当前位置：文档之家 › chapter1计算机系统概论

chapter1计算机系统概论

  • 格式：ppt
  • 大小：660.00 KB
  • 文档页数：35

下载文档原格式

  / 35

合集下载

第01章 计算机系统概论

第01章 计算机系统概论

1.1 计算机的基本组成
1.1.2 信息的数字化表示 2. 在物理机制上用数字信号(电平或脉冲) 表示数字代码
1.1 计算机的基本组成
1.1.2 信息的数字化表示 3. 用数字化方法表示信息的主要优点 在物理上容易实现信息的表示与存储
抗干扰能力强，可靠性高
数值的表示范围大，表示精度高
1.1 计算机的基本组成
1.1.1 计算机与诺伊曼体制 2. 冯·诺依曼机 ？若程序能够以某种形式与数据一同存于存 储器中，编程的过程就可以简化 冯·诺依曼在1945年的一份新型计算机 EDVAC( Electronic Discrete Variable Computer，电子离散变量计算机)的计划中 首次公布了这一构想
第1章 概论
本章概括地描述
·计算机的发展史
·计算机系统的基本组成、层次结构 ·计算机的特点、分类和应用
重点讨论计算机的组成和工作原理 从而了解计算机是由哪些主要部件组成的， 它是怎样实现自动解算问题的，以期建立初 步的整机概念。
第1章 概论
基本知识点 ·冯·诺依曼思想 ·信息的数字化表示
·存储程序工作方式
接口 I/O
主要特点： 数据通路简洁 数据传送控制方便 系统扩展易于实现
1.2 计算机系统的组织
1.2.1 硬件系统 2. 典型的硬件系统结构 ⑵ 采用通道或I/O处理机的大型系统结构
CPU
· 通 道 I/O控制器 I/O I/O控制器 I/O I/O控制器 I/O I/O
主存
·
通 道
1.2 计算机系统的组织
1.2.3 系统组成的层次结构 1 功能
传送 传送 控制 存储 处理 传送
传送
控制 存储 处理

计算机系统概论

计算机系统概论
主要研究数据和指令的组织，基本运算的算法，数据的存取、 传送和加工处理，数据流和指令流的控制方式等 。例如,如 何实现乘法指令？
什么是计算机实现（Computer Implementation）?
指计算机功能的物理实现。包括片子、模块、插件、底板的 划分与连结等。
6
第一节 计算机系统简介
计算机系统=硬件系统+软件系统
14 置、使用高速总线
摩尔定律
“每年将缩小硅片中形成晶体管电路的 细线尺寸的10%，芯片制造商能够每3年 发布新一代的芯片，其晶体管数为上一 代的4倍。”
“每18个月集成度将翻一翻，速度将提 高一倍，而价格将降低一半” 。
事实：
格登·摩尔照片
❖ 内存芯片DRAM的容量每3年提高4倍。
❖ 微处理器，通过增加新的电路，减小电路之间的距离来提 高速度，使得从Intel公司自1979年推出它的X86系列以来， 性能每3年提高4~5倍。
程序执行时间
一般用执行时间对计算机性能进行综合评测。
12
第三节 计算机硬件的主要技术指标
时钟频率 ➢ 其他指标不变的情况下，主频越快，机器速度越快。
加法指令执行速度 ➢ 用加法指令速度衡量，单位为MIPS (每秒百万条指令)等。
等效指令速度（Gibson混合法） ➢ 设某类指令i在程序中所占比例为wi，执行时间为ti，则等 效执行时间为：T= w1x t1+w2 x t2 +…+wn x tn
其他 ➢ CPI：执行一条指令所需时钟周期（主频倒数）数。 ➢ FLOPS：每秒浮点运算次数。有MFLOPS、TFLOPS、 PFLOPS等。
13
第三节 计算机硬件的主要技术指标
性能设计应从以下几方面考虑 1. 微处理器速度 （1）元器件本身的速度不断提高，容量不断增加 （ 遵循摩尔定律 ） （2）快速提供指令流（指令预取、流水线、超标量等） 2. 性能平衡 （1）处理器和主存之间 引入Cache、采用多模块存储器结构、 增加处理器和主存 间的带宽、使用高速总线 （2）处理器和I/O之间 在处理器和I/O之间引入缓冲和暂存机制、 使用多处理器配

