计算机组成原理:存储器与CPU详解

需积分: 31 2 下载量 98 浏览量 更新于2024-07-11 收藏 16.67MB PPT 举报
"该资源是关于计算机组成原理的讲解,主要涵盖了计算机系统的基本概念、硬件结构、存储器、中央处理器(CPU)、控制单元以及相关的实验和考核方式。教材基于唐朔飞的《计算机组成原理》。课程内容包括概论、系统总线、存储器、输入输出系统、计算机的运算方法、指令系统、CPU结构、控制单元的功能和设计,并延伸到FPGA技术和并行程序设计。" 在计算机科学中,计算机组成原理是理解计算机系统内部工作原理的基础。这门课程首先介绍计算机系统的基本概念,包括计算机的硬件和软件部分。硬件通常指计算机的实体部分,如主机和外部设备,而软件则涵盖系统软件(如操作系统、数据库管理系统)和服务性程序,以及应用软件。 存储器是计算机的重要组成部分,分为高速缓冲存储器(Cache)和主存储器(如RAM和ROM)。主存储器又可以细分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM),其中静态RAM速度快但价格高,动态RAM则相对便宜但需要定期刷新。辅助存储器包括磁盘、磁带和光盘,这些非易失性存储设备用于长期存储数据。此外,课程还提到了不同类型的只读存储器,如MROM、PROM、EPROM和EEPROM,它们在编程后不能被修改或可被擦除再编程。 计算机系统的核心是中央处理器(CPU),它负责执行指令和控制计算过程。CPU的结构和功能章节将探讨其内部的算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)。控制单元的功能包括产生执行指令所需的各种控制信号,而其设计则涉及微程序设计和硬布线控制等方法。 系统总线是连接计算机各组件的通信路径,包括数据总线、地址总线和控制总线。输入输出系统(I/O系统)则是计算机与外部设备交互的关键,涉及中断、DMA(直接内存访问)等机制。 此外,课程还介绍了计算机中数的表示和运算方法,包括二进制、八进制、十六进制转换,浮点数表示以及算术和逻辑运算。指令系统和汇编语言编程是理解计算机低级操作的关键,而FPGA技术及Verilog编程则涉及到硬件描述语言和可编程逻辑器件的应用。 最后,课程的考核方式不仅包括卷面考试,还有实验部分,如汇编实验、FPGA实验和并行程序设计实验,以实践操作来巩固理论知识。通过这样的全面学习,学生将能够深入理解计算机系统的工作原理及其组件之间的交互。
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