計(jì)算機(jī)組成原理課件（第三版）（精品課件）

計(jì)算機(jī)組成原理  主編： 石磊  教授  鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系   教材   石磊 ， 計(jì)算機(jī)組成原理 第 3版 , 清華大學(xué)出版社 ， 2011 參考書(shū)   白中英 ， 計(jì)算機(jī)組成原理 第 4版 ， 科學(xué)出版社 ，2010 薛勝軍 ,計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu) 第 3版 ,華中科技大學(xué)出版社 ， 2010 王誠(chéng) ， 計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì) 第 3版 , 清華大學(xué)出版社 ， 2008 第一章  概述   第二章  計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示   第三章  運(yùn)算方法和運(yùn)算器   第四章  存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)系統(tǒng)   第五章  指令系統(tǒng)   第六章  中央處理器   第七章  總線(xiàn)系統(tǒng)   第八章  輸入輸出系統(tǒng)   第九章  計(jì)算機(jī)外部設(shè)備   第十章  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及發(fā)展  目錄   一 、 課程性質(zhì)與任務(wù) （ 課程在專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的地位與課程教學(xué)目標(biāo) ）   “計(jì)算機(jī)組成原理”屬于專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，必修課。面向應(yīng)用、突出實(shí)踐、偏向硬件和理論。   計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)教學(xué)中的一門(mén)核心課程，是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程所要必修的主干課。通過(guò)教學(xué)，使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的各主要部分（運(yùn)算期、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備）的構(gòu)成及工作原理有一個(gè)深刻的、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)也有一個(gè)較為深入的了解。   主要講解簡(jiǎn)單、單臺(tái)計(jì)算機(jī)的完整組成原理和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，包括運(yùn)算器部件、控制器部件、存儲(chǔ)器子系統(tǒng)、輸入 /輸出子系統(tǒng)與輸入 /輸出系統(tǒng)設(shè)備，圍繞各自的功能、組成、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、使用等知識(shí)進(jìn)行介紹；此外，該課程的工程性、實(shí)踐性、技術(shù)性比較強(qiáng)，還強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力、開(kāi)創(chuàng)與創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能，這些要求更多的是通過(guò)作業(yè)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)完成，要求學(xué)生有意識(shí)地主動(dòng)加強(qiáng)這些方面的練習(xí)與鍛煉。   二 、 課程的基本要求 （ 課程教學(xué)應(yīng)使學(xué)生達(dá)到的基本要求 ）   計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示、運(yùn)算方法和運(yùn)算器、指令系統(tǒng)、隨機(jī)邏輯和微程序控制原理、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外設(shè)簡(jiǎn)介，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的組成和工作原理。   通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)的組成原理及工作原理，以建立整機(jī)概念。本課程設(shè)有實(shí)驗(yàn)，以加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。   三 、 課程與其他課程的聯(lián)系與分工   先修課：數(shù)字電路、模擬電路、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)   后續(xù)課：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、微型原理，關(guān)系密切的還有操作系統(tǒng)等課程。   四 、 課程總學(xué)時(shí)中各環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)分配 （ 講授 、 實(shí)驗(yàn) 、 上機(jī) 、 實(shí)踐等 ）   授課學(xué)時(shí)（參考）： 72，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)（參考）： 18 教學(xué)大綱   第一章  概述   第二章  計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示   第三章  運(yùn)算方法和運(yùn)算器   第四章  存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)系統(tǒng)   第五章  指令系統(tǒng)   第六章  中央處理器   第七章  總線(xiàn)系統(tǒng)   第八章  輸入輸出系統(tǒng)   第九章  計(jì)算機(jī)外部設(shè)備   第十章  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及發(fā)展  目錄  1960年：  計(jì)算可能有一天將被組織為 公共事業(yè) 。  