第1章 计算机系统概论

第1章 计算机系统概论
看不见、摸不着
2
1.1
用来管理整个计算机系统， 系统软件 监视服务，使系统资源得到 (系统程序) 合理调度，高效运行。
语言处理程序（编译程序）
软 件
操作系统 数据库管理系统
服务性程序（诊断、调试、连接）
网络软件
应用软件 按任务需要编制成的各种程序 3 (应用程序)
二、计算机系统的层次结构 1. 计算机的解题过程
35
例：微机A和B是采用不同主频的CPU芯片，片内逻辑电 路完全相同。 (3) B机的平均指令执行速度为多少? 解答： (3) A机平均每条指令的时钟周期数=2.5μs/0.125μs=20。 因微机A和B片内逻辑电路完全相同，所以B机平均每 条指令的时钟周期数也为20。 由于B机的CPU主频为12MHz．所以B机的CPU时钟 周期=1/12MHz= 1/12μs。 B机的平均指令周期=20×(1/12）=5/3μs。 B机的平均指令执行速度=1/(5/3)μs=0.6MIPS。 另解：B机的平均指令执行速度=A机的平均指令执行 速度0.4MIPS×(12/8）=0.6MIPS。
计算机 组成
如何实现计算机体系结构所体现的属性
（具体指令的实现）（对程序员透明—不知道）
如何实现乘法指令
7
1.2 计算机的基本组成
电子计算机是一种自动计算工具，而算盘是手动计 算工具。 计算机有存储程序的功能，即能把由操作步骤编制 成的程序(program)记住，然后按程序的要求，逐 一完成程序规定的操作任务——程序存储控制原理
1.1
高级语 言程序 (源程序)
翻译
目标 程序
运行
结果
计算机
4
2、计算机系统的层次结构
高级语言
虚拟机器 M4 虚拟机器 M3

第1章计算机系统结构概论

第1章计算机系统结构概论

人 为人民服务级 读书、学习级 语言、思维级
生理功能 5 级：高级语言虚拟机 第 4 级：汇编语言虚拟机 第 3 级：操作系统虚拟机 第 2 级：机器语言(传统机器级)
第 1 级：微程序机器级
计算机体系结构
计算机体系结构的定义：分经典和广义两种
一般将两种方法混合作用，对于使用频率高的指令用仿 真方法，而对于频率低而且难于仿真实现的指令使用模拟的 方法加以实现。
8088/80286 CPU PC/AT 总线
存储器 I/O 设备 (a) PC、XT 和 PC AT
80386
处理器总线/VL 总线
/80486 CPU
存储器 总线控制器
VL 设备
ISA 总线 I/O 设备
(b) 80386/80486 AT
Pentium CPU
处理器总线
总线控制器 1
存储器
PCI 总线
总线控制器 2 PCI 设备 ISA 总线
(c)
I/O 设备 Pentium AT
Pentium II CPU
处理器总线
AGP 总线 总线控制器 1 存储器
AGP 显示卡
PCI 总线
总线控制器 2 PCI 设备 ISA 总线
I/O 设备 (d) Pentium II AT
计算机型号
处理器型号 处理器上市 时间 处理器字宽 I/O总线
计算机网络
数字逻辑
通信与接口
计算机组成原理
计算机体系结构
操作系统
高级语言程序设计 数据结构
数据库原理及应用 软件工程
第一章 计算机体系结构的基本概念
计算机的分代
第一代：以电子管为主要逻辑器件（1945-1954）

第1章 计算机系统概论

第1章 计算机系统概论

第1章计算机系统概论第1章计算机系统概论第一章计算机系统概论计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，其功能是完成数据的输入、传送、存储、处理和输出。

