計算機組成原理相關(guān)論文
計算機組成原理相關(guān)論文
計算機組成原理是計算機專業(yè)人員必須掌握的基礎(chǔ)知識。顯而易見《計算機組成原理》是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心的專業(yè)必修課程。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的計算機組成原理相關(guān)論文，希望大家喜歡!
計算機組成原理相關(guān)論文篇一
《淺談計算機組成原理》
摘要：計算機組成原理是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主干硬件專業(yè)基礎(chǔ)課，本書突出介紹計算機組成的一般原理，不結(jié)合任何具體機型，在體系結(jié)構(gòu)上改變了過去自底向上的編寫習(xí)慣，采用從外部大框架入手，層層細(xì)化的敘述方法，即采用自頂向下的分析方法，詳述了計算機組成原理，使讀者更容易形成計算機的整體概念。此外，為了適應(yīng)計算機科學(xué)發(fā)展的需要，除了敘述基本原理外，本書還增加了不少新的內(nèi)容，書中舉例力求與當(dāng)代計算機技術(shù)相結(jié)合，考慮到不好學(xué)校不設(shè)外部設(shè)備課程，故本書適當(dāng)?shù)卦黾恿送獯婧屯獠吭O(shè)備的內(nèi)容。通過本書的學(xué)習(xí)，可以對計算機的原理有個整體的概念，能有個大概的了解，對待不同的機型以后也會好掌握的。
關(guān)鍵字：計算機組成原理;課程;作用
在計算機普及的今天，現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展，計算機的應(yīng)用在政治、經(jīng)濟(jì)、文化等方方面面產(chǎn)生了巨大影響。而計算機的知識更新的速度非常的快，這就使得我們這些學(xué)計算機的面臨著要不斷的更新自己關(guān)于計算機的知識，以適應(yīng)市場的需要。其實在大學(xué)四年里，我們并不能學(xué)到很多的知識，我們學(xué)習(xí)的只不過是如何學(xué)習(xí)的能力，大學(xué)就是培養(yǎng)學(xué)生各種能力的地方。在大學(xué)里學(xué)到的知識很多是你以后走上社會用不到的。這就要求我們在學(xué)習(xí)課本上的理論知識的同時，還應(yīng)從中學(xué)習(xí)到學(xué)習(xí)的能力。
計算機組成原理是硬件系列課程中的核心課程，是計算機專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它對其它課程有承上啟下的作用，它的先修課程為“匯編語言”、“數(shù)字邏輯”，它又與“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“操作系統(tǒng)”、“計算機接口技術(shù)”等課程密切相關(guān)。它的主要教學(xué)任務(wù)是要求學(xué)生能系統(tǒng)地理解計算機硬件系統(tǒng)的邏輯組成和工作原理，培養(yǎng)學(xué)生對計算機硬件結(jié)構(gòu)的分析、應(yīng)用、設(shè)計及開發(fā)能力。它既有自身的完整理論體系，又有很強的實踐性。該課程具有知識面、內(nèi)容多、抽象枯燥、難理解、更新快等特點。
課程主要內(nèi)容和基本原理
(一)本書的主要內(nèi)容
該課程主要講解簡單、單臺計算機的完整組成原理和內(nèi)部運行機制，包括運算器部件、控制器部件、存儲器子系統(tǒng)、輸入/輸出子系統(tǒng)(總線與接口等)與輸入/輸出系統(tǒng)設(shè)備，圍繞各自的功能、組成、設(shè)計、實現(xiàn)、使用等知識進(jìn)行介紹。
(二)本課程的特點
這本書擺脫了傳統(tǒng)，死板的編寫方法，采用從整體框架入手，自頂向下，由表及里，層層細(xì)化的敘述方法，通過對計算機系統(tǒng)概述，總線系統(tǒng)等的深入剖析和詳細(xì)講解，使我們能形象的理解計算機的基本組成和工作原理。而且為了適應(yīng)計算機科學(xué)發(fā)展的需要，除了敘述基本原理外，書中還增加了新的內(nèi)容，書中舉例力求與當(dāng)代計算機技術(shù)相結(jié)合。
而且該課程的工程性、實踐性、技術(shù)性比較強，還強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動手動腦能力、開創(chuàng)與創(chuàng)新意識、實驗技能，這些要求更多的是通過作業(yè)、教學(xué)實驗等環(huán)節(jié)完成，要求學(xué)生有意識地主動加強這些方面的練習(xí)與鍛煉。
(三)本課程的作用
計算機組成原理課，對于許多必須學(xué)習(xí)這門課的學(xué)生來說都會感到困難和不理解，為什么要學(xué)習(xí)這門課，本人在這里可以打個比喻。在過去每個人都會造人，但是都不清楚他的詳細(xì)過程，現(xiàn)在由于科學(xué)家的工作，使得我們都清楚了他的過程，就使得我們能夠創(chuàng)造出來比較優(yōu)良的人來了。用計算機的過程和這個差不多，當(dāng)我們明白了計算機的組成和工作原理以后，我們就可以更好的使用好計算機，讓它為我們服務(wù)。
1、實際應(yīng)用
