計算機(jī)組成原理為題的論文

　　加強(qiáng)計算機(jī)專業(yè)的實驗教學(xué)已經(jīng)成為共識，教指委的專業(yè)規(guī)范將計算機(jī)原理實驗列為典型的必須的實驗，并提高了課時數(shù)。實驗將使學(xué)生掌握計算機(jī)硬件設(shè)計、調(diào)試和運行維護(hù)等多方面的技能，訓(xùn)練學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力以及認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的計算機(jī)組成原理為題的論文，希望大家喜歡!

　　計算機(jī)組成原理為題的論文篇一

　　《淺述計算機(jī)組成原理》

　　【內(nèi)容摘要】：本論文主要在課程的學(xué)習(xí)上作一些討論。該課程主要介紹計算機(jī)硬件的結(jié)構(gòu)與基本原理和計算機(jī)系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。課程主要研究CPU、主存儲器、I/0接口和輸入/輸出以及總線的結(jié)構(gòu)和功能。使學(xué)生建立計算機(jī)系統(tǒng)的概念，深入了解計算機(jī)的工作原理，掌握計算機(jī)組織與實現(xiàn)的技術(shù)和方法，以及計算機(jī)系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計的方法，從而為計算機(jī)專業(yè)其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

　　【關(guān)鍵詞】：課程概述、計算機(jī)系統(tǒng)、CPU、控制單元

　　【課程綜述】：計算機(jī)組成原理是計算機(jī)應(yīng)用和計算機(jī)軟件專業(yè)以及其他相關(guān)專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，它主要討論計算機(jī)各組成部件的基本概念、基本結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計方法。組成原理是計算機(jī)類專業(yè)的一門主干必修課程，主要內(nèi)容有：(1)對計算機(jī)的發(fā)展、應(yīng)用和特性作的概述，并簡單介紹了計算機(jī)系統(tǒng)的硬件、軟件及計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu);(2)系統(tǒng)總線，介紹了三種總線結(jié)構(gòu)及接口的概念，總線控制的三種方式和通信的兩種方式;(3)存儲系統(tǒng)，主要介紹半導(dǎo)體存儲器工作原理、尋址方式、與CPU的互連的方法，以及存儲系統(tǒng)的多級結(jié)構(gòu);(4)輸入輸出系統(tǒng)，介紹了計算機(jī)系統(tǒng)中主機(jī)與外部設(shè)備之間的信息交換方式，重點介紹中斷處理方式以及DMA方式;(5)運算方法和運算器，介紹數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示方法，定點數(shù)和浮點數(shù)的四則運算、邏輯運算及運算器的組成和工作原理;(6)指令系統(tǒng)，介紹指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求、指令格式的分析以及指令和數(shù)據(jù)的尋址方式;(7)CPU的結(jié)構(gòu)和功能，CPU控制機(jī)器完成一條指令的全過程，中斷技術(shù)在提高整機(jī)系統(tǒng)效能方面的作用(8)組合邏輯控制器、微程序控制器的設(shè)計原理和設(shè)計方法、指令周期的概念及時序產(chǎn)生器的原理及其控制方式。

　　【正文】：(一)計算機(jī)概述

　　計算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成，它們共同決定了計算機(jī)性能的好壞。計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)經(jīng)過了多次的發(fā)展由最初的一級層次結(jié)構(gòu)發(fā)展到了如今的多層次結(jié)構(gòu)。

　　典型的計算機(jī)組成由馮·諾依曼計算機(jī)演變而來，該計算機(jī)由五大部分組成：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲器、運算器、控制器，并以運算器為中心結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代計算機(jī)可認(rèn)為有三大部分組成：CPU、I/O設(shè)備、主存儲器，并以存儲器為系統(tǒng)中心。

　　計算機(jī)硬件的主要技術(shù)指標(biāo)有機(jī)器字長(指CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU的寄存器位數(shù)有關(guān))、存儲容量(包括貯存容量和輔存容量)、運算速度。

　　(二)計算機(jī)系統(tǒng)