麥卡錫  “be as a “ of  1969  “As of in as up we   1984  “is 2008 U. C. “is of to as a to 2008 “is 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  第一章  概述   什么是計(jì)算機(jī) ？   計(jì)算機(jī) （ 是一種以電子器件為基礎(chǔ)的 ， 不需人的直接干預(yù) ， 能夠?qū)Ω鞣N數(shù)字化信息 ， 進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的快速工具 。   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用  計(jì)算機(jī)從總體上來(lái)說(shuō)分為兩大類(lèi) : 模擬計(jì)算機(jī) 和 數(shù)字計(jì)算機(jī) 。  各自主要特點(diǎn) ：  模擬計(jì)算機(jī)由模擬運(yùn)算器件構(gòu)成 ， 其變量由連續(xù)量（ 如：電壓 、 電流等 ） 來(lái)表示 ， 運(yùn)算過(guò)程也是連續(xù)的  數(shù)字計(jì)算機(jī)則是由邏輯電子器件構(gòu)成 ， 其變量為開(kāi)關(guān)量 （ 離散的數(shù)字量 ） ， 采用數(shù)字式按位運(yùn)算 ， 運(yùn)算模式是離散式的 。  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  數(shù)字計(jì)算機(jī)與模擬計(jì)算計(jì)的主要區(qū)別  比較內(nèi)容  數(shù)字計(jì)算機(jī)  模擬計(jì)算機(jī)  數(shù)據(jù)表示方式  數(shù)字 0和 1 電壓、電流等  計(jì)算方式  數(shù)字計(jì)算  電量組合和測(cè)量值  控制方式  程序控制  模擬信號(hào)組合控制  精度、抗干擾性  高、好  低、差  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量  大  小、幾乎無(wú)  邏輯判斷能力  強(qiáng)  無(wú)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  1、 第一代計(jì)算機(jī)  （ 1） 1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī) 50年代末  （ 2） 主要特征：電子管作為電子器件  （ 3） 軟件處于初始階段 ， 使用機(jī)器語(yǔ)言與符號(hào)語(yǔ)言編制程序  （ 4） 特點(diǎn)：體積大 ， 運(yùn)算速度低 ， 存儲(chǔ)容量小 ，  主要用于科學(xué)計(jì)算 。  算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史      （ 1/5）  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  2、 第二代計(jì)算機(jī)  （ 1） 50年代末 60年代初  （ 2） 主要特征：晶體管作為電子器件  （ 3） 軟件開(kāi)始使用計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言  （ 4） 特點(diǎn)：體積減小 ， 重量輕 、 壽命長(zhǎng) 、 耗電少 、  運(yùn)算速度快 、 存儲(chǔ)容量比較大等優(yōu)點(diǎn) 。 不僅                        用于科學(xué)計(jì)算 ， 還用于數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理 ，                        并逐漸用于工業(yè)控制 。  算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史      （ 2/5）  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史      （ 3/5）  3、 第三代計(jì)算機(jī)  （ 1） 60年代中期 70年代初期  （ 2） 主要特征：中 、 小規(guī)模集成電路作為電子器件  （ 3） 操作系統(tǒng)出現(xiàn)  （ 4） 特點(diǎn)：體積與功耗都得到進(jìn)一步減小 ， 可靠性和運(yùn)算速度進(jìn)一步提高 。 不僅用于科學(xué)計(jì)算 ，還用于文字處理 、 企業(yè)管理 、 自動(dòng)控制等領(lǐng)域 ，  出現(xiàn)了管理信息系統(tǒng) ， 可用于生產(chǎn)管理 、交通管理 、 情報(bào)檢索等領(lǐng)域 。  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  4、 第四代計(jì)算機(jī)  （ 1） 1971年到 1990年 。  （ 2） 主要特征：用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路（ 作為電子器件  （ 3） 特點(diǎn)：軟件越來(lái)越豐富 ， 并且功能強(qiáng)大  （ 4 ） 代 表 產(chǎn) 品 ： 02868038680486 計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史      （ 4/5）  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史      （ 5/5）  5、 第五代計(jì)算機(jī)    （ 1） 1990至今  （ 2） 主要特征：用甚大規(guī)模集成電路 （ 作為電子器件  （ 3） 主要標(biāo)志：一個(gè)是單片集成電路規(guī)模達(dá) 100萬(wàn)晶體管以上；另一個(gè)是超標(biāo)量技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用 。   