寄存器尋址、內(nèi)存尋址等。指令集結(jié)構(gòu)指令集結(jié)構(gòu)是指令系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，包括指令集的規(guī)模、指令的編碼方式、尋址方式等。指令分類根據(jù)功能和操作類型的不同，可以將指令分為不同的類型，如算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、控制流程指令等。指令集結(jié)構(gòu)與指令分類匯編語言是一種低級語言，它使用助記符來表示機(jī)器指令，使得編程更加方便。匯編語言的定義匯編語言的語法包括操作碼、操作數(shù)和注釋等部分。操作碼指定了要執(zhí)行的操作類型，操作數(shù)指定了操作數(shù)的值或地址，注釋用于說明代碼的含義。匯編語言的語法匯編語言具有可讀性強(qiáng)、可移植性高、易于編寫和理解等優(yōu)點(diǎn)，因此在嵌入式系統(tǒng)、操作系統(tǒng)等領(lǐng)域的開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。匯編語言的優(yōu)點(diǎn)匯編語言的基本概念與語法04存儲系統(tǒng)與I/O系統(tǒng)存儲系統(tǒng)的定義存儲器的分類存儲器的層次結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)的基本概念存儲系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中用于存儲數(shù)據(jù)和指令的硬件和軟件的集合。根據(jù)存儲器的不同特性，可以分為隨機(jī)存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、高速緩存（Cache）等。存儲器從上到下可以分為寄存器、高速緩存、主存儲器、輔助存儲器等層次，每個層次都有不同的訪問速度和容量。主存儲器的組成主存儲器由大量存儲單元組成，每個單元都有一個唯一的地址。內(nèi)存管理內(nèi)存管理是操作系統(tǒng)對主存儲器的管理，包括內(nèi)存分配、內(nèi)存保護(hù)、內(nèi)存擴(kuò)充等。虛擬內(nèi)存虛擬內(nèi)存是一種內(nèi)存管理技術(shù)，通過將部分硬盤空間映射到內(nèi)存中，實(shí)現(xiàn)大內(nèi)存的假象。主存儲器與內(nèi)存管理01外存儲器包括硬盤、固態(tài)硬盤（SSD）、光盤、U盤等。外存儲器的分類02文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)中負(fù)責(zé)管理文件和目錄的軟件。文件系統(tǒng)的基本概念03文件系統(tǒng)通常采用樹形結(jié)構(gòu)，根目錄是最頂層目錄，其他目錄作為根目錄的子目錄。文件系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)外存儲器與文件系統(tǒng)I/O系統(tǒng)的組成I/O系統(tǒng)由輸入輸出設(shè)備和相關(guān)軟件組成。I/O系統(tǒng)的性能指標(biāo)I/O系統(tǒng)的性能指標(biāo)包括數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)傳輸延遲、數(shù)據(jù)傳輸可靠性等。輸入輸出設(shè)備的分類輸入輸出設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等。I/O系統(tǒng)與輸入輸出設(shè)備05中央處理器與控制單元總結(jié)詞CPU是計(jì)算機(jī)的核心部件，負(fù)責(zé)執(zhí)行指令和處理數(shù)據(jù)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述CPU的基本組成包括運(yùn)算器、控制器和寄存器。運(yùn)算器負(fù)責(zé)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，控制器負(fù)責(zé)控制指令的執(zhí)行順序，寄存器用于存儲數(shù)據(jù)和指令。CPU的主要功能是讀取并執(zhí)行指令，處理數(shù)據(jù)，控制輸入/輸出設(shè)備。CPU的基本組成與功能指令執(zhí)行過程與控制方式指令執(zhí)行過程包括取指、解碼、執(zhí)行和寫回四個階段，控制方式分為硬布線控制和微程序控制。總結(jié)詞指令執(zhí)行過程包括從內(nèi)存中取出指令并存儲在寄存器中，對指令進(jìn)行解碼以確定要執(zhí)行的操作和操作數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)算或操作，最后將結(jié)果寫回到寄存器或內(nèi)存中。控制方式分為硬布線控制和微程序控制。硬布線控制通過邏輯電路實(shí)現(xiàn)控制信號的生成，微程序控制通過微指令實(shí)現(xiàn)控制信號的生成。詳細(xì)描述控制單元是CPU的重要組成部分，負(fù)責(zé)生成并輸出控制信號，控制指令的執(zhí)行順序?？偨Y(jié)詞控制單元的基本組成包括時序系統(tǒng)、控制信號產(chǎn)生器和微程序控制器。時序系統(tǒng)負(fù)責(zé)產(chǎn)生定時信號，控制指令的執(zhí)行順序；控制信號產(chǎn)生器根據(jù)指令和時序信號生成控制信號；微程序控制器通過執(zhí)行微程序來產(chǎn)生控制信號。控制單元的功能是按照指令執(zhí)行流程，依次輸出控制信號，控制運(yùn)算器、內(nèi)存和輸入/輸出設(shè)備等部件的工作。詳細(xì)描述控制單元的基本組成與功能總結(jié)詞控制單元的設(shè)計(jì)方法包括功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和微程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)方式可以采用硬件描述語言或直接用硬件電路實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)描述功能設(shè)計(jì)是確定控制單元應(yīng)具備的功能，邏輯設(shè)