本章介绍计算机系统的基本组成、层次结构和体系结构，认识计算机体系结构、组成和实现三者之间的关系。

1.1计算机系统的基本组成计算机系统的基本组成可以分为硬件和软件两部分。

硬件是其物质基础，是软件的载体；软件则是计算机系统的灵魂。

没有硬件，软件就不能运行；没有软件，硬件就发挥不了作用，从而失去存在的价值。

因此二者紧密相关，缺一不可。

1.1.1硬件组成一般来说，计算机的硬件组成可以用图1-1来表示。

对微型机来说，运算器和控制器集成在一块芯片上，称为中央处理部件(cpu)。

cpu和内存储器统称为主机。

输入设备和输出设备统称为外围设备。

所谓输入与输出，是相对于主机系统而言的。

磁盘系统既是输入设备，也是输出设备。

当保存一个文档时，磁盘就是一个输出设备；当打开一个文档时，磁盘就作为输入设备使用。

主机和外围设备组成了计算机的硬件系统。

各部件之间使用三条总线连接，各部件之间就通过这三条总线实现信息传送。

注意，所有外围设备都是通过接口线路和总线连接的。

通常，cpu只与接口打交道(传递信息)，而不与外围设备直接打交道。

数据总线(dbus)是双向总线，在不同时刻可以在不同方向上传递数据，但同一时刻只能在一个方向传递数据。

地址总线(abus)用来选择发送数据或接收数据的地址。

地址总线上的信息通常是由cpu提供的。

当cpu将总线控制权转交给dma控制器时，地址总线上的信息便由dma控制器提供，这时cpu对外表现为高阻态。

dma控制器通常用于控制主机(内存)和高速外围设备(如磁盘)之间的数据传送。

控制总线(cbus)中的大部分信息由cpu提供，也有一些由内存或外围设备提供，但它不是双向总线；在大多数情况下，任何一条控制总线上的信息总是向着一个方向传递。

计算机的主要功能是处理数据。

最新计算机组成原理第1章-计算机系统概论教学讲义PPT课件

最新计算机组成原理第1章-计算机系统概论教学讲义PPT课件

(3)控制器 *功能：指挥及控制各部件协调地工作，以实现程序执行过程
*程序执行过程： ①循环的指令执行过程(取指令及执行指令)； ②下条指令地址由当前指令产生(按程序逻辑顺序)
取指阶段 取指令
分析指令
执行阶段 执行指令
指令地址 寄存器PC
指令内容 指令译码
寄存器IR
器ID
存储器
10
功能部件
+“1”
寄存器 组(堆)
ALU
Func
累加器型运算器
*(AC)+[Y]→AC的运算过程：
(0) (AC)为被加数
寄存器型运算器 存储器
(1) 加数[Y]→TEMP
TEMP
(2) (AC)＋(TEMP) (3) ALU结果→AC
AC
ALU
Func
△约定：(X)表示寄存器X中内容，[Y]表示存储单元Y中内容
15
……
*组成：
地 址 地址 译 码 器 命令
数据
存储阵列
…… I/O电路
0 1 … w-1
0 1
…
…
n-1
…
存储字长W
0
…
1
…
存储字 n-1
*术语：存储元件(存储元)—可存储一个二进制位的元件；
存储单元—可同时存储一串二进制位的元件； 存储字—存储单元内存储的二进制编码；
存储阵列—所有存储单元的集合 存储单元地址—每个存储单元被赋予的惟一编号 存储容量—存储阵列可存储的二进制位数
指令内容
程序 逻辑顺序
A+0
int nCount=0； ⑴
A+1
int nSum=0； ⑵
A+2 LP: nSum+=nCount； ⑶ ⑹ ⑼