　　1)、系統(tǒng)總線

　　總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各個部件共享的傳輸介質(zhì)。當(dāng)多個部件與總線相連時，如果出現(xiàn)兩個或兩個以上部件同時向總線發(fā)送信息，必將導(dǎo)致信號沖突，傳輸失效。因此，在某一時刻，只允許有一個部件向總線發(fā)送信息，而多個部件可以同時從總線上接受相同的信息。

　　總線按傳送方式可分為并行傳輸總線和串行傳輸總線;按使用范圍可分為計算機(jī)總線、測控總線、網(wǎng)絡(luò)通信總線等;按連接部件可分為片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和控制總線，本書重點介紹?？偩€的性能指標(biāo)：總線寬度、總線帶寬、時鐘同步/異步、總線復(fù)用、信號線數(shù)、總線控制方式等?？偩€的結(jié)構(gòu)通常分為單總線結(jié)構(gòu)和多總線結(jié)構(gòu)?？偩€的控制主要包括判優(yōu)控制和通信控制，總線判優(yōu)控制分為集中式判優(yōu)(鏈?zhǔn)讲樵?、計?shù)器定時查詢和獨立查詢)和分布式判優(yōu)(自舉分布式和沖突檢測分布式)。總線通信控制主要解決通信雙方如何獲知傳輸開始和傳輸結(jié)束，以及雙方如何協(xié)調(diào)配合，通常用四種方式：同步通信、異步通信、半同步通信和分離式通信。

　　2)存儲器

　　存儲器是計算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。按存儲介質(zhì)分類可分為半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器、磁芯存儲器和光盤存儲器，按存取方式分為隨機(jī)存儲器、只讀存儲器、串行訪問存儲器，按在計算機(jī)中分類分為主存儲器、輔助存儲器、緩沖存儲器。存儲器有三個性能指標(biāo)：速度、容量和每位價格。存儲器的擴(kuò)展通常有位擴(kuò)展和字?jǐn)U展，位擴(kuò)展即增加存儲字長,如將8片16K*1位的存儲芯片連接，可組成一個16K*8位的存儲器。字?jǐn)U展是指增加存儲字的數(shù)量，如2片1K*8位的存儲芯片可組成一個2K*8位的存儲器。在與存儲器外部設(shè)備交換信息時，可采用高速原件、使用層次結(jié)構(gòu)、調(diào)整主存的結(jié)構(gòu)來提高訪存速度。

　　3)I/O系統(tǒng)

　　I/O系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的一個重要的組成部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中所有的外部設(shè)備。計算機(jī)外部設(shè)備。在計算機(jī)系統(tǒng)中除CPU和內(nèi)存儲外所有的設(shè)備和裝置稱為計算機(jī)外部設(shè)備(外圍設(shè)備、I/O設(shè)備)。I/O設(shè)備：用來向計算機(jī)輸入和輸出信息的設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等。I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息有三種控制方式：程序查詢方式，程序中斷方式，DMA方式。程序查詢方式是由CPU通過程序不斷的查詢I/O設(shè)備是否做好準(zhǔn)備，從而控制其與主機(jī)交換信息。程序中斷方式不查詢設(shè)備是否準(zhǔn)備就緒，繼續(xù)執(zhí)行自身程序，只是當(dāng)I/O設(shè)備準(zhǔn)備就緒并向CPU發(fā)出中斷請求后才給予響應(yīng)，這大大提高了CPU的工作效率。在DMA方式中，主存與I/O設(shè)備之間有一條數(shù)據(jù)通路，主存與其交換信息時，無需調(diào)用中斷服務(wù)程序。

