计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程，以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、 操作系统 等专业课的学习基础。下面是我给大家推荐的计算机组成原理论文，希望大家喜欢!
计算机组成原理论文篇一
《计算机组成原理课程综述》
摘要：计算机组成原理是计算机专业一门重要的主干课程，以数字逻辑为基础的课程。同时也是计算机结构、操作系统等专业课的学习基础。课程任务是使学生掌握计算机组成部件的工作原理、逻辑实现、设计 方法 及将各部件接连成整机的方法，建立CPU级和硬件系统级的整机概念，培养学生对计算机硬件系统的分析、开发与设计能力。同时该课程也是学好计算机硬件系列课程的重要基础。所以，我们需要了解计算机的基本概念、计算机硬件系统以及软件系统的组成及其基本功能。学习计算机的各个基本组成部件及控制单元的工作原理，掌握有关软件、硬件的基本知识，尤其是各基本组成部件有机连接构成整机的方法。
关键词：计算机系统;硬件结构;软件结构;控制单元
一、计算机组成原理课程综述
顾名思义，计算机组成原理就是介绍计算机的组成，冯-诺依曼计算机由五大部件组成，分别是运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。现今绝大部门都是此类型计算机。通过对这么课的学习对计算机的组成有个整体的概念。计算机组成原理从内容上看一、虽然计算机的五大部件自成体系，较为独立，但是从整体来看，还是具有明显的整体性;二、某些设计思想可应用于不同的部件，具有相通性，例如并行性思想。
二、课程主要内容和基本原理
(一)计算机系统
计算机系统是由“硬件”和“软件”两大部分组成。所谓硬件是指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等。所谓软件，它看不见摸不着，由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。通常把这些程序寄寓于各类媒体(如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘、甚至纸袋)，他们通常存放在计算机的主存或辅存内。
(二)系统总线
计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种，一种是各部件之间使用单独的连线，称为分散连接;另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接。
总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。当多个部件相连时，如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息，势必导致信号冲突，传输无效。因此，在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。
总线分为片内总线、系统总线和通信总线。片内总线是指芯片内部的总线;系统总线又可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线。
总线的周期可分为四个阶段:申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段、结束阶段。
总线与计算机所有的器件数据传输都离不开关系，是计算机工作的基础。
(三)存储器
存储器按存储介质分类：半导体存储器、磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器。按存取方式分类：随机存储器RAM、只读存储器ROM、串行访问存储器。按在计算机中的作用分类：主存储器、辅助存储器。按在计算机系统中的作用分类：主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器Cache、控制存储器。其中静态RAM是用触发器工作原理存储信息，因此即使信息读出后，他仍然保持其原状，不需要再生，但是电源掉电时，原存储信息丢失。动态RAM是靠电容存储电荷的原理来寄存信息。但是电容上的电荷只能维持1~2ms，因此即使电源不掉电，信息也会因此自动消失，为此，必须在2ms内对其所有存储单元恢复一次原状态，这个过程称为再生或刷新。
由于单个存储芯片的容量总是有限的，很难满足实际的需要，因此要进行位扩展和字扩展。存储芯片的容量不同，其地址线也不同，通常将CPU地址线的低位与存储芯片的低址线相连。
同样，CPU的数据线数与存储芯片的数据线也不一定相等。此时，必须对存储芯片扩位，使其位数与CPU的数据线相等。
高速缓冲存储器cache主要解决主存与CPU速度不匹配的问题。主存与cache地址映射关系有:直接相联映射、全相联映射、组相联映射。
(四)输入输出系统
I/O设备与主机的联系方式：统一编址和不统一编址。统一编址就是将I/O地址看做是存储器地址的一部分。不统一编址是指I/O地址和存储器地址是分开的，所有对I/O设备的访问必须有专用的I/O指令。传送方式有串行传送和并行传送。I/O设备与主机信息传送的控制方式有三种：程序查询方式(主机与设备是串行工作的)，程序中断方式(程序与主机是并行工作的)和DMA方式(主机与设备是并行工作的)。DMA方式工作：1、中断 cpu 访存，2、挪用周期，3、与CPU交互访存。输出设备有打印机， 显示器 等。
(五)计算方法
计算机的运行需要有运算的参与，参与运算的数有无符号类和有符号类。掌握二进制原码和补码的加减乘除运算。
(六)指令系统
指令由操作码和地址码两部分组成，操作码用来指明该指令所要完成的操作，例如加减，传送，移位，转移等;其位数反映了操作的种类也即机器允许的指令条数。地址码用来指出该指令的源操作数的地址(一个或两个)、结果的地址以及下一条指令的地址。指令寻址分为顺序寻址和跳跃寻址两种。其寻址方式分为10种，分别是：立即寻址，直接寻址，隐含寻址，间接寻址，寄存器寻址，寄存器间接寻址，基址寻址，变址寻址，相对寻址，堆栈寻址。指令格式有零地址，一地址，二地址，三地址等。需能分析指令格式所含的意义。
(七)CPU的结构与功能
CPU实质包括运算器和控制器两大部分，基本功能是取指令，分析指令，执行指令。CPU的寄存器有用户可见寄存器：通用寄存器，数据寄存器，地址寄存器，条件码寄存器。控制和状态寄存器：存储器地址寄存器，存储器数据寄存器，程序寄存器，指令寄存器。指令流水处理减少了运行时间，提高机器效率。中断系统在前面章节介绍过，此处在简单补充一些，引起中断的有很多种因素：人为设置的中断，程序性事故，硬件故障，I/O设备，外部事件。中断判优可用硬件实现，也可用软件实现。中断服务程序入口地址的寻找方法：硬件向量方法和软件查询法。中断响应的过程：响应中断的条件，响应中断的时间，中断隐指令和关中断。其中中断隐指令就是机器指令系统中没有的指令，他是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令。在中断响应之前需要对现场进行保护，中断结束之后需要对现场进行恢复。中断屏蔽技术主要用于多级中断，屏蔽技术可以改变优先级。
