第5章計(jì)算機(jī)部件

1、計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件本章討論的主要問(wèn)題是：本章討論的主要問(wèn)題是： 1. 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)以存儲(chǔ)器為核心，如何評(píng)價(jià)存儲(chǔ)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)以存儲(chǔ)器為核心，如何評(píng)價(jià)存儲(chǔ)器的性能？存儲(chǔ)器系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)是什么？如何理解內(nèi)存？器的性能？存儲(chǔ)器系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)是什么？如何理解內(nèi)存？ 2. 處理器的主要工作是執(zhí)行程序，處理器是如何工作的？處理器的主要工作是執(zhí)行程序，處理器是如何工作的？ 3. 輸入輸入/輸出設(shè)備的作用是什么？都有哪些常用輸入輸出設(shè)備的作用是什么？都有哪些常用輸入/輸出輸出設(shè)備？設(shè)備？計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院情景

2、問(wèn)題情景問(wèn)題計(jì)算機(jī)的基本配置計(jì)算機(jī)的基本配置 你使用過(guò)的計(jì)算機(jī)的具體配置是什么？你使用過(guò)的計(jì)算機(jī)的具體配置是什么？雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)有了很大變化，但是組成計(jì)算機(jī)的基本部雖然計(jì)算機(jī)技術(shù)有了很大變化，但是組成計(jì)算機(jī)的基本部件仍然是處理器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。件仍然是處理器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器馮馮諾伊曼體系結(jié)構(gòu)諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器 輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備 外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器程序程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存數(shù)存數(shù)取數(shù)取數(shù)輸輸入入命命令令輸輸出出命命令令取取數(shù)數(shù)存存數(shù)數(shù)存存取取命命令令取取指指令令

3、運(yùn)運(yùn)算算命命令令運(yùn)運(yùn)算算狀狀態(tài)態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)交換交換計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)：存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)：（1）存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息總量。：存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息總量。（2）存取速度：用）存取速度：用存取時(shí)間存取時(shí)間（CPU發(fā)出有效存儲(chǔ)地址啟動(dòng)發(fā)出有效存儲(chǔ)地址啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器讀一次存儲(chǔ)器讀/寫操作，到讀寫操作，到讀/寫操作完成所經(jīng)歷的時(shí)間）寫操作完成所經(jīng)歷的時(shí)間）和和存取周期存取周期（連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器讀（連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的存儲(chǔ)器讀/寫操作所需寫操作所需的最小時(shí)間間隔）兩個(gè)參數(shù)來(lái)衡量。的最

4、小時(shí)間間隔）兩個(gè)參數(shù)來(lái)衡量。（3）每位價(jià)格：存儲(chǔ)器的價(jià)格與存儲(chǔ)容量的比。）每位價(jià)格：存儲(chǔ)器的價(jià)格與存儲(chǔ)容量的比。 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu) 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器也稱為也稱為內(nèi)存內(nèi)存或或主存主存，它直接與，它直接與CPU相連，存儲(chǔ)容量相連，存儲(chǔ)容量較小，但存取速度較快，用于保存正在使用（或經(jīng)常使用）較小，但存取速度

5、較快，用于保存正在使用（或經(jīng)常使用）的程序和數(shù)據(jù)。的程序和數(shù)據(jù)。 000000000000000111111101111111101111111111100011100011011110100000110010 地址地址存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元的信息的信息存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元是可管理的最小單位，是可管理的最小單位，典型的存儲(chǔ)單元是一個(gè)字節(jié)。典型的存儲(chǔ)單元是一個(gè)字節(jié)。存儲(chǔ)單元的編號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的編號(hào)稱為地址地址，一般，一般從從0開始連續(xù)編號(hào)。開始連續(xù)編號(hào)。計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院11100011100011011110100000110010000000000000000

6、1111111011111111011111111內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器將內(nèi)存與賓館的房間進(jìn)行類比：將內(nèi)存與賓館的房間進(jìn)行類比：位位床位床位一個(gè)二進(jìn)制位可以存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制數(shù)一個(gè)二進(jìn)制位可以存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制數(shù) 一張床可以容納一個(gè)人一張床可以容納一個(gè)人存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元房間房間內(nèi)存地址內(nèi)存地址房間號(hào)房間號(hào)內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量床位總數(shù)。床位總數(shù)。計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院1010101000110010內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器000000000000000111111101111111101111111111