　　4)運算器

　　計算機(jī)中執(zhí)行各種算術(shù)和邏輯運算操作的部件。運算器的基本操作包括加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、比較和傳送等操作，亦稱算術(shù)邏輯部件(ALU)。運算器由：算術(shù)邏輯單元(ALU)、累加器、狀態(tài)寄存器、通用寄存器組等組成。算術(shù)邏輯運算單元(ALU)的基本功能為加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、求補(bǔ)等操作。加減法主要采用補(bǔ)碼定點加減法進(jìn)行運算，乘法可視為加法和移位，主要方法有原碼一位乘、原碼兩位乘、補(bǔ)碼一位乘、補(bǔ)碼兩位乘等，乘積的符號位由兩個數(shù)的符號位異或運算結(jié)果決定。除法運算可視為減法和移位，主要方法有恢復(fù)余數(shù)法、加減交替法，其中原碼除法的符號位單獨處理，補(bǔ)碼除法的符號位參與運算并最終獲得結(jié)果。浮點加減法可分為1對階，使兩數(shù)的小數(shù)點位置對其2尾數(shù)求和，將對階后的兩尾數(shù)按定點加減運算規(guī)則求和或差3規(guī)格化4舍入，要考慮尾數(shù)右移時失去的數(shù)值位5溢出判斷。浮點乘除運算，乘積的階碼應(yīng)為相乘兩數(shù)的階碼之和，乘積的尾數(shù)應(yīng)為相乘兩數(shù)的尾數(shù)之積，商的階碼為被除數(shù)的階碼減去減數(shù)的階碼，尾數(shù)為被除數(shù)的尾數(shù)除以除數(shù)的尾數(shù)所得的商。

　　5)指令系統(tǒng)一條指令就是機(jī)器語言的一個語句，它是一組有意義的二進(jìn)制代碼，指令的基本格式如：操作碼字段+地址碼字段，其中操作碼指明了指令的操作性質(zhì)及功能，地址碼則給出了操作數(shù)或操作數(shù)的地址。指令包括操作碼域和地址域兩部分。根據(jù)地址域所涉及的地址數(shù)量，常見的指令格式有以下幾種。

　　1、三地址指令：一般地址域中A1、A2分別確定第一、第二操作數(shù)地址,A3確定結(jié)果地址。下一條指令的地址通常由程序計數(shù)器按順序給出。

　　2、二地址指令：地址域中A1確定第一操作數(shù)地址，A2同時確定第二操作數(shù)地址和結(jié)果地址。3單地址指令：地址域中A確定第一操作數(shù)地址。固定使用某個寄存器存放第二操作數(shù)和操作結(jié)果。因而在指令中隱含了它們的地址。4零地址指令：在堆棧型計算機(jī)中，操作數(shù)一般存放在下推堆棧頂?shù)膬蓚€單元中,結(jié)果又放入棧頂,地址均被隱含，因而大多數(shù)指令只有操作碼而沒有地址域。根據(jù)指令內(nèi)容確定操作數(shù)地址的過程稱為尋址。完善的尋址方式可為用戶組織和使用數(shù)據(jù)提供方便。1直接尋址：指令地址域中表示的是操作數(shù)地址。2間接尋址：指令地址域中表示的是操作數(shù)地址的地址即指令地址碼對應(yīng)的存儲單元所給出的是地址A，操作數(shù)據(jù)存放在地址A指示的主存單元內(nèi)。有的計算機(jī)的指令可以多次間接尋址,如A指示的主存單元內(nèi)存放的是另一地址B，而操作數(shù)據(jù)存放在B指示的主存單元內(nèi)，稱為多重間接尋址。

　　3、立即尋址：指令地址域中表示的是操作數(shù)本身。

　　4、變址尋址：指令地址域中表示的是變址寄存器號i和位移值D。將指定的變址寄存器內(nèi)容E與位移值D相加,其和E+D為操作數(shù)地址。許多計算機(jī)具有雙變址功能，即將兩個變址寄存器內(nèi)容與位移值相加，得操作數(shù)地址。變址尋址有利于數(shù)組操作和程序共用。同時，位移值長度可短于地址長度，因而指令長度可以縮短。

　　5、相對尋址：指令地址域中表示的是位移值D。程序計數(shù)器內(nèi)容(即本條指令的地址)K與位移值D相加，得操作數(shù)地址K+D。

　　當(dāng)程序在主存儲器浮動時，相對尋址能保持原有程序功能。此外，還有自增尋址、自減尋址、組合尋址等尋址方式。尋址方式可由操作碼確定，也可在地址域中設(shè)標(biāo)志，指明尋址方式。