(八)控制单元的功能
控制单元具有发出各种微操作(即控制信号)序列的功能。取指周期可以归纳为以下几个操作，1.PC->MAR2.1->R3.M(MAR)->MDR4.MDR->IR5.OP(IR)->CU6(PC)+1->PC。间址周期：1.AD(IR)->MAR2.1->R3.M(MAR)->MDR4.MDR->AD(IR).执行周期中不同执行周期的微操作是不同的：1、非访存类指令2、访存指令3、转移类指令。非访存类指令：1、清除累加器指令CLA----0->ACC;2、累加器取反指令、算数右移一位指令SHRL(ACC)->R(ACC),ACC0->ACC0;4、循环左移一位指令CSLR(ACC)->L(ACC)ACCo->ACCn;5、停机指令0->G。访存指令：这类指令在执行阶段都需要访存存储器。
1、加法指令ADDX。
2、存数指令STAX(3)取值指令LDAX。转移类指令：
(1)无条件转移指令JMPX。
(2)条件转移指令BANX。在执行周期结束时刻，cpu要查询是否有请求中断的事件发生，如果有则进入中断周期。在中断周期，由中断隐指令自动完成保护断点、寻找中断服务程序入口地址以及硬件关中断的操作。控制信号的外特性：a.输入信号：时钟，指令寄存器，标志，来自系统总线的控制信号。b.输出信号：CPU内的控制信号，送至系统总线的信号。
常见的控制方式有同步控制，异步控制，联合控制和人工控制。
(九)控制单元的设计
组合逻辑的设计又称硬布线控制器，由门电路和触发器构成的复杂树形网络形成的逻辑电路。安排微操作节拍时注意以下三点：1、有些微操作的次序是不容改变的，故安排微操作的节拍时必须注意微操作的先后顺序。2、凡是控制对象不同的微操作，若能在一个节拍内执行，应尽可能安排在同一个节拍内，以节省时间。3、如果有些微操作所占的时间不长，应该将它们安排在一个节拍内完成，并且允许这些微操作有先后次序。微程序的设计：采用微程序设计方法设计控制单元的过程就是编写每一条机器指令的微程序，他是按执行每一条机器指令所需要的微操作命令的先后顺序而编写的，因此，一条机器指令对应一个微程序。微指令的基本格式共分为两个字段，一个为操作控制字段，该字段发出各种控制信号;另一个为顺序控制字段，它可以指出下条微指令的地址(简称下地址)，以控制微指令序列的执行顺序。工作原理：取指阶段：取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取下一条微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址。执行阶段:取数指令微程序首地址的形成---取微指令---产生微操作命令---形成下一条微指令的地址---取微命令.........循环。微指令的编码方式：直接编码方式，字段直接编码方式，字段间接编码方式，混合编码。后序微指令地址的形成方式：断定方式，根据机器指令的操作码形成，增量计数器法，分支转移，通过测试网络形成，由硬件产生微程序入口地址。微指令格式:水平型微指令，垂直型微指令。
三、实际应用
自ENIAC问世后将近30余年的时间里，计算机一直被作为大学和研究机构的娇贵设备。在20世纪70年代中后期，大规模集成工艺日趋成熟，微芯片上集成的晶体管数一直按每3年翻两番的Moore定律增长，微处理器的性能也按此几何级数提高，而价格也以同样的几何级数下降，以至于以前需花数百万美元的机器(如80MFLOPS的CRAY)变得价值仅为数千美元(而此类机器的性能可达200MFLOPS)，至于对性能不高的微处理器芯片而言，仅花数美元就可购到。正因为如此，才使得计算机走出实验室而渗透到各个领域，乃至走进普通百姓的家中，也使得计算机的应用范围从科学计算，数据处理等传统领域扩展到办公自动化，多媒体，电子商务，虚拟工厂，远程 教育 等，遍及社会，政治，经济，军事，科技以及个人 文化 生活和家庭生活的各个角落。
四、 心得体会
计算机科学与技术的发展日新月异，但是都离不开计算机组成原理，这门课不要死记硬背，重在理解，工科类的学习不是死记硬背就会的，还是要理解记忆才会牢靠。在做完这次课程论文后，让我再次加深了对计算机的组成原理的理解，对计算机的构建也有更深层次的体会。计算机的每一次发展，都凝聚着人类的智慧和辛勤劳动，每一次创新都给人类带来了巨大的进步。计算机从早期的简单功能，到现在的复杂操作，都是一点一滴发展起来的。
五、结语
通过对计算机组成原理这门课程的学习，使我对计算机软件和硬件技术有了一个更深入的了解，包括各种计算机的基本原理以及计算机的艰难发展历程，这门课程注重理论知识，理论知识是一切技术的最基本，也是我们必须要掌握好的。在这次课程综述论文过程中，我到图书馆查阅资料，上网查资料，让我深刻认识到计算机组成原理的重要性，也了解了许多书上没有的知识，受益匪浅。
六、参考文献
1、唐朔飞《计算机组成原理》高等教育出版社第2版
计算机组成原理论文篇二
《计算机组成原理的探讨》
摘要：计算机组成原理是计算机专业人员必须掌握的基础知识。显而易见《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。本课程侧重于讲授计算机基本部件的构造和组织方式、基本运算的操作原理以及部件和单元的设计思想等。但计算机硬件技术的发展十分迅速，各类新器件、新概念和新内容不断涌现，这就要求我们要与时俱进，自主学习新知识。计算机是一门应用广泛、使用面积广、技术含量高的一门学科和技术，生活中的任何一个角落都离不开计算机的应用，生活中的无处不在需要我们了解和清楚计算机的相关知识。本文从《计算机组成原理》基础课程的各个方面对计算机组成原理做了详细的解释。
关键字：构造组织方式;基本运算;操作原理;设计思想
(一)、计算机组成原理课程综述
随着计算机和通信技术的蓬勃发展，中国开始进入信息化时代，计算机及技术的应用更加广泛深入，计算机学科传统的专业优势已经不再存在。社会和应用对学生在计算机领域的知识与能力提出了新的要求。专家们指出，未来10～15年是我国信息技术发展的窗口期、关键期。
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业必修的一门专业主干课程。课程要求掌握计算机系统各部件的组成和工作原理、相互联系和作用，最终达到从系统、整机的角度理解计算机的结构与组成，并为后续课程的学习奠定基础。因此掌握计算机的组成原理就显得尤为重要，这就要求课程的编写要深入浅出、通俗易懂。本课程在体系结构上改变了自底向上的编写习惯，采用从外部大框架入手，层层细化的叙述方法。这样便更容易形成计算机的整体观念。
该课程总共分为四篇十章，第一篇(第1、2章)主要介绍计算机系统的基本组成、应用与发展。第二篇(第3、4、5章)详细介绍了出CPU外的存储器、输入输出系统以及连接CPU、存储器和I/O之间的通信总线。第三篇(第6、7、8、章)详细介绍了CPU(除控制单元外)的特性、结构和功能，包括计算机的基本运算、指令系统和中断系统等。第四篇(9、10章)专门介绍控制单元的功能，以及采用组合逻辑和微程序方法设计控制单元的设计思想和实现 措施 。