7、100011100011011110100000110010向存儲(chǔ)器里存入信息也稱為向存儲(chǔ)器里存入信息也稱為寫入寫入，寫入的新內(nèi)容覆蓋了原，寫入的新內(nèi)容覆蓋了原來(lái)的舊內(nèi)容；從存儲(chǔ)器里取出信息也稱為來(lái)的舊內(nèi)容；從存儲(chǔ)器里取出信息也稱為讀出讀出，信息讀出，信息讀出后并不破壞原來(lái)存儲(chǔ)的內(nèi)容，因此，信息可以重復(fù)取出。后并不破壞原來(lái)存儲(chǔ)的內(nèi)容，因此，信息可以重復(fù)取出。 存儲(chǔ)位不能是空的，必須存存儲(chǔ)位不能是空的，必須存放放0或或1，換言之，任意時(shí)刻，換言之，任意時(shí)刻存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都不能是空存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都不能是空的，一定是的，一定是0和和1的編碼。的編碼。 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院數(shù)據(jù)

8、和操作數(shù)據(jù)的指令在邏輯上是相同的，它們存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的指令在邏輯上是相同的，它們存儲(chǔ)在相同的地方在相同的地方內(nèi)存。內(nèi)存。 表示什么？表示什么？000000000000000111111101111111101111111111100011100011011110100000110010內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器可能是用于計(jì)算的數(shù)值數(shù)據(jù)，可可能是用于計(jì)算的數(shù)值數(shù)據(jù)，可能是表示文本字符的編碼，可能能是表示文本字符的編碼，可能是圖像的一部分，也可能是操作是圖像的一部分，也可能是操作數(shù)據(jù)的指令。如果沒(méi)有明確的上數(shù)據(jù)的指令。如果沒(méi)有明確的上下文環(huán)境，我們無(wú)法正確

9、回答這下文環(huán)境，我們無(wú)法正確回答這個(gè)問(wèn)題。個(gè)問(wèn)題。 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院n 內(nèi)存儲(chǔ)器有兩種：隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器有兩種：隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器ROM。n 隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM又稱為易失性存儲(chǔ)器，又稱為易失性存儲(chǔ)器， RAM保存的信息保存的信息在斷電后就會(huì)消失。在斷電后就會(huì)消失。n 只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM又稱為非易失性存儲(chǔ)器，一般情況下，又稱為非易失性存儲(chǔ)器，一般情況下，ROM中的信息是固化的，計(jì)算機(jī)只能從中的信息是固化的，計(jì)算機(jī)只能從ROM中讀取信息，中讀取信息，如如BIOS。n 內(nèi)存儲(chǔ)器大部分是內(nèi)存儲(chǔ)器大部分是RAM ，RAM是內(nèi)存性能的決定

10、性因素。是內(nèi)存性能的決定性因素。 內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院n 外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器也稱為輔助存儲(chǔ)器（或簡(jiǎn)稱也稱為輔助存儲(chǔ)器（或簡(jiǎn)稱外存外存、輔存輔存），它只），它只能和內(nèi)存儲(chǔ)器交換信息，在脫機(jī)狀態(tài)下不能被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能和內(nèi)存儲(chǔ)器交換信息，在脫機(jī)狀態(tài)下不能被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部件直接訪問(wèn)。其他部件直接訪問(wèn)。n 外存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量大，但存取速度較慢，一般用來(lái)存放外存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量大，但存取速度較慢，一般用來(lái)存放大量暫時(shí)不用的數(shù)據(jù)和程序，需要時(shí)，可以成批地和內(nèi)存儲(chǔ)大量暫時(shí)不用的數(shù)據(jù)和程序，需要時(shí)，可以成批地和內(nèi)存儲(chǔ)器進(jìn)行信

11、息交換。器進(jìn)行信息交換。外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器聯(lián)機(jī)（聯(lián)機(jī)（on-line）意味著設(shè)備已經(jīng)與計(jì)算機(jī)相連，不需要人的干意味著設(shè)備已經(jīng)與計(jì)算機(jī)相連，不需要人的干預(yù)就可以使用；預(yù)就可以使用；脫機(jī)（脫機(jī)（off-line）意味著設(shè)備在被計(jì)算機(jī)使用之意味著設(shè)備在被計(jì)算機(jī)使用之前需要人的干預(yù)前需要人的干預(yù)或許需要將這個(gè)設(shè)備接通電源，或許需要或許需要將這個(gè)設(shè)備接通電源，或許需要將這個(gè)設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連接。將這個(gè)設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連接。計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院常用的外存儲(chǔ)器有磁帶、硬盤、光盤、優(yōu)盤、移動(dòng)硬盤等。常用的外存儲(chǔ)器有磁帶、硬盤、光盤、優(yōu)盤、移動(dòng)硬