　　6)CPU的結(jié)構(gòu)和功能CPU具有控制程序的順序執(zhí)行(指令控制)、產(chǎn)生完成每條指令所需的控制命令(操作控制)、對各種操作加以時間上的控制(時間控制)、對數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運算和邏輯運算(數(shù)據(jù)加工)以及處理中斷等功能。一條指令的執(zhí)行過程按時間順序可分為以下幾個步驟：

　　1、CPU發(fā)出指令地址。將指令指針寄存器(IP)的內(nèi)容——指令地址，經(jīng)地址總線送入存儲器的地址寄存器中。

　　2、從地址寄存器中讀取指令。將讀出的指令暫存于存儲器的數(shù)據(jù)寄存器中。

　　3、將指令送往指令寄存器。將指令從數(shù)據(jù)寄存器中取出，經(jīng)數(shù)據(jù)總線送入控制器的指令寄存器中。

　　4、指令譯碼。指令寄存器中的操作碼部分送指令譯碼器，經(jīng)譯碼器分析產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，送往各個執(zhí)行部件。

　　5、按指令操作碼執(zhí)行。

　　6、修改程序計數(shù)器的值，形成下一條要取指令的地址。

　　若執(zhí)行的是非轉(zhuǎn)移指令，即順序執(zhí)行，則指令指針寄存器的內(nèi)容加1，形成下一條要取指令的地址。指令指針寄存器也稱為程序計數(shù)器。中斷的作用：一方面，有了中斷功能，PC系統(tǒng)就可以使CPU和外設(shè)同時工作，使系統(tǒng)可以及時地響應(yīng)外部事件。而且有了中斷功能，CPU可允許多個外設(shè)同時工作。這樣就大大提高了CPU的利用率，也提高了數(shù)據(jù)輸入、輸出的速度;另一方面，有了中斷功能，就可以使CPU及時處理各種軟硬件故障。計算機(jī)在運行過程中，往往會出現(xiàn)事先預(yù)料不到的情況或出現(xiàn)一些故障，如電源掉電、存儲出錯，運算溢出等等。計算機(jī)可以利用中斷系統(tǒng)自行處理，而不必停機(jī)或報告工作人員。

　　7)控制單元

　　控制單元是整個CPU的指揮控制中心，由指令寄存器IR(InstructionRegister)、指令譯碼器ID(InstructionDecoder)和操作控制器OC(OperationController)三個部件組成，對協(xié)調(diào)整個電腦有序工作極為重要。它根據(jù)用戶預(yù)先編好的程序，依次從存儲器中取出各條指令，放在指令寄存器IR中，通過指令譯碼(分析)確定應(yīng)該進(jìn)行什么操作，然后通過控制總線送至相應(yīng)部件實現(xiàn)功能。常見的控制方式有同步控制、異步控制、聯(lián)合控制和人工控制?？刂茊卧脑O(shè)計有兩種方法：組合邏輯設(shè)計和微程序設(shè)計。組合邏輯設(shè)計首先要確定控制方式，然后決定微操作的節(jié)拍安排，再根據(jù)微操作列出微操作命令的操作時間表、求出最簡邏輯表達(dá)式并畫出微操作的邏輯圖。這種方法思路清晰，但每一個微操作都對應(yīng)一個邏輯電路，最終的控制單元會十分龐雜。微程序設(shè)計是指將一條機(jī)器指令編寫成一個微程序，每一個微程序包含若干條微指令，每一條微指令對應(yīng)一個或幾個微操作命令，然后把這些微程序存到一個控制存儲器中，用尋找用戶程序機(jī)器指令的方法來尋找每一個為程序中的微指令。這些微指令以二進(jìn)制代碼形式表示，每位代表一個控制信號，因此逐條執(zhí)行每一條微指令，也就相應(yīng)的完成了一條機(jī)器指令的全部操作。微指令的編碼方式有直接編碼、字段直接編碼、字段間接編碼、混合編碼等，微指令格式有水平型微指令和垂直型微指令。