第一章计算机系统概论

}
以上两个程序功能完全一样，算法完全一样，因此，时间和空
间复杂度完全一样，执行时间一样吗？
21 times slower (Pentium 4) Why？
理解该问题需要知道： 数组的存放方式 Cache机制 访问局部性
……
用“系统思维”分析问题
使用老版本gcc –O2编译时，程序一输出0，程序二输出却是1 Why？
理解该问题需要知道： IEEE 754 的表示 X87 FPU的体系结构 IA-32和x86-64中过程 调用的参数传递 计算机内部的运算电路 ……
在IA-32上运行时，打印结果为a=0 在x86-64上运行时，打印出来的a是一个不确定值 为什么？
用“系统思维”分析问题
double fun(int i) {
数据的表示 数据的运算 各类语句的转换与表示(指令) 各类复杂数据类型的转换表示 过程（函数）调用的转换表示
/*---main.c---*/
int main() {
int a[1]={100}; int sum; sum=sum(a,0); printf(“%d”,sum); }
链接（linker）和加载 程序执行（存储器访问） 异常和中断处理 输入输出(I/O)
主要内容
• 课程由来 • 课程内容概要 • 冯.诺依曼结构计算机特点 • 程序的开发和执行过程 • 计算机系统层次结构 • 计算机性能评价
什么是计算机系统？
程序执行结果 不仅取决于
算法、程序编写 而且取决于
语言处理系统 操作系统 ISA 微体系结构
不同计算机课程 处于不同层次
必须将各层次关 联起来解决问题
当count=230+1时， 程序会发生什么情况？
int *myarray = (int *) malloc(count*sizeof(int));

计算机系统概论

• 机器以运算器为中心，数据传送都经过运算器。
−2. 电子计算机的发展简史
• 第一代：电子管时代(1946-1958) 耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言
• 第二代：晶体管时代(1958-1965) 变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言
• 第三代：中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒
4）多指令流多数据流（MIMD）计算机
由多台处理器和多个存储器组成。 多个处理器对各自不同的数据集同时执行不同的
指令流。 多核计算平台属于MIMD
1.3计算机的软件
机器语言 汇编语言 翻译程序：编译程序和解释程序 操作系统 中间件/平台级 高级语言
图1.2计算机系统的多级层次结构
1.4计算机网络基础
地址
d = b2 – 4ac
n
程序：
n+1
MUL B B MUL A E MUL A C SUB B A MOV D B Aa Bb Cc Dd E4
；b2送入B
；4a送入A
；指4ac令送入A
；b2-4ac送入B
n+2 n+3 n&3;5
；数据
；数据
n+6
；数数据据
n+7
− 1.冯.诺依曼机的基本特点
• 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五部分组成。
• 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一存储器中， 并以二进制码表示。由指令组成的程序可以修改。
• 指令由操作码和地址码组成。 • 指令在存储器中按顺序存放，由指令计数器（程序计
数器PC）指明要执行的指令所在的存储单元地址，一 般按顺序递增。

第一章 计算机系统概论

5
1．2．1 计算机硬件 ． ．
1．运算器 ． 用于信息加工的部件，又称执行部件。它对数据信息进行算术运算 和逻辑运算。它由算术逻辑部件 ALU 和一系列寄存器组成。 算术运算指加、减、乘、除和其他复合运算，逻辑运算指与、或、 非、异或、比较、移位。 运算器包含多个寄存器，称为通用寄存器组，使用它们可减少访问 存储器的次数，提高运算速度。寄存器用于存放运行指令和运算操作 数，累加器除了存放运算操作数外，还存放中间结果和最终结果。 计算机采用二进制计数。二进制 二进制的运算规律非常简单，易于用物 二进制 易于用物 理的方式实现。 理的方式实现 二进制数的位数越多，计算精度就越高，但是位数越多，所需的电 子器件也越多。计算机运算器的运算宽度（ 机器字长 ） 通常为 8×2n 计算机运算器的运算宽度（机器字长） 计算机运算器的运算宽度 × （n 为自然数，目前最大为 3），即 8 位、16 位、32 位或 64 位。 即
9
1．2．1 计算机硬件 ． ．
指令和数据均以二进制信息形式存放在内存，按读取时间和存放 空间区分。取指周期中从内存中读出的信息流是指令流，它流向控制 取指周期中从内存中读出的信息流是指令流， 取指周期中从内存中读出的信息流是指令流 执行周期中从内存中读出的信息流是数据流 它流向运算器。 数据流， 器；执行周期中从内存中读出的信息流是数据流，它流向运算器 3．存储器 ． 存放程序和数据。分为若干个带地址的存储单元，数据以二进制 方式按地址存储。 读写过程：传送存储单元地址 → 地址译码器译码 → 选中存储单 元 → 从存储单元读出数据或向存储单元写入数据。 主板上的存储器为半导体触发器，每一个存储元（触发器）可存 储一位二进制信息。一个半导体触发器的 Q 输出端有两种电平状态， 输出高电平为 “1”，输出低电平为 “0”，通过输入端电平和时钟的控 制可改变触发器的输出状态，分别输出 “1” 或 “0”。

