计算机组织与结构short课件.pptxVIP

算机Short件?存储系统?输入输出系统?计算机组织与结构的发展趋势01算机系计算机系统的基本组成020103硬件软件操作系统包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，是计算机的物理实体。包括系统软件和应用软件，是计算机的程序和数据。是计算机系统的核心软件，负责管理计算机的硬件和软件资源。计算机系统的层次结构硬件层操作系统层应用软件层网络层包括计算机的各种物理部件，如中央处理器、负责管理计算机的硬件和软件资源，提供系统调用接口。包括各种应用程序，如办公软件、图像处理软件等。负责计算机之间的通信和数据传输。存储器和输入输出设备等。计算机系统的性能指标速度可靠性包括CPU速度、内存速度、磁盘速度等，是衡量计算机性能的重要指标。指计算机系统的稳定性和可用性，包括硬件和软件的可靠性。兼容性可扩展性指计算机系统与其他设备和软件的互操作能指计算机系统能够适应未来发展的需求，包括硬件和软件的扩展性。力。02中央理器指令系统指令集架构指令集架构是计算机体系结构中的核心概念，它规定了计算机所能执行的指令集合。不同的指令集架构有不同的特点和适用场景，如x86、ARM等。指令格式指令格式是指令集架构中的重要组成部分，它规定了每条指令的长度、操作码、操作数等内容。了解指令格式有助于更好地理解计算机如何执行指令。指令分类指令可以根据功能和用途分为不同的类型，如算术指令、逻辑指令、控制指令等。不同类型的指令在计算机中执行不同的操作。控制器控制器的作用控制器是计算机中的核心部件之一，它负责控制计算机的各个部件协调工作，按照程序要求完成指令的执行。控制器的组成控制器主要由程序计数器、指令寄存器、解码器、操作控制器等组成。这些部件协同工作，确保计算机能够按照程序要求正确地执行指令。控制器的实现方式控制器的实现方式有多种，如硬布线控制、微程序控制等。不同的实现方式有不同的优缺点，适用于不同的应用场景。运算器运算器的作用运算器的性能指标运算器是计算机中负责进行算术运算和逻辑运算的部件，它能够执行加、减、乘、除等基本算术运算以及与、或、非等逻辑运算。运算器的性能指标包括运算速度、精度、字长等。了解这些指标有助于更好地选择和评估不同运算器之间的优劣。运算器的组成运算器主要由算术逻辑单元（ALU）、累加器、暂存器等组成。这些部件协同工作，完成各种运算操作。CPU的性能指标CPU时钟频率二级缓存容量字长指令集指令集是CPU所能执行的指令集合，不同的指令集会影响CPU的处理能力和适用场景。如x86指令集广泛应用于PC和服务器领域，而ARM指令集则广泛应用于移动设备和嵌入式系统领域。CPU时钟频率是指CPU每秒钟执行的时钟周期数，它直接影响计算机的处理速度。时钟频率越高，计算机的处理速度越快。二级缓存容量是指CPU内部用于存储数据和指令的缓存容量。较大的二级缓存容量可以减少CPU访问内存的次数，提高处理速度。字长是指CPU一次能够处理的二进制位数。字长越长，CPU能够同时处理的数据量越大，处理能力越强。03存系存储器的分类主存储器辅助存储器高速缓存用于存储当前运行程序和数据，具有读写速度快、容量较小、价格较贵的特点。用于存储大量数据和程序，具有容量大、价格便宜、读写速度慢的特点。用于存储CPU经常访问的数据，具有读写速度快、容量较小、价格昂贵的特点。主存储器RAM（随机存取存储器）可随时读写，速度较快，但断电后数据会丢失。ROM（只读存储器）只能读取数据，不能写入数据，断电后数据不会丢失。辅助存储器光盘包括CD、DVD等，容量较大，价格便宜，读写速度较慢。硬盘具有容量大、价格便宜、读写速度慢的特点，是计算机的主要存储设备。磁带容量大、价格便宜，但读写速度较慢。高速缓存L1缓存直接集成在CPU内部，速度最快，容量较小。L2缓存位于CPU和主存储器之间，速度较快，容量比L1缓存大。L3缓存位于CPU和内存之间，容量最大，速度较慢。04出系输入输出设备的分类输入设备键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪、摄像头等，用于将用户输入的数据传输给计算机。输出设备显示器、打印机、音响等，用于将计算机处理后的数据以可视或可听的方式呈现给用户。输入输出接口输入接口USB、HDMI、VGA等，用于连接输入输出设备与计算机之间的数据传输。输出接口HDMI、VGA、DVI等，用于连接显示设备与计算机之间的数据传输。输入输出控制方式程序查询方式在程序中明确指定输入输出设备的操作顺序，通过循环查询方式检查设备是否准备好数据或是否已完成数据传输。中断方式当输入输出设备准备好数据或已完成数据传输时，通过中断请求通知CPU，CPU响应中断并执行相应的中断服务程序进行数据传输。DMA（DirectMemoryAccess）方式通过硬件实现直接内存访问，无需CPU的干预即可完成数据传输。05算机的并行处理技术总结