　　【心得體會】在做完這次課程論文后，讓我再次加深了對計算機(jī)的組成原理的理解，對計算機(jī)的構(gòu)建也有更深層次的體會。計算機(jī)的每一次發(fā)展，都凝聚著人類的智慧和辛勤勞動，每一次創(chuàng)新都給人類帶來了巨大的進(jìn)步。計算機(jī)從早期的簡單功能，到現(xiàn)在的復(fù)雜操作，都是一點一滴發(fā)展起來的。這種層次化的讓我體會到了，凡事要從小做起，無數(shù)的‘小’便成就了‘大’。在學(xué)習(xí)過程中也是碰到了很多問題，主要就和老師說的一樣，課后沒有看書，導(dǎo)致一些知識點沒有掌握完全，概念問題有很多細(xì)節(jié)不懂。這些都要盡量彌補(bǔ)，才能讓這門課的學(xué)習(xí)達(dá)到目的。

　　【結(jié)語】計算機(jī)的發(fā)展日新月異。自從踏入21世紀(jì)以來可謂發(fā)展神速，可以預(yù)見將來必將出現(xiàn)新的電腦體系、功能與知識，我們不能局限于現(xiàn)今所學(xué)的的知識，要跟上時代的步伐，時時刻刻關(guān)注計算機(jī)方面的發(fā)展，這樣才能為以后的工作學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　【1】唐俊飛.計算機(jī)組成原理.北京：剛等教育出版社，2000.

　　【2】白中英,等.計算機(jī)組成原理.3版.北京：科學(xué)出版社，2002.

　　計算機(jī)組成原理為題的論文篇二

　　《計算機(jī)組成及其控制單元》

　　摘要：本論文主要論述了馮-諾依曼型計算機(jī)的基本組成與其控制單元的構(gòu)建方法，一臺計算機(jī)的核心是cpu，cpu的核心就是他的控制單元，控制單元好比人的大腦，不同的大腦有不同的想法，不同的控制單元也有不同的控制思路。所以，控制單元直接影響著指令系統(tǒng)，它的格式不僅直接影響到機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)，而且也直接影響到系統(tǒng)軟件，影響機(jī)器的適用范圍。而馮諾依曼型計算機(jī)是計算機(jī)構(gòu)建的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，正是現(xiàn)代計算機(jī)的代表。

　　關(guān)鍵字：馮諾依曼型計算機(jī)，計算機(jī)的組成，指令系統(tǒng)，微指令

　　一.計算機(jī)組成原理課程綜述：

　　本課程采用從外部大框架入手，層層細(xì)化的敘述方法，先是介紹計算機(jī)的基本組成，發(fā)展和展望。后詳述了存儲器，輸入輸出系統(tǒng)，通信總線，cpu的特性結(jié)構(gòu)和功能，包括計算機(jī)的基本運算，指令系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)，并專門介紹了控制單元的功能和設(shè)計思路和實現(xiàn)措施。

　　二.課程主要內(nèi)容和基本原理：

　　A.計算機(jī)的組成：

　　馮諾依曼型計算機(jī)主要有五大部件組成：運算器，存儲器，控制器，輸入輸出設(shè)備。

　　1.總線：

　　總線是計算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束，按照計算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號。總線是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是cpu、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計算機(jī)硬件系統(tǒng)。在計算機(jī)系統(tǒng)中，各個部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個功能部件的。總線按功能和規(guī)范可分為三大類型:

　　(1)片總線(ChipBus,C-Bus)

