计算机组成原理 笔记

**计算机组成原理笔记**

**第一章 绪论**

计算机组成原理是计算机硬件设计的基础课程，主要研究计算机系统的各个组成部分及其之间的关系。计算机组成原理包括数字电路、计算机系统结构、存储器和输入/输出设备等方面。

**第一节 计算机系统的基本概念**

1. **计算机系统**:计算机系统是指由硬件和软件组成的系统，用于解决问题或完成任务。
2. **硬件**:硬件是指计算机系统中可以触摸到的物理部分，如CPU、内存、磁盘等。
3. **软件**:软件是指计算机系统中不能触摸到的程序部分，如操作系统、应用程序等。

**第二章 数字电路**

数字电路是计算机组成原理的基础之一，主要研究数字信号的传输和处理。

###2.1 逻辑门逻辑门是数字电路中最基本的组成部分，它们可以实现简单的逻辑运算，如AND、OR、NOT等。

####2.1.1 AND门AND门是两个输入信号同时为高时输出高，否则输出低。其真值表如下：

| A | B | Y |
| --- | --- | --- |
|0 |0 |0 |
|0 |1 |0 |
|1 |0 |0 |
|1 |1 |1 |

####2.1.2 OR门OR门是两个输入信号中任意一个为高时输出高，否则输出低。其真值表如下：

| A | B | Y |
| --- | --- | --- |
|0 |0 |0 |
|0 |1 |1 |
|1 |0 |1 |
|1 |1 |1 |

####2.1.3 NOT门NOT门是输入信号取反输出。其真值表如下：

| A | Y |
| --- | --- |
|0 |1 |
|1 |0 |

###2.2 组合逻辑电路组合逻辑电路是指多个逻辑门连接而成的电路，它们可以实现复杂的逻辑运算。

####2.2.1两位数加法器两位数加法器是最基本的组合逻辑电路之一，用于计算两个二进制数字的和。其真值表如下：

| A | B | C | Y |
| --- | --- | --- | --- |
|0 |0 |0 |0 |
|0 |0 |1 |1 |
|0 |1 |0 |1 |
|0 |1 |1 |0 |
|1 |0 |0 |1 |
|1 |0 |1 |0 |
|1 |1 |0 |0 |
|1 |1 |1 |1 |

####2.2.2两位数减法器两位数减法器是用于计算两个二进制数字的差。其真值表如下：

| A | B | C | Y |
| --- | --- | --- | --- |
|0 |0 |0 |0 |
|0 |0 |1 |1 |
|0 |1 |0 |1 |
|0 |1 |1 |0 |
|1 |0 |0 |1 |
|1 |0 |1 |0 |
|1 |1 |0 |0 |
|1 |1 |1 |1 |

###2.3 时序逻辑电路时序逻辑电路是指在时间上有顺序关系的电路，它们可以实现复杂的逻辑运算。

####2.3.1 D触发器D触发器是一种最基本的时序逻辑电路，用于存储一个二进制信号。其真值表如下：

| D | Q |
| --- | --- |
|0 |0 |
|0 |1 |
|1 |0 |
|1 |1 |

####2.3.2 JK触发器JK触发器是一种时序逻辑电路，用于实现复杂的逻辑运算。其真值表如下：

| J | K | Q |
| --- | --- | --- |
|0 |0 |0 |
|0 |1 |1 |
|1 |0 |1 |
|1 |1 |0 |

####2.3.3 T触发器T触发器是一种时序逻辑电路，用于实现复杂的逻辑运算。其真值表如下：

| T | Q |
| --- | --- |
|0 |0 |
|1 |1 |

###2.4 时钟信号时钟信号是指在计算机系统中用于控制时序逻辑电路的信号。

####2.4.1 时钟信号的作用时钟信号的作用是控制时序逻辑电路的工作顺序，确保它们按照预定的时间顺序工作。

####2.4.2 时钟信号的类型时钟信号有两种类型：正时钟信号和反时钟信号。正时钟信号是指在计算机系统中用于控制时序逻辑电路的正边沿信号，而反时钟信号是指在计算机系统中用于控制时序逻辑电路的负边沿信号。

###2.5 时序逻辑电路的应用时序逻辑电路有很多应用，例如：

* 计算机系统中的时序逻辑电路是用于实现复杂的逻辑运算和控制计算机系统的工作顺序。
* 时序逻辑电路可以用于实现多种类型的计数器，如倒数计数器、计数器等。
* 时序逻辑电路还可以用于实现多种类型的存储器，如寄存器、缓冲器等。

###2.6 时序逻辑电路的优点时序逻辑电路有很多优点，例如：

* 时序逻辑电路可以实现复杂的逻辑运算和控制计算机系统的工作顺序。
* 时序逻辑电路可以用于实现多种类型的计数器和存储器。
* 时序逻辑电路还可以用于实现多种类型的时钟信号。

###2.7 时序逻辑电路的缺点时序逻辑电路也有很多缺点，例如：

* 时序逻辑电路的设计和制造比较复杂。
* 时序逻辑电路的性能和可靠性取决于时钟信号的质量。
* 时序逻辑电路的成本较高。

###2.8 时序逻辑电路的未来发展时序逻辑电路的未来发展方向是：

* 时序逻辑电路将继续用于实现复杂的逻辑运算和控制计算机系统的工作顺序。
* 时序逻辑电路将继续用于实现多种类型的计数器和存储器。
* 时序逻辑电路还将继续用于实现多种类型的时钟信号。

###2.9 时序逻辑电路的应用案例时序逻辑电路有很多应用案例，例如：

* 计算机系统中的时序逻辑电路是用于实现复杂的逻辑运算和控制计算机系统的工作顺序。
* 时序逻辑电路可以用于实现多种类型的计数器，如倒数计数器、计数器等。
* 时序逻辑电路还可以用于实现多种类型的存储器，如寄存器、缓冲器等。

###2.10 时序逻辑电路的优点和缺点时序逻辑电路有很多优点和缺点，例如：

* 时序逻辑电路可以实现复杂的逻辑运算和控制计算机系统的工作顺序。
* 时序逻辑电路可以用于实现多种类型的计数器和存储器。
* 时序逻辑电路还可以用于实现多种类型的时钟信号。

###2.11 时序逻辑电路的未来发展方向