(二)、课程主要内容和基本原理
《计算机组成原理》是“高等学校计算机基础及应用教材”中的一本硬件基础教材，系统地介绍了计算机单处理机系统的组成及其工作原理。
主要内容包括：计算机系统概论，运算方法和运算器，存储系统，指令系统，中央处理器，总线及其互联机构，输入/输出系统。它是一门理论性强，而又与实际结合密切的课程，其特点是内容覆盖面广，基本概念多，并且比较抽象，特别是难以建立计算机的整机概念。本书以冯·诺依曼计算机结构为主线，讲授单处理机系统各大部件的组成、工作原理以及将各大部件连接成整机的工作原理。从教学上，本课程是先导课程和后续课程之间承上启下的主干课程，是必须掌握的重要知识结构。
(三)实际应用：科学计算和数据处理
科学计算一直是计算机的重要应用领域之一。其特点是计算量大和数值变化范围大。在天文学、量子化学、空气动力学和核物理学等领域都要依靠计算机进行复杂的运算。例如，人们生活难以摆脱的天气预报，要知道第二天的气候变化，采用1MIPS的计算机顷刻间便可获得。倘若要预报一个月乃至一年的气候变化，是各地提前做好防汛、防旱等工作，则100MIPS或更高的计算机才能满足。现代的航空、航天技术，如超音速飞行器的设计、人造卫星和运载火箭轨道的计算，也都离不开高速运算的计算机。
此外，计算机在 其它 学科和工程设计方面，诸如数学、力学、晶体结构分析、石油勘探、桥梁设计、建筑、土 木工 程设计等领域内，都得到了广泛的应用。
数据处理也是计算机的重要应用领域之一。早在20世纪五六十年代，人们就把大批复杂的事务数据交给了计算机处理，如政府机关公文、报表和档案。大银行、大公司、大企业的财务、人事、物料，包括市场预测、情报检索、经营决策、生产管理等大量的数据信息，都有计算机收集、存储、整理、检索、统计、修改、增删等，并由此获得某种决策数据或趋势，供各级决策指挥者参考。
(四)心得体会
这学期我们学习了计算机组成原理这门课，通过对这门课程的学习，让我对计算机的基本结构，单处理机的系统的组成与工作原理有了更加深入的了解和体会。下面我就对这学期的学习做个 总结 ，讲讲有关学习计算机组成原理的心得。
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业一门核心专业基础课，在专业课程内起着承上启下的作用。这门课程是要求我们通过学习计算机的基本概念、基本结构，对组成计算机的各个部件的功能和工作过程、以及部件间的连接有较全面、较系统的认识，形成较完整的计算机组成与工作原理模型。
计算机组成原理第一章——计算机系统的概论。计算机是由硬件和软件组成的，计算机的硬件包括运算器，存储器，控制器，适配器，输入输出设备的本质所在。计算机系统是一个有硬件和软件组成的多层次结构，它通常由微程序级，一般机器级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级组成，每一级都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。
计算机组成原理第二章——计算机的发展与应用;简要介绍了计算机的发展史以及它的应用领域。计算机的应用领域很广泛，应用于科学计算和数据处理;工业控制和实时控制;办公自动化和管理信息系统等等。
计算机组成原理第三章——总线系统。计算机总线的功能与组成，总线的概念、连接方式、总线的仲裁、总线的定时以及总线接口的概念的基本功能都需要有深入的了解。
计算机组成原理第四章——存储系统。应重点掌握随机读写存储器的字位扩张情况，主存储器的组成与设计，cache存储器的运行原理以及虚拟存储器的概念与实现。
计算机组成原理第五章——输入/输出系统以及外围设备。计算机输入/输出设备与输入/输出系统综述，显示器设备，针式打印机设备，激光印字机设备;以及磁盘设备的组成与运行原理，磁盘阵列技术。输入/输出系统的功能与组成;教学机的总线与输入/输出系统实例。几种常用的输入/输出方式，中断与DMA的请求、响应和处理。
计算机组成原理第六章——运算方法和相关的运算器。尽管有些计算比较麻烦，可这些是学习的基础。以及相关的指令系统和处理器的工作原理。使我们在概论的基础上对计算机组成原理有了更深一步的了解。
计算机组成原理第七章——指令系统。控制单元必须要发出相应的指令，机器才能完成相应的操作。本章介绍了指令的一般格式和寻址方式，不同的寻址方式操作数的有效地址计算也是不同的。
计算机组成原理第八章，是重点的重点——中央处理器。重点掌握到内容很多：CPU的功能与基本组成，微程序控制器的相关与微程序设计技术。
计算机组成原理第九章——控制单元的功能。指令周期分为4个阶段，即取指周期、间址周期、执行周期和中断周期。控制单元会为完成不同指令所发出的各种操作命令。
计算机组成原理第十章——控制单元的设计。有两种设计方法：组合逻辑设计和微程序设计。
通过本课程让我了解到，本课程是计算机专业本科生必修的硬件课程中重要核心课程之一。基本要求是使学生掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理。当我第一次接触这门课程时有些枯燥、乏味，学起来很吃力，但我还是决心努力学好这门课程。因为它不仅是专业课，而且以后也是 考研 科目，而且它的具有重要的承上启下的作用，如果学不好，那在以后专业课的学习中就会遇到更多的难点和困惑，很容易形成破罐子破摔的情形。
现在一个学期就快要过去了，基本的课程也已结束。由于老师细致全面的讲授和我自己课下的反复学习，这门课已经在我心里形成了一个大概的理解和知识体系，有种“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”的感觉。
结语
计算机组成原理是计算机专业本科生必修的硬件课程中重要核心课程之一。基本要求是使我们掌握计算机常用的逻辑器件、部件的原理、参数及使用方法，学懂简单、完备的单台计算机的基本组成原理，学习计算机设计中的入门性知识，掌握维护、使用计算机的技能。计算机组成原理是计算机专业的基础课。
通过对计算机组成原理知识的整理和实际应用，我深刻了解到掌握计算机组成原理的重要姓，了解到了计算机组成原理学基础在生活、工作等生活各个方面的重要姓和不可缺少姓。另一方面，通过学习也认识到了计算机组成原理学在一些微小方面一些不足和亟待于解决的问题或者小缺陷，这是我通过整理计算机组成原理而获得的极大收获。我相信这次的学习会对我以后的学习和工作产生非常大的影响力。
这门课对于使我们了解现代计算机的各个组成部分及其工作原理具有重要作用，对于我们后续课程的学习无疑也具有积极的意义。
(六)参考文献
[1]唐朔飞.计算机组成原理[M].北京：高等教育出版社，2000.
[2]唐朔飞.计算机组成原理：学习指导与习题解答[M].北京：高等教育出版社，2005.
[3]孙德文，等.微型计算机技术[M].修订版.北京：高等教育出版社，2006.
[4]张晨曦，等.计算机体系结构[M].2版.北京：高等教育出版社，2006.
[5]白中文，等.计算机组成原理[M].3版.北京：高等教育出版社，2002.