首先我認(rèn)為在《計算機組成原理》這本書中學(xué)到的有關(guān)計算機原理方面的知識，對我們以后了解計算機以及和計算機打交道，甚至在以后應(yīng)用計算機時，都可能會有很大的益處，計算機原理的基本知識是不會變的，變也只是會在此基礎(chǔ)上，且不會偏離這些最基本的原理，尤其是這本計算機組成原理介紹的計算機原理是一種一般的計算機原理，不是針對某一個特定的機型而介紹的，下面我們來談?wù)勏到y(tǒng)總線的發(fā)展和應(yīng)用。
2、定義
總線，英文叫作“BUS”,即我們中文的“公共車”，這是非常形象的比如，公共車走的路線是一定的，我們?nèi)魏稳硕伎梢宰曹嚾ピ摋l公共車路線的任意一個站點。如果把我們?nèi)吮茸魇请娮有盘枺@就是為什么英文叫它為“BUS”而不是“CAR”的真正用意。當(dāng)然，從專業(yè)上來說，總線是一種描述電子信號傳輸線路的結(jié)構(gòu)形式，是一類信號線的集合，是子系統(tǒng)間傳輸信息的公共通道[1]。通過總線能使整個系統(tǒng)內(nèi)各部件之間的信息進(jìn)行傳輸、交換、共享和邏輯控制等功能。如在計算機系統(tǒng)中，它是CPU、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機的各個部件通過主機相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再于總線相連接。
3、工作原理
系統(tǒng)總線在微型計算機中的地位，如同人的神經(jīng)中樞系統(tǒng)，CPU通過系統(tǒng)總線對存儲器的內(nèi)容進(jìn)行讀寫，同樣通過總線，實現(xiàn)將CPU內(nèi)數(shù)據(jù)寫入外設(shè)，或由外設(shè)讀入CPU。微型計算機都采用總線結(jié)構(gòu)?？偩€就是用來信息的一組通信線。微型計算機通過系統(tǒng)總線將各部件連接到一起，實現(xiàn)了微型計算機內(nèi)部各部件間的信息交換。一般情況下，CPU提供的信號需經(jīng)過總線形成電路形成系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線按照傳遞信息的功能來分，分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。這些總線提供了微處理器(CPU)與存儲器、輸入輸出接口部件的連接線?？梢哉J(rèn)為，一臺微型計算機就是以CPU為核心，其它部件全“掛接”在與CPU相連接的系統(tǒng)總線上。這種總線結(jié)構(gòu)形式，為組成微型計算機提供了方便。人們可以根據(jù)自己的需要，將規(guī)模不一的內(nèi)存和接口接到系統(tǒng)總線上，很容易形成各種規(guī)模的微型計算機。
4、分類：
總線分類的方式有很多，如被分為外部和內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和非系統(tǒng)總線等等，下面是幾種最常用的分類方法。
(1)按功能分
最常見的是從功能上來對數(shù)據(jù)總線進(jìn)行劃分，可以分為地址總線、數(shù)據(jù)總線、和控制總線。在有的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)總線和地址總線可以在地址鎖存器控制下被共享，也即復(fù)用。
地址總線是專門用來傳送地址的。在設(shè)計過程中，見得最多的應(yīng)該是從CPU地址總線來選用外部存儲器的存儲地址。地址總線的位數(shù)往往決定了存儲器存儲空間的大小，比如地址總線為16位，則其最大可存儲空間為216(64KB)。
數(shù)據(jù)總線是用于傳送數(shù)據(jù)信息，它又有單向傳輸和雙向傳輸數(shù)據(jù)總線之分，雙向傳輸數(shù)據(jù)總線通常采用雙向三態(tài)形式的總線。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)通常與微處理的字長相一致。例如Intel8086微處理器字長16位，其數(shù)據(jù)總線寬度也是16位。在實際工作中，數(shù)據(jù)總線上傳送的并不一定是完全意義上的數(shù)據(jù)。
控制總線是用于傳送控制信號和時序信號。如有時微處理器對外部存儲器進(jìn)行操作時要先通過控制總線發(fā)出讀/寫信號、片選信號和讀入中斷響應(yīng)信號等。控制總線一般是雙向的，其傳送方向由具體控制信號而定，其位數(shù)也要根據(jù)系統(tǒng)的實際控制需要而定。
(2)按傳輸方式分
按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞絼澐郑偩€可以被分為串行總線和并行總線。從原理來看，并行傳輸方式其實優(yōu)于串行傳輸方式，但其成本上會有所增加。通俗地講，并行傳輸?shù)耐藩q如一條多車道公路，而串行傳輸則是只允許一輛汽車通過單線公路。目前常見的串行總線有SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232、CAN等;而并行總線相對來說種類要少，常見的如IEEE1284、ISA、PCI等。
(3)按時鐘信號方式分
按照時鐘信號是否獨立，可以分為同步總線和異步總線。同步總線的時鐘信號獨立于數(shù)據(jù)，也就是說要用一根單獨的線來作為時鐘信號線;而異步總線的時鐘信號是從數(shù)據(jù)中提取出來的，通常利用數(shù)據(jù)信號的邊沿來作為時鐘同步信號。
5、發(fā)展簡史
計算機系統(tǒng)總線的詳細(xì)發(fā)展歷程，包括早期的PC總線和ISA總線、PCI/AGP總線、PCI-X總線以及主流的PCIExpress、HyperTransport高速串行總線。從PC總線到ISA、PCI總線，再由PCI進(jìn)入PCIExpress和HyperTransport體系，計算機在這三次大轉(zhuǎn)折中也完成三次飛躍式的提升。
