计算机组成原理课程论文`.docVIP

合肥学院 课 程 论 文 题 目 系 部 计算机科学与技术 专 业 计算机科学与技术 班 级 11级计本（3）班 学生姓名 朱鹏飞 指导教师 张向东 2013 年 6 月 6 日 计算机组成原理中控制单元的设计研究 【内容摘要】 本文先是从总体上介绍计算机组成中的五大计本部件各自的结构与功能实现；接着是重点研究控制单元的工作原理，这就像是人脑的核心部分，针对实现的功能的不同而设计相应的物理组成以及这些实际构件之间的逻辑工作过程。对于计算机某一功能的实现，可以采用不同的方式，具体应用具体对待，这样才能使得性价比等性能达到最佳效果。 【关键词】 1.计算机组成 2.工作原理 3.控制单元 4.设计 【正文】 一、计算机组成原理课程综述 计算机组成原理这门课程主要是设计计算机的组成结构，从而来实现计算机体系结构中的功能。课程首先是从总体上论述了这门课程的主要内容，然后，由表及里、层层递进地叙述计算机中的五大部件（总线系统、存储系统、输入输出系统、中央处理器）的构造及其功能；其次，介绍了计算机的指令系统，通过对指令的设计来实现相应的逻辑功能；最后是深度介绍计算机的中央控制单元的功能及其指令系统、控制单元的设计原理和设计方法。这样，使得我们不仅能从宏观上了解计算机的组成结构，而且还能够从微观上理解计算机实现相应功能而进行的操作。 《计算机组成原理》看起来是和实际当中用高级语言来编写程序是没有多大的关系，但其实不是这样的。计算机组成原理讲解的是计算的内部构造，以及不同的逻辑部件之间的相互协作，共同实现某一特定的功能。通过学习《计算机组成原理》这门课，让我们能够对计算机有一个从宏观到微观的全面了解，这样在以后的程序设计当中，可以根据计算机的组成原理来设计更加高效、高安全性的算法来求解实际当中的问题。还有一个重要的作用就是能够帮助我们快速检查程序可能出现的错误。例如，我们我可以考虑到数据在计算机中存放的范围来判断在边写程序进行运算时能否达到需要的精确度和是否会有溢出产生。 二、课程主要内容和基本原理 本书分为四篇： 第一篇介绍的是计算机的基本组成，这里的主要内容是五大功能部件相互之间的协调工作原理；另一个就是要对计算机系统才用分层的设计的思想，以及这样设计的要达到的目的。接着，介绍的是计算机的发展史，从第一台电子计算机的出现到现代的计算机，由于晶体管、大规模集成电路的产生，计算机的体积大大减小，但是功能却提高了很多倍。 第二篇是分别对计算机组成中的五大功能部件进行详细的介绍。 在总线系统中，首先是分析了“为什么要引入‘总线’这样一个概念？”。引入总线的作用就是在系统的各个部件之间实现互联，用来传递地址、数据、控制信号等多种信息。接着，根据不同的分类原则对总线进行了，例如，根据不同的作用，将系统总线分成了数据总线、地址总线、控制总线。通过对总线性能的研究，可以根据不同的情况选用不同的总线，以达到资源和性能之间的平衡。为了使总线能够有条不紊的工作，就要用一定的方式对这些总线进行准确的控制。为了解决这样一个问题，要从两个方面着手，一是总线判优控制问题，这样有两大类，一类是集中式，包含链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式；一类是分布式，包含自举分布式和冲突检测分布式。另一个是总线的通信控制方式，主要有同步通信、异步通信、半同步通信和分离式通信这四种方式。 接着介绍的就是存储器，在这方面主要是根据存储器的类别来分别介绍的。在主存这方面主要介绍的是随机存储器，包含了随机存储器的结构特点，工作原理，存储容量等问题；在缓存方面，主要介绍缓存引入的背景，以及缓存如何实现主存与辅存之间速度不同步的问题，同时介绍了主存与Cache之间是如何实现地址映射的（有三种方式：直接相联地址映射、全相联地址映射、组相联地址映射）。最后，介绍了不同类型的辅存，包括磁盘、磁带、光盘等，有容量、价格与存储速度之间三者之间的关系。 再接着介绍的就是输入输出系统，主要是分析了I/O设备与主机之间进行信息交换的三种控制方式，即：程序查询、中断和DMA方式，以及这些接口的功能和组成实现，在这里也相应的介绍了一些现在常用的I/O设备的功能及其特性。 第三篇介绍的是中央处理器，首先是介绍在计算机中是如何控制实现基本的算术、逻辑运算，指令系统，CPU的结构和功能。 在计算机的运算方法这章中介绍的是定点数、浮点数的运算方法，包括移位运算、加减乘除四则运算，同时为了实现这些运算所需要的硬件的结构与组成。最后介绍的是算术逻辑单元，主要是ALU算术逻辑单元的电路的工作原理以及实现相应的运算原理需要的电路结构，为了对运算速度的改进，通过对进位过程的分析设计快速进位链，例如，利用多重跳跃进位链的方式实现快速进位。 在指令系统这章，讨论的主要是机器指令的