[6]STALLINGSW.ComputerOraganizationandArchitecture:DesigningforPerformance[M].7thed.NewYork:PrenticeHall，2005
“计算机组成原理”课程论文
摘要：《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心的专业必修课程。本门课程采用从计算机的整体知识框架入手，逐步展开说明。详细讲述了计算机组成原理，计算机是一台由许多独立部件构成的机器，它的功能可由其各个独立部件的功能来描述，而每个独立部件又可以由其内部更精细的结构和功能来描述。根据计算机组成原理的结构，本门课程把课程内容分为四大模块：（1）计算机的概论；（2）计算机系统的硬件结构；（3）中央处理器；（4）控制单元；四个模块一次递进，逐步进入计算机的内核部分。
计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成。计算机的软件由可以分为“系统软件”和“应用软件”两种。系统软件用来管理计算机；应用软件用来实现各项用户功能。计算机软件实现这些功能的基础是硬件的支持。在一定程度上硬件的功能和软件的功能可以相互替代，硬件的功能是速度快，但实现起来难度大，电路复杂，可移植性查；软件更加灵活，但是运行的素的并硬件慢很多。
一、本书主要知识点
第一篇 概论
1、第一章 计算机系统概论
（1）主要知识点
本章重点突出计算机组成的概貌和框架，由此简洁明了地了解计算机内部的工作过程实际上是指令流和数据流在此框架内由I/O→存储器→CPU→存储器→I/O 的过程，是通过逐条取指令、分析指令和执行指令来运行程序的。同时要了解到当今计算机尽管发展到千变万化的程度，但其最根本的组成原理还是基于冯诺依曼的结构。
（2）内容掌握情况
本章介绍了计算机硬件的基本组成、计算机体系结构、以及计算机系统层次结构。通过本章的学习对于计算机的宏观结构有了一个总体的概念，明白了计算机是由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。通过没个基本部件实现相关的功能，从而形成一个完整的计算机框架结构。
图1 计算机的结构
冯诺依曼计算机的特点是本章学习的重点内容，事先将程序(包含指令和数据)存入主存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。这是计算机能高速自动运行的基础。计算机的工作体现为执行程序，计算机功能。如果程序现在是顺序执行的，每取出一条指令后PC内容加l，指示下一条指令该从何处取得.如果程序将转移到某处，就将转移的目标地址送入PC，以便按新地址读取后继指令。所以，PC就像一个指针，一直指示着程序的执行进程，也就是指示控制流的形成。虽然程序与数据都采用二进制代码，仍可按照PC的内容作为地址读取指令，再按照指令给出的操作数地址去读取数据。
通过第一章的学习，从宏观上引入了计算机的组成原理和工作原理，本书就是围绕计算机的这种结构，展开说明计算的组成以及如何工作的。
2、第二章 计算机的发展及应用
第二章作为自学内容，讲述了计算机的发展史，通过历史来展示现在计算机所处的发展阶段。从1946 年ENIAC 诞生到二十世纪五、六十年代，由于构成计算机的元器件发展变化（由电子管→晶体管→集成电路），使计算机的性能有了很大提高，每隔6 至7 年，计算机便更新换代一次，运算速度约提高一个数量级。而到了二十世纪七十年代，自从Intel 公司生产了第一个微处理器芯片后，随着集成度成倍的提高，以每隔18 个月
表1 计算机的发展历程
芯片上的晶体管数就翻一番的速度使计算机得到极为广泛的应用，以至整个社会从制造时代进入到信息时代，出现了知识大爆炸。
第二篇 计算机系统的硬件结构
3、第三章 系统总线
图2 总线实现结构示意图
总线是计算机中一个非常重要的部件，在计算机中，各个部件之间是相对独立工作的。但是各个部件之间的联系又是非常紧密的，彼此之间需要大量的数据交换。为此引出了总线这个部件。计算机系统的五大部件之间互联方式有两种，一种是各个部件之间使用单独的连线，称为分散链接；另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接。本章重点研究总线的连接方式。
总线是连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。
总线按照传输方式可以分为并行传输总线和串行传输总线；总线按照连接部件的不同可以分为片内总线、系统总线和通信总线。
总线的特性和性能指标，根据总线的不同分别研究了总线的特性、性能标准和总线的行业标准。
总线的用处不同则有单总线结构和多总线结构。
由于总线是多个部件同时使用，因此存在总线的判优逻辑。
4、第四章 存储器
存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。随着计算机发展，存储器在系统中的地步越来越重要。
图3 存储器的分类
存储器在计算机中可实现如下功能：输入设备输入程序和数据,存储器写操作；CPU读取指令,存储器读操作；CPU执行指令时需读取操作数,存储器读操作；CPU将处理的结果存入存储器 ,存储器写操作；输出设备输出结果, 存储器读操作；
对于一个存储器来说需要明白以下概念：
存储元：存储器的最小组成单位，用以存储1位二进制代码。
存储单元：是CPU访问存储器基本单位，由若干个具有相同操作属性的存储元组成。
单元地址：在存储器中用以标识存储单元的唯一编号，CPU通过该编号访问相应的存储单元。
字存储单元：存放一个字的存储单元，相应的单元地址叫字地址。
字节存储单元：存放一个字节的存储单元，相应的单元地址叫字节地址
按字寻址计算机：可编址的最小单位是字存储单元的计算机。
按字节寻址计算机：可编址的最小单位是字节的计算机。
存储体：存储单元的集合，是存放二进制信息的地方。
本章运用以前学过的电路知识和本章所学的半导体存储芯片，设计存储器和CPU 的连接电路。注意要合理选用芯片，以及CPU 和存储器芯片之间的地址线、数据线和控制线的连接。
5、第五章 输入输出系统
输入输出系统是计算机中一个非常重要的逻辑部件。随着计算机系统的不断发展，应用范围不断扩大，I/O设备的数量和种类也越来越多，它们与主机的联络方式及信息的交换方式也不相同。由于输入输出设备工作速度与计算机主机的工作速度极不匹配.为此，既要考虑到输入输出设备工作的准确可靠，又要充分挖掘主机的工作效率。本章重点分析I/O设备与主机交换信息的三种控制方式（程序查询、中断和DMA）及其相应的接口功能和组成，对记住几种常用的I/O设备也进行简单介绍。
（1）程序中断方式
中断：计算机在执行正常程序的过程中，出现某些异常事件或某种请求时，处理器暂停执行当前程序，转而执行更紧急的程序，并在执行结束后,自动恢复执行原先程序的过程。
特点： 硬件结构较查询方式复杂些、服务开销时间较大、主程序与设备并行运行,CPU效率较高，具有实时响应的能力。
（2）中断处理过程。
中断处理过程为：中断请求→中断源识别判优→中断响应→中断处理→中断返回
中断源： 引起中断事件的来源。
判优： 找出优先级最高的中断源给予响应。
中断源识别：采用的方法有： 软件查询法；硬件排队法； 矢量中断。
CPU响应中断的条件：至少有一个中断源请求中断； CPU允许中断；当前指令执行完。