　　又稱元件級總線，是把各種不同的芯片連接在一起構(gòu)成特定功能模塊(如CPU模塊)的信息傳輸通路。

　　(2)內(nèi)總線

　　又稱系統(tǒng)總線或板級總線，是微機(jī)系統(tǒng)中各插件(模塊)之間的信息傳輸通路。例如CPU模塊和存儲器模塊或I/O接口模塊之間的傳輸通路。(3)外總線又稱通信總線，是微機(jī)系統(tǒng)之間或微機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)(儀器、儀表、控制裝置等)之間信息傳輸?shù)耐?，如EIARS-232C、IEEE-488等。其中的系統(tǒng)總線，即通常意義上所說的總線，一般又含有三種不同功能的總線，即數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。

　　2.存儲器：

　　存儲器是計算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算機(jī)中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機(jī)程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機(jī)才有記憶功能，才能保證正常工作。按用途存儲器可分為主存儲器(內(nèi)存)和輔助存儲器(外存),也有分為外部存儲器和內(nèi)部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤等，能長期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲部件，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，但僅用于暫時存放程序和數(shù)據(jù)，關(guān)閉電源或斷電，數(shù)據(jù)會丟失。

　　存儲器的主要功能是存儲程序和各種數(shù)據(jù)，并能在計算機(jī)運行過程中高速、自動地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。

　　存儲器是具有“記憶”功能的設(shè)備，它采用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來存儲信息。這些器件也稱為記憶元件。在計算機(jī)中采用只有兩個數(shù)碼“0”和“1”的二進(jìn)制來表示數(shù)據(jù)。記憶元件的兩種穩(wěn)定狀態(tài)分別表示為“0”和“1”。日常使用的十進(jìn)制數(shù)必須轉(zhuǎn)換成等值的二進(jìn)制數(shù)才能存入存儲器中。計算機(jī)中處理的各種字符，例如英文字母、運算符號等，也要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼才能存儲和操作。

　　按照與CPU的接近程度，存儲器分為內(nèi)存儲器與外存儲器，簡稱內(nèi)存與外存。內(nèi)存儲器又常稱為主存儲器(簡稱主存)，屬于主機(jī)的組成部分;外存儲器又常稱為輔助存儲器(簡稱輔存)，屬于外部設(shè)備。CPU不能像訪問內(nèi)存那樣，直接訪問外存，外存要與CPU或I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，必須通過內(nèi)存進(jìn)行。在80386以上的高檔微機(jī)中，還配置了高速緩沖存儲器(cache)，這時內(nèi)存包括主存與高速緩存兩部分。對于低檔微機(jī)，主存即為內(nèi)存。

　　3.I/O系統(tǒng)：

　　I/O系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的一個重要的組成部分，負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)中所有的外部設(shè)備。

　　計算機(jī)外部設(shè)備。在計算機(jī)系統(tǒng)中除CPU和內(nèi)存儲外所有的設(shè)備和裝置稱為計算機(jī)外部設(shè)備(外圍設(shè)備、I/O設(shè)備)。I/O設(shè)備：用來向計算機(jī)輸入和輸出信息的設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等。

　　I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息有三種控制方式：程序查詢方式，程序中斷方式，DMA方式。程序查詢方式是由cpu通過程序不斷的查詢I/O設(shè)備是否做好準(zhǔn)備，從而控制其與主機(jī)交換信息。

　　程序中斷方式不查詢設(shè)備是否準(zhǔn)備就緒，繼續(xù)執(zhí)行自身程序，只是當(dāng)I/o設(shè)備準(zhǔn)備就緒并向cpu發(fā)出中斷請求后才給予響應(yīng)，這大大提高了cpu的工作效率。

　　在DMA方式中，主存與I/O設(shè)備之間有一條數(shù)據(jù)通路，主存與其交換信息時，無需調(diào)用中斷服務(wù)程序。

　　4.運算器：

　　計算機(jī)中執(zhí)行各種算術(shù)和邏輯運算操作的部件。運算器的基本操作包括加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、比較和傳送等操作，亦稱算術(shù)邏輯部件(ALU)。