未來(lái)的計(jì)算機(jī)  以超大規(guī)模集成電路為基礎(chǔ) ， 未來(lái)的計(jì)算機(jī)將向巨型化 、 微型化 、 網(wǎng)絡(luò)化與智能化的方向發(fā)展 。  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的特點(diǎn)   計(jì)算機(jī)是由硬件和軟件組成的復(fù)雜設(shè)備   計(jì)算機(jī)以電子器件為物質(zhì)基礎(chǔ)   計(jì)算機(jī)由程序控制其操作過(guò)程   計(jì)算機(jī)以離散的數(shù)字量形式進(jìn)行工作   計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)算操作是算術(shù)和邏輯運(yùn)算 ， 運(yùn)算速度和計(jì)算精度極高  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域  1、 科學(xué)計(jì)算  2、 過(guò)程檢測(cè)與控制  計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)：利用計(jì)算機(jī)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的某些信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè) ， 把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī) ， 再根據(jù)需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 。  3、 信息管理  是指利用計(jì)算機(jī)來(lái)加工 、 管理與操作任何形式的數(shù)據(jù)資料 ， 如企業(yè)管理 、 物資管理 、 報(bào)表統(tǒng)計(jì) 、 信息情報(bào)檢索等 。  4、 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)  計(jì)算機(jī)用于輔助設(shè)計(jì) 、 輔助制造 、 輔助教學(xué)等方面 ， 統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 。  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)系統(tǒng)的組成   計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件組成 。   計(jì)算機(jī)硬件 （ 是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的所有實(shí)體部件的集合 ， 通常這些部件由電路 （ 電子元件 ） 、 機(jī)械等物理部件組成 。   計(jì)算機(jī)軟件 （ 主要是一系列按照特定順序組織的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和指令的集合 。 1983年 ， 件是計(jì)算機(jī)程序 、方法 、 規(guī)范及其相應(yīng)的文檔以及在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行是所必須的數(shù)據(jù) 。 軟件是相對(duì)于機(jī)器硬件而言的 。  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的硬件系統(tǒng)  1、 存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器是用來(lái)存放數(shù)據(jù)和程序的部件 。  2、 運(yùn)算器：對(duì)信息進(jìn)行運(yùn)算處理的部件 。 主要功能是對(duì)二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行算術(shù) （ 加減乘除 ） 和邏輯 （ 與或非 ） 運(yùn)算 。  3、 控制器：整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制核心 。 主要功能是讀取指令 、 翻譯指令 、 并向計(jì)算機(jī)各部分發(fā)出控制信號(hào) ， 以便執(zhí)行指令 。  4、 輸入設(shè)備：將數(shù)據(jù)和程序轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和接受的信息 ， 并順序地把它們送入存儲(chǔ)器中 。 輸入設(shè)備有許多種 ， 例如鍵盤(pán) 、 鼠標(biāo) 、 掃描儀 、 光電輸入機(jī)等 。  5、 輸出設(shè)備：輸出設(shè)備將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果以人們能接受的或其它機(jī)器能接受的形式送出 。 輸出設(shè)備有許多種類(lèi) ， 例如顯示器 、 打印機(jī) 、 繪圖儀等 。  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的硬件系統(tǒng)  存儲(chǔ)器  數(shù)據(jù)流  控制流  運(yùn)算器  外存儲(chǔ)器  輸  出  設(shè)  備  內(nèi)存儲(chǔ)器  輸  入  設(shè)  備  控制器  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  1. 