與這個過程相對應(yīng)，計算機的處理速度、實現(xiàn)的功能和軟件平臺都在進(jìn)行同樣的進(jìn)化，顯然，沒有總線技術(shù)的進(jìn)步作為基礎(chǔ)，計算機的快速發(fā)展就無從談起。業(yè)界站在一個嶄新的起點：PCIExpress和HyperTransport開創(chuàng)了一個近乎完美的總線架構(gòu)。而業(yè)界對高速總線的渴求也是無休無止，PCIExpress2.0和HyperTransport3.0都將提上日程，它們將會再次帶來效能提升。在計算機系統(tǒng)中，各個功能部件都是通過系統(tǒng)總線交換數(shù)據(jù)，總線的速度對系統(tǒng)性能有著極大的影響。而也正因為如此，總線被譽為是計算機系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。但相比CPU、顯卡、內(nèi)存、硬盤等功能部件，總線技術(shù)的提升步伐要緩慢得多。在PC發(fā)展的二十余年歷史中，總線只進(jìn)行三次更新?lián)Q代，但它的每次變革都令計算機的面貌煥然一新。
6、心得體會
自從上了大學(xué)后，進(jìn)入這個專業(yè)后才能這么經(jīng)常的接觸到電腦，才能學(xué)到有關(guān)電腦方面的知識。正因為接觸這類知識比較的晚，所以學(xué)習(xí)這方面的知識感覺到吃力。學(xué)習(xí)了這門課后覺得，計算機組成原理確實很難，隨著計算機技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展。計算機內(nèi)部結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜和龐大而且高度集成化。這使的我們普遍感到計算機組成原理這門課難學(xué)、難懂、概念抽象、感性認(rèn)識差。在計算機技術(shù)快速發(fā)展的今天，新技術(shù)、新理論從提出到實際應(yīng)用的周期大大縮短。我們很難在有限的教學(xué)時間內(nèi).在理解掌握基本知識技能的基礎(chǔ)上。學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)，很難增強我們的學(xué)習(xí)興趣。也就更談不上能夠利用基本原理解決在學(xué)習(xí)過程中所遇到的新問題。
當(dāng)進(jìn)入第四章，存儲器的學(xué)習(xí)時，各種問題就不斷的出現(xiàn)，尤其在進(jìn)行存儲器容量擴展時，很多的問題都是似懂非懂的，在做題目時，也是犯各種各樣的錯誤。在第五章的學(xué)習(xí)中，對于I/O設(shè)備與主機交換信息的控制方式中的程序查詢方式，程序中斷方式和DMA方式有了點了解。最難的就要數(shù)中央處理器和控制單元了。對于計算機運算方法，這個沒太搞懂，像定點運算中的乘法運算和除法運算，又是用的什么原碼一位乘、原碼兩位乘、補碼一位乘、補碼兩位乘?？傊沂潜焕@暈了。還有就是控制單元的設(shè)計方法微程序設(shè)計，這個知識點也是不太懂，總的來說這門課程，學(xué)得不是很好。可是通過這門課的學(xué)習(xí)，我也學(xué)習(xí)到了很多以前不知道的知識：計算機都有些什么硬件，都有哪幾類總線，總線在計算機中又扮演著什么角色。計算機中的存儲器有哪些等等。讓我對計算機有了一個大致的了解。至少我不再像以前那樣對計算機什么也都不懂。
結(jié)語：
通過學(xué)習(xí)這門課程，我們能夠從中得到有關(guān)計算機方面的知識，但是更多的是這門課程可以培養(yǎng)我們以下能力：
1、系統(tǒng)級的認(rèn)識能力。建立整機概念，掌握自項向下的問題分析能力，既能理解系統(tǒng)各層次的細(xì)節(jié)，又能站在系統(tǒng)總體的角度從宏觀上認(rèn)識系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)很好的分解為功能模塊。這種理解必須超越各組成部分的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，而認(rèn)識到計算機的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及它們建立和分析的過程，這一過程是應(yīng)該以深入理解計算機組成原理為基礎(chǔ)的。
2、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。計算機實踐教學(xué)是計算機課程的重要環(huán)節(jié)，學(xué)好計算機僅靠理論知識是不夠的，課堂講授是使學(xué)生掌握計算機的基本知識和基本技能，而計算機實踐教學(xué)的目的是要通過實際操作將所學(xué)到的知識付諸實際，是課堂教學(xué)的延伸和補充。計算機設(shè)計與實踐就是從理論、抽象、設(shè)計三個方面將計算機系統(tǒng)內(nèi)部處理器、存儲器、控制器、運算器、外設(shè)等各個部分聯(lián)系起來，達(dá)到互相支撐、互相促進(jìn)進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
[1]唐碩飛主編計算機組成原理高等教育出版社
[2]陳金兒,王讓定,林雪明,等.基于CC2005的“計算機組成原理與結(jié)構(gòu)”課程改革[J].計算機教育,2006(11):33-37.