12、盤等。外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器 n 隨著硬件制造水平不斷提高，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量越來(lái)越大，隨著硬件制造水平不斷提高，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量越來(lái)越大，速度越來(lái)越快，但內(nèi)存的存取速度與速度越來(lái)越快，但內(nèi)存的存取速度與CPU的處理速度相比仍有的處理速度相比仍有很大差距。很大差距。 n高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱緩存緩存）介于內(nèi)存和）介于內(nèi)存和CPU之間，之間，位置可以在位置可以在CPU芯片的內(nèi)部，也可以在芯片的內(nèi)部，也可以在CPU芯片的外部。芯片的外部。n Cache的存取

13、速度比內(nèi)存快，但價(jià)格昂貴，能夠以接近的存取速度比內(nèi)存快，但價(jià)格昂貴，能夠以接近CPU的速度向的速度向CPU提供程序指令和數(shù)據(jù)。提供程序指令和數(shù)據(jù)。 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院高速緩沖存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器 高速緩沖存儲(chǔ)技術(shù)基于高速緩沖存儲(chǔ)技術(shù)基于程序執(zhí)行的局部性原理程序執(zhí)行的局部性原理（程序的執(zhí)行（程序的執(zhí)行在一段時(shí)間內(nèi)總是集中在程序代碼的一個(gè)小范圍內(nèi)）。因此在一段時(shí)間內(nèi)總是集中在程序代碼的一個(gè)小范圍內(nèi)）。因此當(dāng)當(dāng)CPU讀取內(nèi)存中某一地址的指令時(shí)，計(jì)算機(jī)就自動(dòng)地將與讀取內(nèi)存中某一地址的指令時(shí)，計(jì)算機(jī)就自動(dòng)地將與該地址相近的一段代碼

14、從內(nèi)存?zhèn)魉偷骄彺嬷?。該地址相近的一段代碼從內(nèi)存?zhèn)魉偷骄彺嬷小?內(nèi) 存CPUCache 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院總線總線：計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸指令、數(shù)據(jù)和各種控制信息的公共信：計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸指令、數(shù)據(jù)和各種控制信息的公共信息通道，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的骨架。計(jì)算機(jī)的各部件通過(guò)總線連息通道，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的骨架。計(jì)算機(jī)的各部件通過(guò)總線連接在一起。接在一起。從物理角度看，總線就是一組電導(dǎo)線，這組電導(dǎo)線直接印從物理角度看，總線就是一組電導(dǎo)線，這組電導(dǎo)線直接印制在電路板上延伸到各個(gè)部件。制在電路板上延伸到各個(gè)部件?？偩€總線第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算

15、機(jī)部件CPU總線寬度總線寬度計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院n運(yùn)算器運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（又稱算術(shù)邏輯單元（Arithmetic Logic Unit, ALU），），是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的部件。是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的部件。n計(jì)算機(jī)所做的每一件事情都是一系列極其簡(jiǎn)單而又極其快速計(jì)算機(jī)所做的每一件事情都是一系列極其簡(jiǎn)單而又極其快速的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的結(jié)果。的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的結(jié)果。n運(yùn)算器在控制器的控制下完成對(duì)二進(jìn)制數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算器在控制器的控制下完成對(duì)二進(jìn)制數(shù)的加、減、乘、除等基本算術(shù)運(yùn)算和與、或、非等基本邏輯運(yùn)算。等基本算術(shù)運(yùn)算和與、或、非等基本邏輯運(yùn)算

16、。n運(yùn)算器主要由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件和寄存器組成。運(yùn)算器主要由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件和寄存器組成。n算術(shù)邏輯運(yùn)算部件算術(shù)邏輯運(yùn)算部件是可以執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的邏輯電是可以執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的邏輯電路，具體執(zhí)行哪一種運(yùn)算則由控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)決定。路，具體執(zhí)行哪一種運(yùn)算則由控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)決定。n寄存器寄存器用來(lái)保存算術(shù)邏輯運(yùn)算部件正在處理的數(shù)據(jù)，運(yùn)算結(jié)用來(lái)保存算術(shù)邏輯運(yùn)算部件正在處理的數(shù)據(jù)，運(yùn)算結(jié)果可以暫存在寄存器中，也可以送到指定的內(nèi)存單元中。果可以暫存在寄存器中，也可以送到指定的內(nèi)存單元中。 運(yùn)算器運(yùn)算器 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工