中断响应的工作--由硬件自动完成：关中断；保留断点信息；转到中断处理程序入口。中断处理--由软件（中断处理程序）完成。
（3）DMA传送方式
特点：解决与CPU共享主存的矛盾；停止CPU访问内存CPU效率低；周期挪用，适用于外设读取周期大于内存存取周期；DMA与CPU交替访问。 适用于CPU工作周期比内存存取周期长得多的情况。
第三篇 中央处理器
6、第六章 计算机的运算方法
计算机的应用领域极其广泛，但不论其应用在什么地方，信息在机器内部的形式都是一致的，即为0和1组成的各种编码。本章主要介绍参与运算的各类数据，以及它们在计算机中的算术运算方法。计算机中有符号数、无符号数、定点数和浮点数的各种表示，以及移位、定点补码加减运算、定点原码一位乘和两位乘及补码Booth 算法、定点原码和补码加减交替除法，以及浮点补码加减运算。
本章的知识难度较大，首先研究数据的表示方法，有无符号数和有符号数。数的表示存在顶点表示和浮点表示。本章的难点在于计算机中数据的运算，定点运算、浮点四则运算。本章还研究了计算机的计算部件——算术逻辑单元。
图4 ALU电路
7、第七章 指令系统
本章主要介绍及其指令系统的分类、常见的寻址方式、指令格式以及设计指令系统时应考虑的问题。了解机器的指令系统决定了一台计算机的功能，而一旦计算机的指令系统确定以后，计算机的硬件必须给予支持。指令系统主要体现在它的操作类型、数据类型、地址格式和寻址方法等方面。要求掌握不同的寻址方式对操作数寻址范围以及对编程的影响，掌握不同的寻址方式所要求的硬件和信息的加工过程。
用计算机解题时，一般都要编制程序，程序既可用高级语言编写，亦可用机器语言编写；但计算机只能够识别和执行用机器语言编写的程序；各种高级语言编写的应用程序，最终都要翻译成机器语言来执行。机器语言是由一系列的指令（语句）组成的；指令的格式就是机器语言的语法；每条指令规定机器完成一定的功能。一台计算机的所有的指令集合称为该机的指令系统或指令集。它是程序工作者编制程序的基本依据，也是进行计算机逻辑设计的基本依据。
本章中提出了对于机器指令的格式要求以及操作数和操作类型。通过本章的学习认识了指令的寻址方式，并初步了解RISC技术的产生和发展。
本章的难点在于指令的寻址方式、操作数寻址方式；形成指令地址的方式，称为 指令寻址方式 。有顺序寻址和跳跃寻址两种，由指令计数器来跟踪。形成操作数地址的方式，称为 数据寻址方式 。操作数可放在专用寄存器、通用寄存器、内存和指令中。数据寻址方式有隐含寻址、立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、块寻址、段寻址等多种。
8、第八章 CPU的结构和功能
通过本章的学习CPU的功能和基本组成， CPU的基本部分由 运算器、cache 和 控制器 三大部分组成。 CPU需具有四方面的基本功能： 指令控制 、操作控制 、 时间控制 、数据加工。 数据通路 是许多寄存器之间传送信息的通路。
图5 CPU的内部结构
指令的周期和指令的流水式本章研究的又一个重点内容。CPU从存储器取出一条指令并执行这条指令的时间和称为指令周期。由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是不尽相同的。划分指令周期，是设计操作控制器的重要依据 。
第四篇 控制单元
9、第九章 控制单元的设计
根据指令周期的4个阶段，控制单元为完成不同指令所发出的各种操作命令控制计算机的所有部件有次序地完成相应的操作，以达到执行程序的目的。计算机的功能就是执行程序。在执行程序的过程中，控制单元要发出各种微操作命令，而且不同的指令对应不同的命令。完成不同指令的过程中，有些操作时相同或相似的，如取指令、取操作数地址以及中断周期。
10、第十章 控制单元的设计
本章介绍控制单元的两种设计方法，要求初步掌握控制单元的两种设计方法，从而进一步理解组合逻辑控制器和微程序控制器在设计思想、硬件组成及其工作原理方面的不同。结合时序系统的概念，学会按不同指令要求，写出其相应的微操作命令及节拍安排。
操作控制器设计方法
硬布线控制器:组合逻辑型，采用组合逻辑技术实现；
微程序控制器 存储逻辑型，以微程序解释执行机器指令，采用存储逻辑技术实现；
门阵列控制器 组合逻辑与存储逻辑结合型，采用可编程逻辑器件实现。
微命令是指控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令，是构成控制信号序列的最小单位。微操作是执行部件接受微命令后所进行的操作，是计算机硬件结构中最基本的操作。微周期是从控存中读取一条微指令并执行相应的一步操作所需的时间。微指令是由每个微周期的操作所需的控制命令构成一条微指令。微指令包含了若干微命令信息。微程序即一系列微指令的有序集合，可以控制实现一条机器指令。
二、学习体会
“计算机组成原理”是本学期的一门重点课程，通过本学期的学习发现该课程的学习难度较大，知识点很多，而且各个知识点之间的联系并不多。因此对于该课程的学习显得十分吃力。通过一个学期的学习使我逐渐理解计算机系统的层次结构。本门课程主要是学习计算机的组成结构，例如计算机是由哪些部件组成的，各个部件之间存在什么样的关系，这些关系是如何联系的，以及这些部件内部是如何工作的。在指令系统中体现了机器的属性，但指令的实现，即如何取指令、分析指令、取操作数、运算、送结果等，这些都是计算机组成原理所研究的范围。
该课程向我们展示了一台计算机从宏观上是如何工作的，同时又对计算机的组成部件分开进行演示。
我们从大一开始学习了程序设计课程（C语言和C++程序程序设计语言），通过这两门的课的学习，使我们初步了解了软件的工作方式，但是对于计算机在机器层面上的功过模式感到很陌生，之前学习的程序设计课程是基于高级程序设计语言，更加接近自然语言，而计算机只能处理有0和1组成的二进制代码。高级程序所描绘的语言如何通过计算机硬件转换成为计算机能够识别的二进制代买。由二进制代码组成的指令在机器中是如何运行的。本课程在“数字逻辑”的基础之上展开对计算机的描述。
本门课程的学习所要把握的一个重点关键词是“数据通路”，计算机处理的始终是数字信号，计算机中的所有功能都是通过数字所表示的信息来是实现的。在计算机中，数据是如何从外部进入计算中的，这就引入了输入输出系统（I/O），I/O系统将外界的物理信号或者模拟信号转换成计算机能够识别的数字信号，通过总线系统输入计算机中，并将计算机处理后的数字信号转换成相应的模拟信号在某些外设中输出。计算机需要处理大量数据，因此需要在计算机中设立相应的存储设备用来存储信号。计算机中的存储设备分为主存和外村，它们之间可以通过总线相互交换数据。CPU是计算机汇总的核心部件，CPU包含运算器和控制器两大部分，根据冯诺依曼结构，计算机可自动完成取指令和执行指令的过程，控制器就是完成此项工作的，它负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列，其基本功能是取指令、分析指令和执行指令。由于计算机中存在着五大部件，并通过这些部件的协调配合工作，使计算机能够完成各种各样的功能。
计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心课程，也是全国计算机专业硕士研究生入学试必考的科目之一，它在整个计算机专业课程体系中具有承上启下的作用。下面是我给大家推荐的，希望大家喜欢!