　　運算器由：算術(shù)邏輯單元(ALU)、累加器、狀態(tài)寄存器、通用寄存器組等組成。算術(shù)邏輯運算單元(ALU)的基本功能為加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、求補(bǔ)等操作。計算機(jī)運行時，運算器的操作和操作種類由控制器決定。運算器處理的數(shù)據(jù)來自存儲器;處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通常送回存儲器，或暫時寄存在運算器中。與運算器共同組成了CPU的核心部分。

　　實現(xiàn)運算器的操作，特別是四則運算，必須選擇合理的運算方法。它直接影響運算器的性能，也關(guān)系到運算器的結(jié)構(gòu)和成本。另外，在進(jìn)行數(shù)值計算時，結(jié)果的有效數(shù)位可能較長，必須截取一定的有效數(shù)位，由此而產(chǎn)生最低有效數(shù)位的舍入問題。選用的舍入規(guī)則也影響到計算結(jié)果的精確度。在選擇計算機(jī)的數(shù)的表示方式時，應(yīng)當(dāng)全面考慮以下幾個因素：要表示的數(shù)的類型(小數(shù)、整數(shù)、實數(shù)和復(fù)數(shù))：決定表示方式，可能遇到的數(shù)值范圍：確定存儲、處理能力。數(shù)值精確度：處理能力相關(guān);數(shù)據(jù)存儲和處理所需要的硬件代價：造價高低。運算器包括寄存器、執(zhí)行部件和控制電路3個部分。在典型的運算器中有3個寄存器：接收并保存一個操作數(shù)的接收寄存器;保存另一個操作數(shù)和運算結(jié)果的累加寄存器;在運算器進(jìn)行乘、除運算時保存乘數(shù)或商數(shù)的乘商寄存器。執(zhí)行部件包括一個加法器和各種類型的輸入輸出門電路。控制電路按照一定的時間順序發(fā)出不同的控制信號，使數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)的門電路進(jìn)入寄存器或加法器，完成規(guī)定的操作。為了減少對存儲器的訪問，很多計算機(jī)的運算器設(shè)有較多的寄存器，存放中間計算結(jié)果，以便在后面的運算中直接用作操作數(shù)。

　　B.控制單元：

　　控制單元負(fù)責(zé)程序的流程管理。正如工廠的物流分配部門，控制單元是整個CPU的指揮控制中心，由指令寄存器IR、指令譯碼器ID和操作控制器0C三個部件組成，對協(xié)調(diào)整個電腦有序工作極為重要。它根據(jù)用戶預(yù)先編好的程序，依次從存儲器中取出各條指令，放在指令寄存器IR中，通過指令譯碼(分析)確定應(yīng)該進(jìn)行什么操作，然后通過操作控制器OC，按確定的時序，向相應(yīng)的部件發(fā)出微操作控制信號。操作控制器OC中主要包括節(jié)拍脈沖發(fā)生器、控制矩陣、時鐘脈沖發(fā)生器、復(fù)位電路和啟停電路等控制邏輯。

　　1.指令系統(tǒng)

　　指令系統(tǒng)是計算機(jī)硬件的語言系統(tǒng)，也叫機(jī)器語言，它是軟件和硬件的主要界面，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度看，它是系統(tǒng)程序員看到的計算機(jī)的主要屬性。因此指令系統(tǒng)表征了計算機(jī)的基本功能決定了機(jī)器所要求的能力，也決定了指令的格式和機(jī)器的結(jié)構(gòu)。對不同的計算機(jī)在設(shè)計指令系統(tǒng)時，應(yīng)對指令格式、類型及操作功能給予應(yīng)有的重視。

　　計算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合，它描述了計算機(jī)內(nèi)全部的控制信息和“邏輯判斷”能力。不同計算機(jī)的指令系統(tǒng)包含的指令種類和數(shù)目也不同。一般均包含算術(shù)運算型、邏輯運算型、數(shù)據(jù)傳送型、判定和控制型、輸入和輸出型等指令。指令系統(tǒng)是表征一臺計算機(jī)性能的重要因素，它的格式與功能不僅直接影響到機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)，而且也直接影響到系統(tǒng)軟件，影響到機(jī)器的適用范圍。