17、業(yè)學(xué)院n運(yùn)算器一次能處理數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)稱為運(yùn)算器一次能處理數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)稱為字字（word），），一個(gè)字所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為一個(gè)字所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為字長(zhǎng)字長(zhǎng)。n字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)的處理能力就越強(qiáng)。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)的處理能力就越強(qiáng)。n一般來(lái)說(shuō)：一般來(lái)說(shuō)： 大型機(jī)字長(zhǎng)在大型機(jī)字長(zhǎng)在128256之間；之間； 小型機(jī)字長(zhǎng)在小型機(jī)字長(zhǎng)在64128之間；之間； 微型機(jī)字長(zhǎng)在微型機(jī)字長(zhǎng)在3264之間。之間。 運(yùn)算器運(yùn)算器 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院n程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器用來(lái)對(duì)程序中的指令進(jìn)行計(jì)數(shù)，使得控制器用來(lái)對(duì)程序中的指令進(jìn)行計(jì)數(shù)，使得控制器能夠

18、依次讀取指令；能夠依次讀取指令；n指令寄存器指令寄存器在指令執(zhí)行期間暫存正在執(zhí)行的指令；在指令執(zhí)行期間暫存正在執(zhí)行的指令；n指令譯碼器指令譯碼器用來(lái)識(shí)別指令的功能，分析指令的操作要求，用來(lái)識(shí)別指令的功能，分析指令的操作要求，將指令翻譯成控制信號(hào)；將指令翻譯成控制信號(hào)；n時(shí)序控制電路時(shí)序控制電路用來(lái)生成時(shí)序信號(hào)，以協(xié)調(diào)在指令執(zhí)行周用來(lái)生成時(shí)序信號(hào)，以協(xié)調(diào)在指令執(zhí)行周期內(nèi)各部件的工作；期內(nèi)各部件的工作；n微操作控制電路微操作控制電路用來(lái)產(chǎn)生各種控制操作命令。用來(lái)產(chǎn)生各種控制操作命令。控制器的基本構(gòu)成控制器的基本構(gòu)成 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)

19、學(xué)院微操作命令微操作命令 下一條指令的地址下一條指令的地址指令寄存器指令寄存器 操作碼操作碼 地址碼地址碼時(shí)序控制電路時(shí)序控制電路指令譯碼器指令譯碼器 微程序控制電路微程序控制電路來(lái)自于內(nèi)存的指令來(lái)自于內(nèi)存的指令地址形成電路地址形成電路操作數(shù)地址操作數(shù)地址程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器1控制器的基本構(gòu)成控制器的基本構(gòu)成 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院指令的執(zhí)行過(guò)程指令的執(zhí)行過(guò)程 控制器控制器 （2）分析指令）分析指令 （1）取指令）取指令讀取讀取運(yùn)算器運(yùn)算器（3）執(zhí)行指令）執(zhí)行指令執(zhí)行執(zhí)行內(nèi)內(nèi) 存存譯碼譯碼第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU

20、如何啟動(dòng)一個(gè)程序的執(zhí)行？如何啟動(dòng)一個(gè)程序的執(zhí)行？ 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院程序的執(zhí)行過(guò)程程序的執(zhí)行過(guò)程 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU例例5.3 假設(shè)要把存放在地址為假設(shè)要把存放在地址為6A和和6C的存儲(chǔ)單元中的數(shù)相的存儲(chǔ)單元中的數(shù)相加，結(jié)果存放在地址為加，結(jié)果存放在地址為6E的存儲(chǔ)單元中，的存儲(chǔ)單元中， 指令編碼指令編碼 含義含義 156A 把地址為把地址為6A的存儲(chǔ)單元中的數(shù)取出裝入寄存器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)取出裝入寄存器 5 166C 把地址為把地址為6C的存儲(chǔ)單元中的數(shù)取出裝入寄存器的存儲(chǔ)單元中的數(shù)取出裝入寄存器 6 5056 把寄存器把寄存器 5 和和 6

21、 的數(shù)相加，結(jié)果存入寄存器的數(shù)相加，結(jié)果存入寄存器 0 306E 把寄存器把寄存器 0 中的數(shù)存放到地址為中的數(shù)存放到地址為6E的存儲(chǔ)單元中的存儲(chǔ)單元中 C000 停止停止計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院?jiǎn)?dòng)程序：將該程序啟動(dòng)程序：將該程序裝入內(nèi)存裝入內(nèi)存中，并且把程序的第一條指令中，并且把程序的第一條指令所在的地址放在程序計(jì)數(shù)器中，從而所在的地址放在程序計(jì)數(shù)器中，從而啟動(dòng)該程序啟動(dòng)該程序的執(zhí)行。的執(zhí)行。程序的執(zhí)行過(guò)程程序的執(zhí)行過(guò)程 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院控制器開始一個(gè)機(jī)器周期，首先執(zhí)行控制器開始一個(gè)機(jī)器周期，首先執(zhí)行