運(yùn)算器   算術(shù)運(yùn)算   邏輯運(yùn)算   采用二進(jìn)制數(shù) （ 容易實(shí)現(xiàn) ）   位數(shù)越多 ， 計(jì)算精度越高   計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器長(zhǎng)度：   8位 、 16位 、 32位或 64位  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  2. 存儲(chǔ)器   功能：保存或 “ 記憶 ” 數(shù)據(jù)和運(yùn)算過(guò)程   存儲(chǔ)的是 0或 1表示的二進(jìn)制代碼   主存采用半導(dǎo)體器件來(lái)作為存儲(chǔ)器   一個(gè)半導(dǎo)體觸發(fā)器記憶一個(gè)二進(jìn)制位   存儲(chǔ)單元 ：  在存儲(chǔ)器中保存一個(gè)  組成一個(gè)存儲(chǔ)單元   存儲(chǔ)器地址 ：存儲(chǔ)器是由許多存儲(chǔ)單元組成 ， 每個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào) ， 稱(chēng)為地址   存儲(chǔ)容量 ：存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的總數(shù) 。 通常用單位“ 等表示   內(nèi)存儲(chǔ)器 （ 主存 ） 和外存儲(chǔ)器 (輔存 ）  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  表示參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)  從存儲(chǔ)器的哪個(gè)單元取  運(yùn)算的結(jié)果應(yīng)存到哪個(gè)單元  3. 控制器   控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地進(jìn)行工作   指令 有兩部分：操作的性質(zhì)和操作的地址  操作碼  地址碼  指出指令所進(jìn)行的操作  加 、 減 、 乘 、 除 、 取數(shù) 、 存數(shù)等   指令  操作碼  加法  減法  乘法  除法  取數(shù)  存數(shù)  打印  停機(jī)  001 010 011 100 101 110 111 000 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想  存儲(chǔ)程序，程序控制  “存儲(chǔ)程序”，是把 指令 以代碼的形式事先輸入到計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器中，即用記憶數(shù)據(jù)的同  一裝置存儲(chǔ)執(zhí)行運(yùn)算的命令，這些指令按一定的規(guī)則組成 程序  “程序控制”，是當(dāng)計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后，程序就會(huì)控制計(jì)算機(jī)按規(guī)定的順序逐條執(zhí)行指令，自動(dòng)完成預(yù)定的信息處理任務(wù)  馮 諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想  存儲(chǔ)程序并按地址順序執(zhí)行  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  馮 諾依曼計(jì)算機(jī)的基本思想   采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。指令由操作碼和地址碼組成；   將程序和數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中，使計(jì)算機(jī)在工作時(shí)從存儲(chǔ)器取出指令加以執(zhí)行，自動(dòng)完成計(jì)算任務(wù)。這就是“存儲(chǔ)程序”和“程序控制”（簡(jiǎn)稱(chēng)存儲(chǔ)程序控制）的概念；   指令的執(zhí)行是順序的，即一般按照指令在存儲(chǔ)器中存放的順序執(zhí)行，程序分支由轉(zhuǎn)移指令實(shí)現(xiàn)。   計(jì)算機(jī)由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入和輸出設(shè)備五大基本部件組成，規(guī)定了 5部分的基本功能  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  控制器的基本任務(wù)    按照計(jì)算程序所排的指令序列 ， 先從存儲(chǔ)器取出一條指令放到控制器中 ， 對(duì)該指令的操作碼由譯碼器進(jìn)行分析判別 ， 然后根據(jù)指令性質(zhì) ， 執(zhí)行這條指令 ， 進(jìn)行相應(yīng)的操作 。 接著從存儲(chǔ)器取出第二條指令 ， 再執(zhí)行第二條指令 ， 依次類(lèi)推   取指令的一段時(shí)間叫做 取指周期   執(zhí)行指令的一段時(shí)間叫做 執(zhí)行周期   執(zhí)行完成指令的時(shí)間 ， 稱(chēng)為 指令周期  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  指令字和數(shù)據(jù)字，指令流和數(shù)據(jù)流   某字為一條指令 ， 則稱(chēng)為 指令字   某字代表要處理的數(shù)據(jù) ， 稱(chēng)為 數(shù)據(jù)字   在取指周期中從內(nèi)存讀出的信息是 指令流 ， 它流向控制器   而執(zhí)行周期中從內(nèi)存讀出的信息流是 數(shù)據(jù)流 ， 它由內(nèi)存流向運(yùn)算器   時(shí)間上 ：在取指周期中 ， 令 ；而執(zhí)行周期中從內(nèi)存讀出或?qū)懭氲男畔⒁欢ㄊ?數(shù)據(jù) 。   空間上 ： 指令 一定流向控制器；而 數(shù)據(jù) 則是在內(nèi)存（ 或寄存器 ） 與運(yùn)算器之間流動(dòng)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的硬件系統(tǒng)  總線(xiàn) （ ：是計(jì)算機(jī)中用于傳送信息的公用通道 ， 是為多個(gè)部件服務(wù)的一組信息傳送連接線(xiàn) 。  