《计算机组成原理实验教学改革探讨》
摘 要：本文首先分析了当前计算机组成原理实验教学现状及存在的问题，实验教学在计算机组成原理教学环节的重要作用，然后提出了计算机组成原理实验教学的改革思路，最后进行了总结。
关键词：实验教学 计算机组成原理 实验安排 实验教改
Abstract：This paper *** yzes the important role of the current puter position principle experiment teaching situation and existing problems，experimental teaching in teaching puter organization，and then propose a puter position principle experiment teaching reform ideas，and finally summarized.
Key words：experimental teaching;puter organization;experimental arrangement;experiment Reform
本文主要阐述了计算机组成原理实验教学的改革思路。以全面提高教学质量为宗旨，以创新设计模式为主要指导思想，将硬体描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中，逐步更新传统硬体实验中的陈旧内容、模式及其实验平台，将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合，对课程的内容有很好的对应性。从而提高了学生学习的兴趣，提升了学生的就业竞争力。
1 计算机组成原理实验教学的现状及存在问题分析
计算机组成原理课程是计算机专业的一门核心课程，也是全国计算机专业硕士研究生入学试必考的科目之一，它在整个计算机专业课程体系中具有承上启下的作用[1]。计算机组成原理实验是“计算机组成原理”课程的配套实验，属于涉及计算机内部工作机制的硬体类实验。在计算机技术飞速发展的今天，硬体的理论知识只有通过实验环节才能加深理解，实验能使学生掌握计算机硬体设计、制造、除错和执行维护等多方面的技能，训练学生动手能力，培养创新能力及认真、严谨的科研作风。
《计算机组成原理》实验教学重点是组成计算机的基本部件，包括储存器、运算器、控制器、输入输出系统和连线它们之间的系统汇流排的构成、组织方式和工作原理;该课程的难点是如何掌握以控制流和资料流为主线，将计算机的各大部件联络起来，建立整机概念。所以，该门课的实验教学方法起到了至关重要的作用[3]。传统的实验教学方法是：首先教师讲解实验，学生再按照指导书的实验步骤，利用现成实验箱按部就班地进行验证实验，最后教师检查实验资料记录。这种教学方式使学生不求甚解，根本无法直观、形象地描述计算机内部组成的工作过程和原理。
2 计算机组成原理实验教学改革的思路
针对目前计算机组成原理实验教学中存在的普遍问题，作者根据在教学中曾进行过的有效尝试提出了一些改革思路。
我院所用的计算机组成原理实验器材是复旦大学研制的FD-CES多功能计算机实验系统，主要包括运算器、控制器、储存器、汇流排四个部件实验和一个整机实验。以前做实验基本上都属于验证型实验，实验课时，教师先讲一下实验原理，然后学生就按照厂家配备的实验板和实验步骤进行连线和操作，很多学生只是机械的按实验步骤连线和操作，根本不明白每步操作代表什么含义，有什么作用。为了提高学生独立思考和解决问题的能力，我们将运算器、储存器和汇流排实验由原来的验证型实验改成设计型实验。在实验前一周，教师首先在课堂上对实验原理进行讲解，然后再把实验电路板的线路图影印给学生，让学生事先对整个电路详图有一定的了解，实验时，教师再结合实验板和线路图讲清实验板上各个晶片和讯号的作用，最后由教师引导学生自行设计实验步骤并完成实验内容。在实验教学中我们引入了一种新的实践教学方法，发挥现代化的计算机，结合计算机图形技术、网路技术、多媒体技术进行计算机辅助实践教学。这种教学方法将计算机中比较抽象的工作原理和工作过程以动画的形式演示出来，让学生能清楚地了解资料流动的过程和最终结果，更好地掌握整机的概念。采用这种教学方式更直观、更形象、更具有吸引力。这样能够进一步发挥学生的能动性、提高学习兴趣。
3 实验教学内容的设计安排
实验教学的安排按照由浅入深，循序渐进的方式进行，合理选择实验内容，尽量避免过多过杂。内容选择注意举一反三，即以启发思维为主，对设计型、综合型实验只要能完成预定实验目标即可，不苛求实验过程与步骤的统一。实验教师在实验中主要起到引导的作用，实验前的讲解以重点、难点和注意事项为主，而不需要面面俱到。可以先提出一些问题，让学生带着问题去做、去观察、去思考。实验中，则应以学生为主体，让每个同学通过操作行为感受计算机的物理过程。鼓励学生自己修改实验，有时学生对自己设计的实验内容没有把握，一旦经过操作实践后就清楚了。他在实验一起上修改实验步骤，观察修改后的结果，实际上就是了解改动部分在整个操作过程中所起的作用，这种作用的认识和理解不是通过说教得来的，而是切身经历的、看到的，学生对它的理解、记忆就要深刻的多。
具体实验具体的实验内容应覆盖计算机组成原理课程教学中的各重要方面：计算器，储存器，时序部件，汇流排和整机实验。型别分为选作和必做。每个实验分属验证型、设计型或综合型。根据以上思考，我们在实验内容的选择、实验步骤的设计和实验文件的组织等诸方面都做了精心的考虑和安排，尝试为“计算机组成原理”课程编写了《计算机组成原理实验指导书》。现列举几个必做实验内容如下。
3.1 实验一：运算器部件实验
***1***实验型别。
设计型实验。
***2***实验目的。
①掌握4位函式发生器74181，先行进位发生器74182，以及多功能8位移位暂存器74198的工作原理和使用方法。
②掌握16位串/并运算器的工作原理及设计方法。
***3***实验要求。
①用四片4位并行算术逻辑运算单元74181、一片先行进位发生电路74182、两片74198及两片74377等，组装一个组间进位并行/序列可变的16位运算器***每组四位***。
②验证积体电路74181、74198的功能。
③分别测试16位运算器组间序列进位和并行进位情况下的最大进位延迟时间。
3.2 实验二：储存部件实验
***1***实验型别。
设计型实验***给定实验方案，自行设计硬体连线和实验步骤***。
***2***实验目的。
①掌握半导体静态RAM6116的特性和使用方法。
②掌握多片储存器的扩充套件技术和片选技术。
***3***实验要求。
①用两片6116***2K×8***构成一个4K×8bit 的RAM。
②测量6116的读/写时间。
3.3 实验三：时序电路部件实验
***1***实验型别。
验证型实验。
***2***实验目的。
①增强对计算机时序系统的认识。