第1章计算机系统概论

第1章 计算机系统概论

计算机的基本构成 计算机的系统结构 计算机的发展历史 数据编码和数据运算 嵌入式系统简介
1、 计算机系统的基本构成

1.1 计算机的基本构成
1. 运算器 2. 存储器 3. 控制器 4. 输入输出设备 5. 系统连接


1.2 计算机软件概述

Байду номын сангаас

控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求指 挥所有其它部件的工作，为此它根据指令生成一系 列时序控制信号，控制其它单元工作。 控制器不断地从存储器中读取指令，然后分析指令 的含义（译码），并执行该指令的操作，执行完成 以后又从存储器中读取下一条指令。
控制器—程序

一条计算机指令的功能是有限的，完成复杂的运算 功能需要将多条指令组合起来构成一个指令序列。 这样的一个完成某种功能的指令序列成为程序。 指令在计算机中用二进制的代码（机器码）表示， 以便于硬件的识别。 程序在执行前存储在主存储器中，控制器通常按指 令的顺序自动地从存储器中取出指令并依次执行， 或者根据指令决定执行的顺序（如跳转指令等）。

双字 四倍字
存储器

字数：存储器的地址范围
所需要的地址总线

位数：存储器的数据范围
所需要的数据总线
0005H 0004H 0003H
通常带地址的存储器基本单元 都是1Byte（8bit）的数据容量
0002H 0001H 0000H
存储器组织


8位
FFFFFF FFFFFE …… 000001 000000 FFFFFF FFFFFD …… 000003 000001

ALU
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机组成原理
武汉科技大学 计算机科学与技术学院
《计算机组成原理》
Principles of Computer Organization
课程代码： 1301026 课程类别：必修 课程学分： 4 课程学时： 80( 其中：实验 18 学时 ) 授课对象：计算机科学与技术专业 本科生 软件工程专业本科生 网络工程专业本科生
系统总线——多个系统部件间进行数据传送的公共通路 传送地址、数据和控制信息
1.4 计算机的软件
1.4.1软件的组成和分类 系统程序 计算机软件一般分为两大类： 应用程序 系统程序用来简化程序设计和使用方法,提高计算机的使用
效率，发挥和扩大计算机的功能及用途
包括四类——各种服务性程序、语言处理程序、操作系统、数据 库管理系统
1.1 计算机的分类
1.如何分类？分类的依据及结果 超级计算机 按信号量分
模拟机
大型机 数字机，按用途分 服务器 通用 ，按规模分 工作站 微型机 单片机
专用
2.数字机与模拟机的主要区别 模拟机：用连续量表示数据，计算过程也是连续的
数字机：用离散的数字量表示数据，按位不连续地跳动计算
1.2 计算机的发展简史
3. 算法语言
接近自然语言和数学公式的语言；与具体机器无关 编译系统(编译程序和运行系统)或解释程序
4. 操作系统(OS)
作用：管理计算机资源，为用户提供使用计算机的操作接口 分类：批处理操作系统、分时操作系统、网络操作系统、实时操 作系统等多种
5. 数据库管理系统(DBMS)
——数据库和数据库管理软件构成
1.2.4 计算机的性能指标
吞吐量：计算机在某一时间间隔内能处理的信息量
响应时间：从输入有效到系统产生响应之间的时间 利用率：给定时间间隔内系统被实际使用的时间所占比率 处理机字长：处理机运算器一次能完成二进制运算的位数 总线宽度：运算器与存储器间互连的内部总线二进制位数 存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目 存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量