總線(xiàn)的分類(lèi)：  （ 1） 按傳送信息的屬性分：  數(shù)據(jù)總線(xiàn) （ 在各部件之間傳送數(shù)據(jù)信息  地址總線(xiàn) （ 傳送各部件相互訪(fǎng)問(wèn)的地址信息  控制總線(xiàn) （ 傳送控制各部件操作的控制信息  （ 2） 按信息傳送的方向分：  單向總線(xiàn)  雙向總線(xiàn)  （ 3） 按連接對(duì)象和完成的功能分：  I/O 用于外設(shè)與主機(jī)的信息交換 。  用于 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  按總線(xiàn)連接方式 ， 計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)分為三類(lèi)  1、 單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)  ：把各功能部件連接在單總線(xiàn)上 ， 所有部件間的信息交換都經(jīng)由單總線(xiàn)進(jìn)行 。  （ 1） 元化總線(xiàn)：  2） 總線(xiàn)： 、 雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)  （ 1） 兩種總線(xiàn)：存儲(chǔ)總線(xiàn)和 I/（ 2） 三種形式：  （ A） 以 （ B） 以存儲(chǔ)器為中心的雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)  （ C） 采用通道或輸入輸出處理機(jī)處理輸入輸出  3、 多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：  在高速外設(shè)與主存儲(chǔ)器之間可以增設(shè)直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)方式的高速 I/  。  算機(jī)的硬件系統(tǒng)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念   第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（  5000次加法 /秒  體重 28噸  占地 1708,800只電子管  1500個(gè)繼電器  耗電 150統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  2004)曙光 4000A 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  2006)統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  2008)統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  2008)曙光 5000A 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  2009) 統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  2010) 天河一號(hào)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  摩爾定律  早在 1964年 ， 英特爾公司創(chuàng)始人戈登 在一篇很短的論文里斷言：每 18個(gè)月 ， 集成電路的性能將提高一倍 ， 而其價(jià)格將降低一半 。 這就是著名的 摩爾定律 。作為迄今為止半導(dǎo)體發(fā)展史上意義最深遠(yuǎn)的定律 ， 摩爾定律被集成電路近 40年的發(fā)展歷史準(zhǔn)確無(wú)誤地驗(yàn)證著 。  計(jì)算機(jī)組成原理  38 什么是微型計(jì)算機(jī)   微型計(jì)算機(jī) （  采用微處理器為核心構(gòu)造的計(jì)算機(jī)   微處理器 （  一塊大規(guī)模集成電路芯片  微型機(jī)的運(yùn)算和控制核心  中央處理單元 （   相對(duì)來(lái)說(shuō) ， 微機(jī)性能 、 價(jià)格 、 體積較小  工作學(xué)習(xí)中使用的個(gè)人微機(jī)  生產(chǎn)生活中運(yùn)用的各種智能化電子設(shè)備  計(jì)算機(jī)組成原理  39 微處理器的基本性能指標(biāo)   字長(zhǎng)  微處理器每個(gè)時(shí)間單位處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位數(shù)  例如一次進(jìn)行運(yùn)算 、 傳輸?shù)奈粩?shù)   時(shí)鐘頻率  微處理器的處理速度  反映微處理器的基本時(shí)間單位   集成度  表明微處理器的生產(chǎn)工藝水平  常用芯片上集成的晶體管數(shù)量來(lái)表達(dá)  計(jì)算機(jī)組成原理  40 通用微處理器   4位微處理器  1971年 ， 004， 第一個(gè)微處理器   8位微處理器  080/8085 16位微處理器  086/8088  16位個(gè)人計(jì)算機(jī) （   32位微處理器  80386， 80486，  32位   64位微處理器  計(jì)算機(jī)組成原理  41 專(zhuān)用微處理器   單片機(jī) （ 微控制器 ， 嵌入式控制器 ，  8系列  愛(ài)特梅爾 （ 公司的  與  ，  基于   數(shù)字信號(hào)處理器 （  專(zhuān)注于數(shù)字信號(hào)的高速處理  美國(guó)德州儀器 主要應(yīng)用于通信 、 消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)   主要應(yīng)用形式：嵌入式系統(tǒng)   芯片級(jí)結(jié)構(gòu) ， 模塊級(jí)結(jié)構(gòu)  計(jì)算機(jī)組成原理  42 8086 16位結(jié)構(gòu)的微處理器：數(shù)據(jù)總線(xiàn)為 16位   主存容量 1址總線(xiàn)為 20位   時(shí)鐘頻率 5 準(zhǔn) 16位微處理器 