第二章计算机组成原理要点分析.ppt

本章常考知识点： 计算机系统的组成 CPU的结构及其性能 主板、芯片组与BIOS的结构及原理 内存储器的分类，其中高速缓冲存储器和主存是重点 总线的组成及其性能和标准 基本输入/输出设备的I/O接口类型 基本输入/输出设备的结构、性能及其参数 硬盘存储器工作原理、性能及其参数，光盘存储器分类 1、计算机的组成与分类 1.1 计算机的发展和作用（了解） 1.2 计算机的组成 计算机系统包括：硬件系统和软件系统。 硬件系统遵循冯?诺依曼提出的存储程序控制(存储程序与程序控制)的原理，由五部分构成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。下图是计算机的硬件组成示意图，也称计算机的五大部件。 五大部件中，CPU、内存储器、总线等构成了计算机的主机；外存储器、输入设备、输出设备构成了计算机的外围设备，简称外设。 “存储程序控制”设计思想指：计算机采用存储程序的方式工作，程序由指令和数据组成。将编好的程序送入内存储器中，然后启动计算机工作，在此之后，计算机无需操作人员干预就能自动逐条取出指令，分析指令和执行指令。 例1：一个完整的计算机系统应包括 。 A.主机及外部设备 (2006单选)  B.机箱、键盘、显示器、及打印设备 C.硬件系统和软件系统  D.中央处理器、存储器及外部设备 1.3 计算机分类 按内部逻辑结构分为：单处理机、多处理机(并行机)。 按字长可分为：16位机、32位机或64位机等。 按计算机的性能、用途和价格分为：巨型计算机、大型计算机、小型计算机、个人计算机。个人计算机(PC机或微机)有：台式机、笔记本、工作站。工作站具有高速运算能力和强大的图形处理功能，通常运行UNIX操作系统，特别适合于工程与产品设计使用。 1.4 微处理器和嵌入式计算机 （了解） 微处理器通常指使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的处理器。 嵌入式计算机（微控制器）是一种把微处理器、存储器、输入/输出接口电路等都集成在单块芯片上的大规模集成电路(也叫单片机)。应用于掌上PDA、电视机顶盒、自动售货机、全自动洗衣机等 例2：计算机的分类方法有多种，按照计算机的性能、用途和价格分，台式机和便携机属于 。  (单选) A.巨型计算机 B.大型计算机  C.小型计算机 D.个人计算机 例3：基于冯?诺依曼提出的存储程序控制原理的计算机系统，其硬件基本结构包括： 、控制器、存储器、输入设备和输出设备。（2005单选）A. 显示器 B. 运算器 C. 磁盘驱动器 D. 键盘 2、CPU结构和原理 2.1 CPU的结构 CPU主要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成 。 运算器：对数据进行各种算术运算和逻辑运算。运算器由2个处理整数的算术逻辑部件（ALU）和1个处理实数的浮点运算器组成，它们可以同时进行整数和实数的运算。 控制器：用来取指令，解释指令的含义(指令译码)产生控制其它部件的操作控制信号，记录内部状态。 寄存器组：临时存放参加运算的数据和得到的中间结果，由几十个寄存器组成。 2.2 指令系统 指令是对计算机进行程序控制的最小单位。采用二进制位表示，规定计算机执行什么操作。指令一般由操作码和操作数地址两部分组成： 操作码：指出CPU应执行何种操作的一个命令词，例如：加、减、乘、除等。 操作数：指出该指令所操作（处理）的数据或者数据所在位置。 指令系统：CPU所能执行的所有的指令的集合称为计算机的指令系统或指令组，有数以百计的不同指令。 指令常识：由于每种类型的CPU都有自己的指令系统，因此，某一类计算机的可执行程序代码未必能在其他计算机上运行，这个问题称为计算机指令系统的“兼容性”问题。同一公司的CPU产品通常“向下兼容”。 指令在计算机中的执行过程： 取指令：CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器。 指令译码：指令寄存器中的指令经过译码，决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里。 根据操作数的位置从存储器取得操作数。 运算器按照指令操作码的要求，对操作数完成规定的运算处理，并根据运算结果修改或设置处理器的一些状态标志。 把运算结果保存到指定的寄存器，需要时把结果从寄存器保存到内存单元。 修改指令计数器，决定下一条指令的地址。 2.3 CPU的性能指标 计算机的性能很大程度上是由CPU决定的。CPU的运算速度与CPU的工作频率、cache容量、指令系统、运算器的逻辑结构等都有关系。 CPU的工作频率： 主频：是CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作