冯.诺依曼型计算机的设计思想：存储程序并 按地址顺序执行
(3) 控制器的基本任务 逐条从内存中取出指令—取指周期 然后执行指令—执行周期 中央处理器CPU、中央处理机 (4) 指令流和数据流 数据字：要处理的一个数据 指令字：要执行的一条指令 计算机对内存中指令和数据信息的区分 取指周期中从内存读出的信息是指令流, 流向控制器； 执行周期中从内存读出(或向内存写入)的信息流是 数据流,由内存流向运算器(或从运算器流入内存) ——指令流是单向的，数据流是双向的
数据库——实现有组织地、动态地存储大量相关数据，方便多用 户访问的计算机软、硬件资源组成的系统
教学参考书
[1]. 唐朔飞. 计算机组成原理(第2版). 北京: 高 等教育出版社, 2008. [2]. 白中英. 计算机组成原理试题库及实现. 北京: 科学出版社, 1991. [3]. 王爱英. 计算机组成与结构(第3版). 北京: 清华大学出版社, 2001. [4]. 莫正坤等. 计算机组成原理. 北京: 高等教 育出版社，2005. [5]. (加)Hamacher Zvonko Vranesic Safwat Zaky著, 张红光, 张健民译. Computer Organization(Fifth Edition). 北京: 机械工业出 版社, 2004.
摩尔定律
运算速度 每秒几千 ~几万次 每秒几万 ~几十万 次 每秒几十 万~几百 万次 每秒 1000万 ~1亿次 每 秒 10 亿 次
晶体管 中、小规 模集成电 路 大及超大 规模集成 电路 巨大规模 集成电路
1.2.2 半导体存储器的发展
50~60年代，由微小的铁磁体环(磁芯)构成
1970年，仙童半导体公司生产了第1片半导体存储器
MIPS：每秒百万指令数——单位时间内执行的指令数
MIPS=指令数÷(程序执行时间106)
MFLOPS：每秒百万次浮点操作次数
MFLOPS=程序中浮点操作次数÷(程序执行时间106)
1.3 计算机的硬件
1.3.1 硬件组成的要素--用算盘计算y=ax+b-c的步骤
行数 1 2 3 4 解题步骤和数据 取数 (9)→算盘 乘法 (12)→算盘 加法 (10)→算盘 减法 (11)→算盘 说 明 (9)表示第9行的数a,下同 完成a*x,结果在算盘上 完成ax+b,结果在算盘上 完成ax+b-c,结果在算盘上
除课堂教学外，实验室配有相应的计算机组成 原理实验箱，通过实验可使学生理论联系实际，一 方面增强对相应知识点的理解和掌握，同时培养学 生的动手能力和创新意识。 实验共18学时，单独作为一门课程，独立给定 成绩；不计入理论课的总成绩之中。 理论课成绩由平时成绩和期末考试成绩构成。 平时成绩包括期中考试、平时考勤、平时作业 等，按30%的比例算入总成绩之中。 期末考试成绩占总成绩的70%。
(2) 指令的形式
操作码 地址码
指令的构成：操作的性质和操作的地址即操作码和地址码 操作码:指出指令所进行的操作 地址码:表示运算数据的来源及运算结果的去向