8088：外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)為 8位   C/088  處理器總線(xiàn) （  微處理器的對(duì)外引腳 （  數(shù)據(jù) 、 地址和控制三組信號(hào)  電源和地線(xiàn)  計(jì)算機(jī)組成原理  43 處理器總線(xiàn)   數(shù)據(jù)總線(xiàn) （  處理器與存儲(chǔ)器或外設(shè)交換信息的通道  個(gè)數(shù) （ 條數(shù) ） 是一次能夠傳送數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)   地址總線(xiàn) （  指定存儲(chǔ)器或外設(shè)的具體單元  個(gè)數(shù)反映訪(fǎng)問(wèn)的主存儲(chǔ)器容量或外設(shè)范圍   控制總線(xiàn) （  控制處理器數(shù)據(jù)傳送等操作  一個(gè)信號(hào)兩種狀態(tài)（高或低）兩種編碼（ 1或 0）  N： 2N 計(jì)算機(jī)組成原理  44 80286 16位數(shù)據(jù)總線(xiàn) ， 24位地址總線(xiàn) （ 16   實(shí)方式 （  與 8086工作方式一樣   保護(hù)方式 （  提供存儲(chǔ)管理 、 保護(hù)機(jī)制和多任務(wù)管理的硬件支持   C/0286 210 B 1024 B 1220 B 1024 230 B 1024 0： 220 24： 224 32： 232 計(jì)算機(jī)組成原理  45 80386 32位結(jié)構(gòu)  數(shù)據(jù)總線(xiàn) 32位 ， 地址總線(xiàn) 32位 ， 可尋址 4 虛擬 8086方式 （ 086  保護(hù)方式下的 8086工作方式   系統(tǒng)管理方式 （  低功耗節(jié)能狀態(tài)  英特爾 32位結(jié)構(gòu)：  80386， 80486， 計(jì)算機(jī)組成原理  46 80486 80486 80386 80387 8 浮點(diǎn)處理單元 8086/8088 ： 8087 ， 80286 ： 80287 ， 80386 ：80387 高速緩沖存儲(chǔ)器 微處理器與主存之間速度很快但容量較小的存儲(chǔ)器  用于提高整個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存取速度   復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)  例如：指令流水線(xiàn)  指令執(zhí)行劃分成多個(gè)步驟在多個(gè)部件中獨(dú)立地進(jìn)行  多條指令可以在不同的執(zhí)行階段同時(shí)進(jìn)行  計(jì)算機(jī)組成原理  47  俗稱(chēng)的 80586微處理器 ， 奔騰微處理器   32位結(jié)構(gòu) ， 連接主存的外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)卻是 64位   超標(biāo)量 （ 技術(shù)  具有可以并行工作的 2條整數(shù)處理流水線(xiàn) ， 可以達(dá)到每個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行 2條指令   雙路高速緩沖結(jié)構(gòu)  88計(jì)算機(jī)組成原理  48  原稱(chēng) 中文名稱(chēng)為 “ 高能奔騰 ”   兩個(gè)芯片組成  級(jí) （ 8  二級(jí) （ 25612 擴(kuò)展的超標(biāo)量技術(shù)  12級(jí)指令流水線(xiàn)  能同時(shí)執(zhí)行 3條指令   動(dòng)態(tài)執(zhí)行技術(shù)  分支預(yù)測(cè) 、 數(shù)據(jù)流分析和推測(cè)執(zhí)行  計(jì)算機(jī)組成原理  49 I 多媒體擴(kuò)展指令 （   整數(shù)運(yùn)算多媒體指令  對(duì)圖像 、 音頻 、 視頻和通信方面的程序進(jìn)行優(yōu)化  提升微機(jī)對(duì)多媒體的處理能力   多能奔騰 ） ： I： 算機(jī)組成原理  50  數(shù)據(jù)流     浮點(diǎn)單精度多媒體運(yùn)算指令  提高浮點(diǎn) 3  D 令   I   單指令多數(shù)據(jù) 表示一條指令具有同時(shí)處理多組數(shù)據(jù)的能力  計(jì)算機(jī)組成原理  51      指令級(jí)并行  進(jìn)一步發(fā)掘指令之間可以同時(shí)執(zhí)行的能力   超線(xiàn)程  線(xiàn)程級(jí)并行  發(fā)掘程序中的并行性  一個(gè)物理處理器形成兩個(gè)邏輯處理器   增強(qiáng)浮點(diǎn)雙精度多媒體運(yùn)算能力   增強(qiáng)和完善 計(jì)算機(jī)組成原理  52 0 賽揚(yáng) ） 微處理器  面向低端 （ 低價(jià)位 ） 至強(qiáng) ） 微處理器  面向高端服務(wù)器 、 工作站   雙核微處理器  單芯片多處理器 ：?jiǎn)涡酒p 核心   64位微處理器  8核心：兼容 4位微處理器  擴(kuò)展 64位技術(shù) ） ：  4位擴(kuò)展  計(jì)算機(jī)組成原理  53 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)  1. 微處理器  2. 