②掌握使用中小规模积体电路研制计算机时序电路的方法。
***3***实验要求。
验证一个性能如下的计算机时序电路如下。
①能产生四个机器周期状态：M0，M1，M2，M3。
②每个机器周期状态均含有四个节拍电位：T0，T1，T2，T3。
③每个节拍电位中含有三个完整的时钟脉冲：CP1，CP2，Φ。
3.4 实验四：汇流排传输实验
***1***实验型别。
设计型实验。
***2***实验目的。
①通过一个简单的8位汇流排传输线路了解汇流排传输控制技术。
②熟悉几种常用的三态输出期间的效能和使用方法。
***3***实验要求。
给定实验部件，试设计连线和试验步骤，构成一个8位单汇流排系统，利用它完成储存器和暂存器的读写，并通过汇流排实现记忆体和储存器之间的资料交换。
3.5 实验五：整机实验
***1***实验型别。
综合型实验。
***2***实验目的。
①了解多累加器计算机的特点;
②了解几种定址方式的控制过程;
③掌握微程式控制的计算机的设计方法，加深了解微程式的特点;
④通过设计和除错了解计算机如何执行指令，如何控制I/O装置工作。
***3***实验要求。
对实验仪资源进行剪裁，自行研制一台实验计算机。要求实验计算机具有以下特点。
①有外部装置。
②运算器采用单累加器结构***KA、KB、KC、KR分别置于左、右、右、左***。
③运算元采用直接地址方式。
④外设和主存统一编址，当a10=0，访问主存;a10=1，访问外设。
⑤自编微指令格式和微程式。
⑥自编除错程式及应用程式。
4 结语
改进后的计算机组成实验将实用性、技术的前沿性和实现实验的趣味性很好地结合，对课程的内容有很好的对应性，具有鲜明的特点和极强的针对性，使学生不仅能亲手触控到如今高速发展的现代计算机主流应用的开发技术，还能提高学生学习的兴趣，提升学生的就业竞争力。
总之，以全面提高教学质量为宗旨，以创新设计模式为主要指导思想，将硬体描述语言、先进的EDA开发工具和技术引入实验中，逐步更新传统硬体实验中的陈旧内容、模式及其实验平台，将成为计算机组成原理实验的一个发展趋势。
参考文献
[1] 王青峡，许文林，任蜀焱.连铸连轧课程教学改革探讨与实践[J].重庆科技学院学报：社会科学版，2012***5***：185-186.
[2] 于湛麟.Multisim在计算机组成原理实验中的应用[J].电子设计工程，2012***15***：15-17.
[3] 白明，张健.基于GEF的计算机组成原理实验模拟[J].实验技术与管理，2010***9***：81-84.
[4] 陈辉，周自立.基于QuartusⅡ的ALU的实现[J].实验科学与技术，2012***4***：67-70.
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计算机组成原理 存储器（期末论文）
绵阳师范学院
计算机组成原理(期末论文)
题 目 微型计算机的存储器
作 者 ***
单 位 数计学院07级7班(07084207**)
指 导教 师 ***
论文工作时间 2009年5月
摘要
随着微型计算机的迅速普及和发展，人们对计算机的功能要求已不再是限于单纯的计算和数据处理了，而是向着融合图像、声音、文字为一体的多媒体机和大型娱乐型机发展，在这一发展过程中，存储器逐渐成为了人们关注的热点，这里，我们将对存储器的有关知识做进一步详细的介绍。
关键字
微型计算机 存储器 分类 性能指标
存储器是计算机系统内最主要的记忆装置，能够把大量计算机程序和数据存储起来，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可以根据命令读取已保存的信息。
存储器按功能可分为主存储器和辅助存储器，按存放位置又可分为内存储器和外存储器。
存储器的性能指标主要由容量、存取速度、可靠性和性能/性价比决定。
存储器的分类
存储器按功能可分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。
主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与CPU相连接，是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中。
辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用，即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。
一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称存储容量。存储容量通常用KB、MB或GB表示，其中B是字节（Byte），并且1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。例如，640KB就表示640×1024=655360个字节。
（1）内存储器
现代的内存储器多半是半导体存储器，采用大规模集成电路或超大规模集成电路器件。内存储器按其工作方式的不同，可以分为随机存取存储器（简称随机存储器或RAM）和只读存储器（简称ROM）。
随机存储器。随机存储器允许随机的按任意指定地址向内存单元存入或从该单元取出信息，对任一地址的存取时间都是相同的。由于信息是通过电信号写入存储器的，所以断电时RAM中的信息就会消失。计算机工作时使用的程序和数据等都存储在RAM中，如果对程序或数据进行了修改之后，应该将它存储到外存储器中，否则关机后信息将丢失。通常所说的内存大小就是指RAM的大小，一般以KB或MB为单位。
只读存储器。只读存储器是只能读出而不能随意写入信息的存储器。ROM中的内容是由厂家制造时用特殊方法写入的，或者要利用特殊的写入器才能写入。当计算机断电后，ROM中的信息不会丢失。当计算机重新被加电后，其中的信息保持原来的不变，仍可被读出。ROM适宜存放计算机启动的引导程序、启动后的检测程序、系统最基本的输入输出程序、时钟控制程序以及计算机的系统配置和磁盘参数等重要信息。
（2）外存储器
PC常用的外存是软磁盘（简称软盘）和硬磁盘（简称硬盘），目前，光盘的使用也越来越普及。下面介绍常用的三种外存：
软盘：目前计算机常用的软盘按尺寸划分有5.25英寸盘（简称5寸盘）和3.5英寸盘（简称3寸盘）。
二者之间的主要区别是：3.5英寸盘的尺寸比5.25英寸盘小，由硬塑料制成，不易弯曲和损坏；3.5英寸盘的边缘有一个可移动的金属滑片，对盘片起保护作用，读写槽位于金属滑片下，平时被盖住：3.5英寸盘无索引孔；3.5英寸盘的写保护装置是盘角上的一个正方形的孔和一个滑块，当滑块封住小孔时，可以对盘片进行读写操作，当小孔打开时，则处于写保护状态。
软盘记录信息的格式是：将盘片分成许多同心圆，称为磁道，磁道由外向内顺序编号，信息记录在磁道上。另外，从同心圆放射出来的若干条线将每条磁道分割成若干个扇区，顺序编号。这样，就可以通过磁道号和扇区号查找到信息在软盘上存储的位置，一个完整的软盘存储系统是由软盘、软盘驱动器和软驱适配卡组成。
