王道考研計組ppt課件目錄CONTENTS計算機組成原理概述計算機系統結構計算機的存儲系統輸入輸出系統計算機組成原理的應用01計算機組成原理概述CHAPTER計算機組成原理的定義計算機組成原理是計算機科學與技術學科中的一門核心課程，主要研究計算機硬件系統的組成和工作原理。它涉及到計算機各個部件如運算器、存儲器、控制器、輸入輸出設備等的邏輯設計和相互之間的聯系。計算機組成原理是計算機專業學生必須掌握的基礎知識，對于理解計算機的工作原理、性能優化以及系統設計等方面具有重要意義。它也是很多計算機相關專業課程的基礎，如操作系統、編譯原理、計算機網絡等。計算機組成原理的重要性計算機系統由硬件系統和軟件系統兩大部分構成。硬件系統包括中央處理器、存儲器、輸入輸出設備等，而軟件系統則包括操作系統、應用程序等。計算機系統的基本構成中，硬件系統是實現計算機功能的物質基礎，而軟件系統則是實現計算機功能的關鍵。兩者相互依存，共同完成計算機的工作任務。計算機系統的基本構成02計算機系統結構CHAPTER指令的格式指令系統中的指令通常由操作碼和操作數組成，操作碼指定要執行的操作，操作數指定操作的對象。指令系統的優化為了提高計算機的性能，需要對指令系統進行優化，如采用精簡指令集、并行處理等技術。指令的分類指令可以分為數據傳輸指令、算術運算指令、邏輯運算指令、控制轉移指令等。指令系統的定義指令系統是計算機硬件與軟件之間的接口，它定義了計算機能夠執行的指令集。計算機的指令系統01020304運算器的功能運算器是計算機中用于執行算術運算和邏輯運算的部件，它能夠完成加、減、乘、除等基本運算。運算器的組成運算器通常由算術邏輯單元（ALU）、寄存器和控制器等組成。運算器的性能指標運算器的性能指標包括吞吐量、延遲時間、精度等。運算器的優化為了提高計算機的性能，需要對運算器進行優化，如采用流水線技術、并行處理等技術。計算機的運算器計算機的控制器控制器的功能控制器是計算機中用于控制計算機各部件協調工作的部件，它能夠按照指令的要求控制計算機的執行流程。控制器的組成控制器通常由指令計數器、指令寄存器、譯碼器、操作控制器等組成。控制器的設計控制器的設計需要考慮到指令系統的特點以及計算機的執行流程，以確保計算機能夠正確、高效地執行指令。控制器的優化為了提高計算機的性能，需要對控制器進行優化，如采用流水線技術、并行處理等技術。存儲器的性能指標存儲器的性能指標包括存取時間、容量、帶寬等。存儲器的功能存儲器是計算機中用于存儲數據和程序的部件，它能夠提供快速的存取速度。存儲器的分類存儲器可以分為內存儲器和外存儲器兩類，內存儲器直接與CPU相連，能夠提供快速的存取速度；外存儲器則用于長期保存大量數據和程序。存儲器的組成存儲器通常由存儲單元陣列、地址寄存器、數據寄存器、讀寫控制器等組成。計算機的存儲器03計算機的存儲系統CHAPTER定義組成特點應用主存儲器01020304主存儲器是計算機中最重要的存儲器之一，用于存儲運行中的程序和數據。主存儲器由RAM（隨機存取存儲器）和ROM（只讀存儲器）組成。主存儲器的特點是存取速度快，但容量較小，價格較高。主存儲器主要用于存放操作系統、應用程序和數據，是計算機中不可或缺的一部分。定義高速緩存是一種特殊的存儲器，用于存儲CPU經常訪問的數據和指令。分類高速緩存分為一級緩存、二級緩存和三級緩存等。工作原理高速緩存通過數據預取技術，將CPU可能訪問的數據預先加載到緩存中，從而加速CPU對數據的訪問速度。作用高速緩存可以顯著提高計算機的性能，因為CPU訪問內存的速度遠低于訪問高速緩存的速度。高速緩存ABCD磁盤存儲器定義磁盤存儲器是一種外部存儲器，用于長期存儲大量數據和程序。特點磁盤存儲器的特點是容量大、價格低、存取速度慢。組成磁盤存儲器由多個磁盤片組成，每個磁盤片可以存儲數據，并通過磁頭進行讀寫操作。應用磁盤存儲器主要用于存放操作系統、應用程序、數據和文件等。ABCD定義固態硬盤是一種基于閃存的存儲器，用于替代傳統的機械硬盤。特點固態硬盤的容量可以很大，同時讀寫速度比傳統機械硬盤更快，但價格相對較高。應用固態硬盤廣泛應用于筆記本電腦、平板電腦和服務器等設備中，可以提高設備的性能和穩定性。工作原理固態硬盤通過閃存芯片進行數據的存儲和讀取，沒有機械運動部件，因此讀寫速度更快，抗震性能更好。固態硬盤04輸入輸出系統CHAPTER這些設備將信息輸入到計算機中，使計算機能夠處理和識別。鍵盤、鼠標、掃描儀、觸摸屏等輸入設備這些設備將計算機處理后的信息以可視或可聽的方式呈現給用戶。顯示器、打印機、音響等輸出設備輸入輸出設備

輸入輸出接口USB接口用于連接各種外設，如U盤、打印機等，具有通用性、高速傳輸等特點。HDMI接口用于連接顯示器，實現高清視頻傳輸。PCIe接口用于高速數據傳輸，如顯卡、聲卡等設備的連接。中斷方式當輸入輸出設備完成一項任務時，通過中斷請求通知CPU進行處理。查詢方式CPU通過不斷查詢輸入輸出設備的狀態，來確定是否進行數據傳輸。直接內存訪問（DMA）方式允許輸入輸出設備直接與內存進行數據傳輸，無需CPU的干預。輸入輸出控制方式03020105計算機組成原理的應用CHAPTER總結詞計算機性能評價是計算機組成原理的重要應用之一，通過對計算機各個部件的性能進行測試和評估，可以了解計算機的性能優劣。詳細描述計算機性能評價主要涉及到計算機組成原理中的運算器、存儲器、輸入輸出設備等各個部件的性能指標，如運算速度、存儲容量、數據傳輸速率等。通過對這些指標的測試和評估，可以了解計算機的性能優劣，為計算機的優化和改進提供依據。計算機性能評價VS計算機體系結構優化是計算機組成原理的另一個重要應用，通過對計算機體系結構的分析和改進，可以提高計算機的性能和效率。詳細描述計算機體系結構優化主要涉及到計算機組成原理中的指令系統、總線、并行處理等方面的知識。通過對這些方面的分析和改進，可以提高計算機的性能和效率，如優化指令系統可以提高程序的執行速度，改進總線結構可以提高數據傳輸的效率等。總結詞計算機體系結構優化總結詞計算機系統設計是計算機組成原理的重要應用之一，通過對計算機系統的整體設計和規劃，可以開發出高效、穩定、可靠的計算機系統。詳細描述計算機系統設計主要