存儲(chǔ)器  3. I/ 微機(jī)的核心 、 控制中心 ， 中央處理器  大規(guī)模集成電路  集成  控制器  運(yùn)算器 （ 整數(shù)運(yùn)算器 ）  寄存器 （ 高速存儲(chǔ)單元 ）   高性能微處理器內(nèi)部還有  浮點(diǎn)處理單元甚至多媒體數(shù)據(jù)運(yùn)算單元  存儲(chǔ)管理單元 、 代碼保護(hù)機(jī)制    計(jì)算機(jī)組成原理  55 存儲(chǔ)器   存儲(chǔ)器 （ 是存放程序和數(shù)據(jù)的部件   高性能微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)  微處理器內(nèi)部的寄存器 （  高速緩沖存儲(chǔ)器 （  主板上的主存儲(chǔ)器  以外設(shè)形式出現(xiàn)的輔助存儲(chǔ)器   主存儲(chǔ)器 （ 主存 、 內(nèi)存 ）  半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成  相對(duì)造價(jià)高 、 速度快 、 但容量小   輔助存儲(chǔ)器 （ 簡(jiǎn)稱(chēng)輔存或外存 ）  磁盤(pán) 、 光盤(pán)存儲(chǔ)器等構(gòu)成  相對(duì)造價(jià)低 、 容量大 、 信息可長(zhǎng)期保存 ， 但速度慢  算機(jī)組成原理  56 I/ I/ ：用戶(hù)與微機(jī)交互  輸入 （ 設(shè)備 ， 如標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備：鍵盤(pán)  輸出 （ 設(shè)備 ， 如標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備：顯示器   I/ ：外設(shè)和主機(jī)間的橋梁  完成信號(hào)變換 、 數(shù)據(jù)緩沖 、 聯(lián)絡(luò)控制等工作  較簡(jiǎn)單的 I/較復(fù)雜的 I/ 接口卡  計(jì)算機(jī)組成原理  57 系統(tǒng)總線(xiàn)   總線(xiàn) （ ：傳遞信息的一組公用導(dǎo)線(xiàn) 、 信息通道   系統(tǒng)總線(xiàn) （ ：微機(jī)系統(tǒng)中信息交換的主要公共通道   地址總線(xiàn)：?jiǎn)蜗蜉敵鲋鞔鎲卧?I/ 數(shù)據(jù)總線(xiàn)：讀 （ 操作數(shù)據(jù)輸入微處理器；寫(xiě)（ 操作數(shù)據(jù)輸出到外界 （ 主存或外設(shè) ）   控制總線(xiàn)：有些控制信號(hào)或狀態(tài)信號(hào)輸出；有些請(qǐng)求或聯(lián)絡(luò)信號(hào)輸入   微機(jī)系統(tǒng)采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu) ， 總線(xiàn)連接使得微機(jī)組合靈活 、擴(kuò)展方便  計(jì)算機(jī)組成原理  58 個(gè)人微機(jī)   8位時(shí)代：  中華學(xué)習(xí)機(jī)   16位時(shí)代： 1981年 ， 088， 1982年 ， C/ 1984年 ， C/ C/ 32位時(shí)代： 32位 64位時(shí)代：  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念   計(jì)算機(jī)是由運(yùn)算器 、 存儲(chǔ)器 、 控制器 、 適配器 、總線(xiàn)和輸入 /輸出設(shè)備組成的 。 都是由元件構(gòu)成的有形物體 ， 因而稱(chēng)為 硬件 或硬設(shè)備 。 硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)際物理裝置的總稱(chēng)   計(jì)算程序 ， 因?yàn)樗菬o(wú)形的東西 ， 稱(chēng)為 軟件 或軟設(shè)備 。 軟件是指在硬件上運(yùn)行的程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)及文檔   硬件是軟件的工作基礎(chǔ) ， 軟件是硬件功能的擴(kuò)充和完善 。 兩者相互依存 ， 相互促進(jìn) 。 軟件與硬件的結(jié)合 ， 構(gòu)成完整的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)  計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 硬件 系統(tǒng) 軟件 系統(tǒng)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念   軟件 （ ：指能使計(jì)算機(jī)工作的程序和程序運(yùn)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù) ， 以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文字說(shuō)明和圖表資料 ， 其中文字說(shuō)明和圖表資料又稱(chēng)為文檔 。   軟件的分類(lèi)：  （ 1） 系統(tǒng)軟件：指管理 、 監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)資源的軟件 。    操作系統(tǒng)：   語(yǔ)言處理程序：機(jī)器語(yǔ)言 、 匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言    數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫(kù)和管理數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件    服務(wù)程序：例如編輯程序 、 診斷程序 、 排錯(cuò)程序等   （ 2） 應(yīng)用軟件：除了系統(tǒng)軟件以外的所有軟件 ， 是用戶(hù)利用計(jì)算機(jī)及其提供的系統(tǒng)軟件為解決各種實(shí)際問(wèn)題而編制的計(jì)算機(jī)程序 。   