东南大学计算机结构与逻辑设计ppt1.ppt

* 计 算 机 结 构 与 逻 辑 设 计 东南大学信息科学与工程学院 2007年9月 黄 清 研 究 员 Email: huangqing@seu.edu.cn Phone:* 目的与任务： 本课程是信息工程类专业的一门重要的技术基础课，其学习目标是掌握计算机的基本原理和数字逻辑设计的基本技术，为学习计算机类的其他课程和通信、电子、控制，信号处理直至电力电子等专业课程奠定必要基础，同时培养用计算机组成的基本思路去考虑系统设计问题的能力，运用数字技术的基本原理分析数字电路的能力，用CPLD方法设计数字模块及运用数字模块构成数字系统的能力。 0 绪 论 * 教学重点 1、掌握逻辑电路、时序电路的分析 和设计方法， 2、理解逻辑运算电路的硬件结构， 3、应用中小规模集成电路设计数字系统。 * 相关课程 1、数学：布尔代数，集合论 2、电路、电子线路基础：门电路基础 3、VHDL语言(Top-down设计方法) 4、微机原理与接口技术 5、计算机组织结构与性能(英文) * 0.1 计算机发展 复杂指令系统: 8080?8086 ?80486 ? Pentium 　　　　　变指令格式！　　TMS32010 ?TMS320C3X ?TMS320C6X 简易指令系统(RISC)：i860, PowerPC 　　　　固定指令格式！ 0.2.1 数字信号：0、1 用二进制表示，布尔代数描述 0.2 数字信号与数字电路 0.2.2 数字电路的优点 （1）数字信息存贮方便，可以通过打印或制成(光)盘长期保存 （2）便于用数字计算机控制或处理 （3）集成化程度高 * 0.3 计算机的基本结构 输 入 设 备 输 出 设 备 存储器 运算器 控 制 器 图0.2 计算机的基本结构 * 总线结构：计算机各部分之间是依靠总线相联系的， 总线是一组用来传输数据和信息的连线。 I/O设备 I/O设备 存 储 器 C P U 存储器 CPU I/O设备 I/O设备 以内存为中心的双总线结构 单 总 线 结 构 * 0.4 计算机的运行 虚拟机器M4 （使用高级语言） 虚拟机器M3 （使用汇编语言或其它中间语言） 虚拟机器M2 （使用操作系统） 实际机器M1 （使用机器语言） 执行 由硬件或微程序执行机器语言 解释 由机器语言解释操作系统语言 编译2 经编译程序翻译成机器语言程序或操作系统语言 编译1 经编译程序翻译成汇编语言程序或其它中间语言程序 * 计算机的运行过程可概括为： 通过输入设备将使用者提供的数据和程序存入存储器；按程序的安排将数据从存储器中取出，送到运算器中处理，然后再送入存储器；将处理的结果从存储器中取出，通过输出设备报告使用者或完成某项控制任务。 输入设备 输出设备 存储器 运算器 控 制 器 * 0.5 计算机与数字系统 1）计算机的活动是控制器按照存放在存储器中的程序，一条指令一条指令地按序执行； 2） 每条指令包含若干操作，这些操作的基本内容是将数据从一个寄存器（经过处理）向另一个寄存器传送，而每一个操作都是在控制器的命令下完成的。 计算机与数字系统对比 纯硬件构成的数字系统： 只完成特定功能；耗材多；速度高 数字计算机： 处理能力强；速度低 * 1.1 计算机中的数制、权的概念 1.2 计算机中的数的表示方法与格式 1 计算机中的数制和码制 * 1.1 计算机中的数制、权的概念 1.1 .1 十进制 1.1 .2 R进制 基数 di?[0,1,…,9] 基数 ri?[0,1,…,R-1] * 1.1 .3 二进制 1.1 .4 二进制的优点 电路实现方便, 2) 需要的设备量少, 3) 运算规则简单 1.1 .5 数制间的转换 * 1.1.5.1 二进制转换成十进制 二进制数11 b=90.75 d * 1.1.5.2 十进制转换成二进制 十进制数：26d=11010b 商 0??1 ??3 ??6 ??13 ??26 ? (?2) 余数 1 1 0 1 0 (二进制数， H --L) * 1.1 .6 八进制与十六进制(缩短书写长度) 二进制数 八进制数 000 001 010 011 100 101 110 111 0 1 2 3 4 5 6 7 * 十六进制数h