　　根據(jù)指令內(nèi)容確定操作數(shù)地址的過程稱為尋址。一般的尋址方式有立即尋址，直接尋址，間接尋址，寄存器尋址，相對尋址等。

　　一條指令實際上包括兩種信息即操作碼和地址碼。操作碼用來表示該指令所要完成的操作(如加、減、乘、除、數(shù)據(jù)傳送等)，其長度取決于指令系統(tǒng)中的指令條數(shù)。地址碼用來描述該指令的操作對象，它或者直接給出操作數(shù)，或者指出操作數(shù)的存儲器地址或寄存器地址(即寄存器名)。

　　2.微指令

　　在微程序控制的計算機(jī)中，將由同時發(fā)出的控制信號所執(zhí)行的一組微操作稱為微指令。所以微指令就是把同時發(fā)出的控制信號的有關(guān)信息匯集起來形成的。將一條指令分成若干條微指令，按次序執(zhí)行就可以實現(xiàn)指令的功能。若干條微指令可以構(gòu)成一個微程序，而一個微程序就對應(yīng)了一條機(jī)器指令。因此，一條機(jī)器指令的功能是若干條微指令組成的序列來實現(xiàn)的。簡言之，一條機(jī)器指令所完成的操作分成若干條微指令來完成，由微指令進(jìn)行解釋和執(zhí)行。微指令的編譯方法是決定微指令格式的主要因素。微指令格式大體分成兩類:水平型微指令和垂直型微指令。

　　從指令與微指令，程序與微程序，地址與微地址的一一對應(yīng)關(guān)系上看，前者與內(nèi)存儲器有關(guān)，而后者與控制存儲器(它是微程序控制器的一部分。微程序控制器主要由控制存儲器、微指令寄存器和地址轉(zhuǎn)移邏輯三部分組成。其中，微指令寄存器又分為微地址寄存器和微命令寄存器兩部分)有關(guān)。同時從一般指令的微程序執(zhí)行流程圖可以看出。每個CPU周期基本上就對應(yīng)于一條微指令。

　　三.心得體會;

　　在做完這次課程論文后，讓我再次加深了對計算機(jī)的組成原理的理解，對計算機(jī)的構(gòu)建也有更深層次的體會。計算機(jī)的每一次發(fā)展，都凝聚著人類的智慧和辛勤勞動，每一次創(chuàng)新都給人類帶來了巨大的進(jìn)步。計算機(jī)從早期的簡單功能，到現(xiàn)在的復(fù)雜操作，都是一點一滴發(fā)展起來的。這種層次化的讓我體會到了，凡事要從小做起，無數(shù)的‘小’便成就了‘大’。

　　現(xiàn)在計算機(jī)仍以驚人的速度發(fā)展，期待未來的計算機(jī)帶給人們更大的驚喜和進(jìn)步。

　　四.結(jié)語：

　　自從1945年世界上第一臺電子計算機(jī)誕生以來，計算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，CPU的速度越來越快，體積越來越小，價格越來越低。計算機(jī)界據(jù)此總結(jié)出了“摩爾法則”，該法則認(rèn)為每18個月左右計算機(jī)性能就會提高一倍。

　　越來越多的專家認(rèn)識到，在傳統(tǒng)計算機(jī)的基礎(chǔ)上大幅度提高計算機(jī)的性能必將遇到難以逾越的障礙，從基本原理上尋找計算機(jī)發(fā)展的突破口才是正確的道路。很多專家探討利用生物芯片、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)芯片等來實現(xiàn)計算機(jī)發(fā)展的突破，但也有很多專家把目光投向了最基本的物理原理上，因為過去幾百年，物理學(xué)原理的應(yīng)用導(dǎo)致了一系列應(yīng)用技術(shù)的革命，他們認(rèn)為未來光子、量子和分子計算機(jī)為代表的新技術(shù)將推動新一輪超級計算技術(shù)革命。

　　五.參考文獻(xiàn)：

　　【1】計算機(jī)組成原理，唐朔飛

　　【2】計算機(jī)組成原理，白中英