22、取指令取指令， 把存放在地址把存放在地址A0的指令取出并送入的指令取出并送入指令寄存器指令寄存器， 并預(yù)置并預(yù)置程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器為下一為下一條指令的地址。條指令的地址。程序的執(zhí)行過(guò)程程序的執(zhí)行過(guò)程 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院其次，控制器其次，控制器分析指令分析指令寄存器中的指令為傳送操作；寄存器中的指令為傳送操作；再次，控制器再次，控制器執(zhí)行指令執(zhí)行指令完成把地址為完成把地址為6A的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)取到寄存器取到寄存器 5 中。中。 程序的執(zhí)行過(guò)程程序的執(zhí)行過(guò)程 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)

23、導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院然后，控制器開始然后，控制器開始下一個(gè)機(jī)器周期下一個(gè)機(jī)器周期，直到執(zhí)行停機(jī)指令。，直到執(zhí)行停機(jī)指令。 程序的執(zhí)行過(guò)程程序的執(zhí)行過(guò)程 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPU計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院給程序計(jì)數(shù)器置初值給程序計(jì)數(shù)器置初值A(chǔ)1，會(huì)如何執(zhí)行？，會(huì)如何執(zhí)行？程序的執(zhí)行過(guò)程程序的執(zhí)行過(guò)程 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件CPUCPU只會(huì)忠實(shí)地執(zhí)行命令，這也是計(jì)算機(jī)病毒、木馬、黑客只會(huì)忠實(shí)地執(zhí)行命令，這也是計(jì)算機(jī)病毒、木馬、黑客存在的根源。存在的根源。計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院n總體上講，輸入設(shè)備接收來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)和

24、程序并轉(zhuǎn)換總體上講，輸入設(shè)備接收來(lái)自用戶的數(shù)據(jù)和程序并轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制形式。為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制形式。n由于現(xiàn)實(shí)世界信息的形式各種各樣，因此需要設(shè)計(jì)各種由于現(xiàn)實(shí)世界信息的形式各種各樣，因此需要設(shè)計(jì)各種輸入設(shè)備把這些多樣的信息數(shù)字化。輸入設(shè)備把這些多樣的信息數(shù)字化。輸入設(shè)備輸入設(shè)備 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院觸摸屏觸摸屏鼠標(biāo)鼠標(biāo)手寫輸入手寫輸入游戲桿游戲桿輸入設(shè)備輸入設(shè)備 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院掃描儀掃描儀條形碼讀入與

25、條形碼讀入與光學(xué)符號(hào)識(shí)別光學(xué)符號(hào)識(shí)別數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī)光學(xué)字符識(shí)別光學(xué)字符識(shí)別輸入設(shè)備輸入設(shè)備 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院n總體上講，輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成總體上講，輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成人們可以理解的形式提供給用戶。人們可以理解的形式提供給用戶。n輸出設(shè)備可以分為兩類：軟拷貝和硬拷貝。輸出設(shè)備可以分為兩類：軟拷貝和硬拷貝。n軟拷貝軟拷貝是臨時(shí)性的，沒(méi)有實(shí)體性的東西留下來(lái)，例如在是臨時(shí)性的，沒(méi)有實(shí)體性的東西留下來(lái)，例如在顯示器上看到的文章或電影；顯示器上看到的文章或電影；n硬拷貝硬拷貝

26、是可以觸摸和攜帶的，通常是以紙張等形式保留是可以觸摸和攜帶的，通常是以紙張等形式保留下來(lái)。例如用打印機(jī)把文檔打印出來(lái)。下來(lái)。例如用打印機(jī)把文檔打印出來(lái)。輸出設(shè)備輸出設(shè)備 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院輸出設(shè)備輸出設(shè)備 第第 5 章章 計(jì)算機(jī)部件計(jì)算機(jī)部件輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論導(dǎo)論成都工業(yè)學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院n 接口的作用：接口的作用：協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)主機(jī)與外部設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸速度的差異。主機(jī)與外部設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸速度的差異。n 接口接口：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩個(gè)硬件設(shè)備之間的邏輯電路，是各組：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中兩個(gè)硬件設(shè)備之間的邏輯電路，是各組成部分之間進(jìn)行信息交換的功能部件。成部分之間進(jìn)行信息交換的功能部件。 輸入輸入/輸出接口輸出接口外設(shè)外設(shè)主機(jī)主機(jī)I/O接口接口外設(shè)識(shí)別外設(shè)識(shí)別 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)/命令命令/狀態(tài)狀態(tài)地址信息地址信息數(shù)據(jù)（