[3]鄭玉彤.《計算機組成原理》課程實現(xiàn)的比較研究[J].中央民族大學(xué)學(xué)報,2003,12(1):79-82.
[4]劉旭東,熊桂喜.“計算機組成原理”的課程改革與實踐[J].計算機教育,2009(7):74-76.
[5]趙秋云,何嘉,魏樂.對《計算機組成原理》課程教學(xué)模式的探討[J].電腦知識與技術(shù),2008,4(3):693-694.
[6]姚愛紅,張國印,武俊鵬.計算機專業(yè)硬件課程實踐教學(xué)研究[J].計算機教育,2007(12):29-31.
計算機組成原理相關(guān)論文篇二
《計算機組成及其控制單元》
摘要：本論文主要論述了馮-諾依曼型計算機的基本組成與其控制單元的構(gòu)建方法，一臺計算機的核心是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器的硬件結(jié)構(gòu)，而且也直接影響到系統(tǒng)軟件，影響機器的適用范圍。而馮諾依曼型計算機是計算機構(gòu)建的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，正是現(xiàn)代計算機的代表。
關(guān)鍵字：馮諾依曼型計算機，計算機的組成，指令系統(tǒng)，微指令
一.計算機組成原理課程綜述：
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.計算機的組成：
馮諾依曼型計算機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，按照計算機所傳輸?shù)男畔⒎N類，計算機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?？偩€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，從而形成了計算機硬件系統(tǒng)。在計算機系統(tǒng)中，各個部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計算機是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個功能部件的?？偩€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，是微機系統(tǒng)之間或微機系統(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：
存儲器是計算機系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算機中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、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，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。
計算機外部設(shè)備。在計算機系統(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：用來向計算機輸入和輸出信息的設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機等。
I/O設(shè)備與主機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、求補等操作。計算機運行時，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)是計算機硬件的語言系統(tǒng)，也叫機器語言，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的主要屬性。因此指令系統(tǒng)表征了計算機的基本功能決定了機器所要求的能力，也決定了指令的格式和機器的結(jié)構(gòu)。對不同的計算機在設(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。
計算機所能執(zhí)行的全部指令的集合，它描述了計算機內(nèi)全部的控制信息和“邏輯判斷”能力。不同計算機的指令系統(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)是表征一臺計算機性能的重要因素，它的格式與功能不僅直接影響到機器的硬件結(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)了一條機器指令。因此，一條機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的組成原理的理解，對計算機的構(gòu)建也有更深層次的體會。計算機的每一次發(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)在計算機仍以驚人的速度發(fā)展，期待未來的計算機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誕生以來，計算機技術(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)計算機的基礎(chǔ)上大幅度提高計算機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】計算機組成原理，唐朔飛
【2】計算機組成原理，白中英