存储程序与程序控制
存储程序：把构成程序的指令序列以代码的形式事 先输入到计算机的主存储器中，即用记忆数据的同 一装置存储执行运算的命令 程序控制：当计算机启动后，程序就会控制计算机 按规定的顺序逐条执行指令，自动完成预定的信息 处理任务
计算机与算盘类似的相应部件
1) 运算器:相当于算盘功能的部件
2) 存储器:相当于纸那样具有“记忆”功能的部件 3) 输入设备输出设备:相当于笔，把原始解题信息送到计算机或把 运算结果显示出来的设备 4) 控制器:相当于人的大脑,能够自动控制整个计算过程
输入设备
外设 存储器 辅助存储器
输出设备
控制 数据 地址或指令
1.3.2 运算器
功能：进行算术、逻辑运算；由电子线路构成的算盘
数制：二进制 运算规律简单 采用二进制的原因有三点:
比较容易实现
节省元件状态数
字长(即位数):通常有8、16、32、64位
1.3.3 存储器 – 有内存(半导体存储器)与外存(磁盘、光 盘等)之分
1.3.4 控制器 -- 发号施令的部件，控制计算机的各个部件有条不
紊地进行工作 具体任务：从内存中取出解题步骤加以分析，然后执行某种操作 (1) 程序——为解决某一实际问题而设计的指令序列 每一个基本操作叫做一条指令，如加、减、乘、除等；解算某一 问题的一串指令序列，叫做该问题的计算程序，简称为程序
1.3.5 适配器与输入输出设备
(1) 输入设备：把人们熟悉的某种信息形式变换为机器内部能接收 和识别的二进制信息形式 (2) 输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收 和识别的信息形式 计算机的输入/输出设备通常称为外围设备 (3)适配器 输入输出设备通过适配器部件与主机相连接 适配器保证外围设备用计算机所要求的形式发送或接收信息
5
6 7 8 9 10 11
存数 y→13
输出 停止 a b c
算盘上的y值记到第13行
把算盘上的y值写出给人看 运算完毕,暂停 数据 数据 数据
12
13
x
y
数据
数据
算盘计算中用到了：
1)算盘:对数据进行加、减、乘、除等算术运算
2)纸:存储解题的原始信息——包括解题步骤和原始数据 3)笔:把原始数据和解题步骤记录到纸上，并把运算结果写出 4) 人本身(主要是脑和手):控制解题过程
学习指南
本课程的重点：计算机系统各基本部 件的原理及实现 本课程的难点：各部件互连构成整机 系统，即整机概念的建立 本课程的深广度：主要讨论计算机组 成中具有共性的问题，要处理好抽象 概念与具体实例的关系

第一章 计算机系统概论

本章内容
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
计算机的分类 计算机的发展简史 计算机的硬件 计算机的软件 计算机系统的层次结构
学习指南

本课程的地位
本课程在计算机应用学科中处于承上 启下的地位，要求先修的课程有：
计算机基础 数字逻辑
学习指南

本课程的任务
讨论单机系统范围内计算机各部件 和系统的组成以及内部工作机制。通 过学习，掌握计算机各大部件的组成 原理、逻辑实现、设计方法及其互连 构成整机系统的技术。为后继课程的 学习打好基础。
应用程序是用户利用计算机解决某些问题所编制的程序
1.4.2软件的发展演变(以系统程序为例) 1. 目的程序
直接用机器语言编写程序——手编程序 机器语言是计算机唯一可直接识别和执行的语言 优点：计算机可“识别”并能执行 缺点：编程繁琐；耗费人力和时间多；易出错；出错后难查找
2. 汇编程序
机器指令符号化 汇编语言、汇编语言源程序、汇编程序 缺点：和数学语言差异很大；依赖具体的机器
1974年，每位半导体存储器的价格低于磁芯存储器 此后半导体存储器经历了11代：单个芯片容量
1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、 64MB、256MB和现在的1GB 其中：1B=8bit；1K=210；1M=220；1G=230
1.2.3 微处理器的发展
20世纪70年代： 4004 8008 8080 8086 8088 20世纪80年代： 80286 386TMDX 386TMSX 486TMDX 20世纪90年代： 486TMSX Pentium Pentium Pro Pentium II 最近的处理器： Pentium III Pentium 4 Itanium Itanium 2
教学内容
研究讨论计算机单处理机系统的完 整硬件系统的基本组成原理与内部运 行机制
单处理机系统：非多机系统 基本：不一定是最高性能、最合理的组成, 而是最基础的必要的组成部分 完整：计算机整机、全部的硬件功能部件