软盘只能存储数据，如果要对它进行读出或写入数据的操作，还必须有软盘驱动器。软盘驱动器位于主机箱内，由磁头和驱动装置两部分组成。磁头用来定位磁道，驱动装置的作用是使磁盘高速旋转，以便对磁盘进行读写操作。软驱适配卡是连接软盘驱动器与主板的专用接口板，通过34芯扁平电缆与软盘驱动器连接。
硬盘：从数据存储原理和存储格式上看，硬盘与软盘完全相同。但硬盘的磁性材料是涂在金属、陶瓷或玻璃制成的硬盘基片上，而软盘的基片是塑料的。硬盘相对软盘来说，主要是存储空间比较大，现在的硬盘容量已在160GB以上。硬盘大多由多个盘片组成，此时，除了每个盘片要分为若干个磁道和扇区以外，多个盘片表面的相应磁道将在空间上形成多个同心圆柱面。
通常情况下，硬盘安装在计算机的主机箱中，但现在已出现多种移动硬盘。这种移动硬盘通过USB接口和计算机连接，方便用户携带大容量的数据。
光盘：随着多媒体技术的推广，光盘以其容量大、寿命长、成本低的特点，很快受到人们的欢迎，普及相当迅速。与磁盘相比，光盘的读写是通过光盘驱动器中的光学头用激光束来读写的。目前，用于计算机系统的光盘有三类：只读光盘（CD-ROM）、一次写入光盘（CD-R）和可擦写光盘（CD-RW）。
存储器的性能指标
1、存储器容量存储器容量是指存储器可以容纳的二进制信息总量，即存储信息的总位（Bit）数。设微机的地址线和数据线位数分别是p和q，则该存储器芯片的地址单元总数为2p，该存储器芯片的位容量为2p × q。例如：存储器芯片6116，地址线有11根，数据线有8根，则该芯片的位容量是：位容量=211 ×8 = 2048 ×8 = 16384位存储器通常是以字节为单位编址的，一个字节有8位，所以有时也用字节容量表示存储器容量，例如上面讲的6116芯片的容量为2KB，记作2K ×8，其中：1KB = 1024B(Byte)=1024 ×8 =8192位存储器容量越大，则存储的信息越多。目前存储器芯片的容量越来越大，价格在不断地降低，这主要得益于大规模集成电路的发展。
2、存取速度存储器的速度直接影响计算机的速度。存取速度可用存取时间和存储周期这两个时间参数来衡量。存取时间是指CPU发出有效存储器地址从而启动一次存储器读写操作，到该读写操作完成所经历的时间，这个时间越小，则存取速度越快。目前，高速缓冲存储器的存取时间已小于5ns。存储周期是连续启动两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔，这个时间一般略大于存取时间。
3、可靠性
存储器的可靠性用MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障间隔时间来衡量， MTBF越长，可靠性越高，内存储器常采用纠错编码技术来延长MTBF以提高可靠性。
4、性能/价格比
这是一个综合性指标，性能主要包括上述三项指标—存储容量、存储速度和可靠性。对不同用途的存储器有不同的要求。例如，有的存储器要求存储容量，则就以存储容量为主；有的存储器如高速缓冲器，则以存储速度为主。
现在普遍通用的存储器
一、半导体存储器的特点分类
1、半导体存储器的特点
⑴ 速度快，存取时间可到ns级；
⑵ 集成度高，不仅存储单元所占的空间小，而且译码
电路和缓冲寄存器、读出写入电路等都制作在同一芯片中。目前已达到单片1024Mb（相当于128M字节）。
⑶ 非破坏性读出，即信息读出后存储单元中的信息还在，特别是静态RAM，读出后不需要再生。
⑷ 信息的易失性（对RAM），即断电后信息丢失。
⑸ 信息的挥发性（对DRAM），即存储的信息过一定时间要丢失，所以要周期地再生（刷新）。
⑹ 功耗低，特别是CMOS存储器。
⑺ 体积小，价格在不断地下降。
2、半导体存储器的分类
主要分为两大类，可读写存储器RAM和只读存储器ROM。
RAM分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。目前计算机内的主存储器都是DRAM，它的集成度高、功耗很低，缺点是需要再生。SRAM是非挥发的，所以不需要再生，但集成度比DRAM要低，计算机中的高速缓冲存储器大多用SRAM.现在有一些新的RAM，如组合RAM（IRAM），将刷新电路与DRAM集成在一起；非易失RAM（NVRAM），实际上是由SRAM和EEPROM共同构成。正常情况下，它和一般SRAM一样，而在系统掉电瞬间它把SRAM中的信息保存在EEPROM中，从而使信息不丢失。只读存储器ROM的特点是用户在使用时只能读出其中的信息，不能修改和写入信息。近几年出现了一中新的存储器叫Flash存储器（闪烁存储器），这是一种电可擦除的非易失性只读存储器。
二、半导体存储器的组成
它一般由存储体、地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。
1、存储体
存储体是存储1和0信息的电路实体，它由许多个存储单元组成，每个存储单元一般由若干位(8位)组成，每一位需要一个存储元件，每个存储单元有一个编号，称为地址。存储器的地址用一组二进制数表示，其地址线的根数n与存储单元的数量N之间的关系为：2n = N
2、地址选择电路
地址选择电路包括地址译码器和地址码寄存器。地址译码器用来对地址译码。设其输入端的地址线有n根，输出线数为N，则它分别对应2n个不同的地址码，作为对地址单元的选择线。这些输出的选择线又叫做字线。地址译码的方式有两种：
⑴ 单译码方式
它的全部地址码只用一个电路译码，译码输出的字选择线直接选中对应的存储单元。这一方式需要的选择线数较多，只适用于容量较小的存储器。
⑵ 双译码方式（或称矩阵译码）
它将地址码分为X与Y两部分，用两个译码电路分别译码。X向译码称为行译码，其输出线称为行选择线，它选中存储矩阵中一行的所有存储单元。Y向译码又称为列译码，其输出线称为列选择线，它选中一列的所有单元。只有X向和Y向的选择线同时选中的那一位存储单元，才能进行读写操作。由图可见，具有1024个基本单元的存储体排列成32×32的矩阵，它的 X向和Y向译码器各有32根译码输出线，共64根。若采用单译码方式，则要1024根译码输出线。因此，双译码方式所需要的选择线数目较少 ，也简化了存储器的结构，故它适用于大容量的存储器。
3、读写控制电路
读写控制电路包括读写放大器、数据寄存器（三态双向缓冲器）等。它是数据信息输入输出的通道。外界对存储器的控制信号有读信号RD、写信号WR和片选信号CS。
参考文献
1、《计算机组成原理》第二版，唐朔飞 编著，高等教育出版社，2008.1
2、《微型计算机原理与应用》肖金立 编著，电子工业出版社，2003-1
3、计算机组成原理实验指导书与习题集》（王成，周继群，蔡月茹著）清华大学出版社出版
4、《计算机组成原理学习指导训练》（旷海兰，刘彦，蒋翰洋等编著）中国水利水电出版社出版