算機(jī)的軟件系統(tǒng)  軟件程序 +數(shù)據(jù) +文檔  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  計(jì)算機(jī)軟件程序數(shù)據(jù)文檔  軟件分類(lèi)  操作系統(tǒng)    語(yǔ)言處理程序  服務(wù)性程序  應(yīng)用軟件  辦公軟件包  數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)  瀏覽器  實(shí)時(shí)控制軟件  診斷、排錯(cuò)程序  反病毒程序  備份程序  文件壓縮程序  卸載程序  圖形圖像處理軟件  其它應(yīng)用軟件  系統(tǒng)軟件  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  目的程序   早期計(jì)算機(jī)中 ， 人們直接用 機(jī)器語(yǔ)言 編寫(xiě)程序 ，計(jì)算機(jī)完全可以 “ 識(shí)別 ” 并能執(zhí)行 ， 所以又叫做目的程序   用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)程序很繁瑣 ， 又耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間 ， 容易出錯(cuò) ， 出錯(cuò)后尋找錯(cuò)誤也相當(dāng)費(fèi)事 ， 大大限制了計(jì)算機(jī)的使用  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  匯編程序   為了編寫(xiě)程序方便翻譯和提高機(jī)器的使用效率 ， 人們發(fā)明了 匯編語(yǔ)言   借助于匯編程序 ， 計(jì)算機(jī)本身自動(dòng)地把符號(hào)語(yǔ)言表示的程序 （ 稱(chēng)為 匯編源程序 ） 翻譯成用機(jī)器語(yǔ)言表示的目的程序  用約定的文字、符號(hào)和數(shù)字（ 助記符 ）  按規(guī)定  的格式來(lái)表示各種不同的指令  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  高級(jí)語(yǔ)言   為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)化和便于程序交流 ， 使不熟悉具體計(jì)算機(jī)的人也能很方便地使用計(jì)算機(jī) ， 人們又創(chuàng)造了各種接近于數(shù)學(xué)語(yǔ)言的 算法語(yǔ)言 （ 高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 ）   算法語(yǔ)言是指按實(shí)際需要規(guī)定好的一套基本符號(hào)以及由這套基本符號(hào)構(gòu)成程序的規(guī)則 。 比較接近數(shù)學(xué)語(yǔ)言 ， 直觀通用 ， 與具體機(jī)器無(wú)關(guān) ， 只要稍加學(xué)習(xí)就能掌握 ， 便于推廣使用計(jì)算機(jī)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  編譯程序   用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序稱(chēng)為 源程序 ， 這種源程序不能由機(jī)器直接識(shí)別和執(zhí)行 ， 必須給計(jì)算機(jī)配備一個(gè)即懂算法語(yǔ)言又懂機(jī)器語(yǔ)言的 “ 翻譯 ” ，才能把源程序翻譯為機(jī)器語(yǔ)言   通常采用下面兩種方法：   編譯系統(tǒng)：  用 編譯程序 將源程序編譯成機(jī)器語(yǔ)言形式的目的程序 ， 然后在目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行   解釋系統(tǒng)  ： 逐個(gè)解釋并立即執(zhí)行源程序的語(yǔ)句 ，它不是編出目的程序后再執(zhí)行 ， 而是直接逐一解釋語(yǔ)句并得出計(jì)算結(jié)果  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  軟件與硬件的邏輯等價(jià)性   隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和軟件硬化的趨勢(shì) ，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟 、 硬件界限已經(jīng)變得模糊了   任何操作可以由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn) ， 也可以由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由硬件完成 ， 也可以由軟件來(lái)完成   對(duì)于某一功能采用硬件方案還是軟件方案 ， 取決于 器件價(jià)格 、 速度 、 可靠性 、 存儲(chǔ)容量 、 變更周期 等  軟件的特點(diǎn)     易于實(shí)現(xiàn)各種邏輯和運(yùn)算功能，但是常受到速度指標(biāo)和軟件容量的制約；  硬件的特點(diǎn)     可以高速實(shí)現(xiàn)邏輯和運(yùn)算功能，但是難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能或計(jì)算，受到控制復(fù)雜性指標(biāo)的制約。  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) （ 1/3）  硬件和軟件的邏輯等價(jià)   1、 含義：  （ 1） 任何一個(gè)由軟件完成的操作可以由硬件實(shí)現(xiàn)  （ 2） 任何一條由硬件執(zhí)行的指令能用軟件完成  2、 固件 （ ：  是一種界于傳統(tǒng)的軟件和硬件之間的實(shí)體 ， 功能上類(lèi)似軟件 ， 但形態(tài)上又是硬件 。  微程序是計(jì)算機(jī)硬件和軟件相結(jié)合的重要形式 。  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)  第 5層  編譯程序  高級(jí)語(yǔ)言層  第 4層  匯編程序  匯編語(yǔ)言層  第 3層  操作系統(tǒng)  操作系統(tǒng)層  第 2層  微程序  機(jī)器語(yǔ)言層  第 1層  微指令直接由硬件執(zhí)行  微程序設(shè)計(jì)層  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)（ 2/3）  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  1、 系列機(jī)：  一組同屬一個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ， 在性能上由低檔到高檔形成一個(gè)系列的計(jì)算機(jī) ， 組成一個(gè)計(jì)算機(jī)系列 （ 。 系列機(jī)中的每個(gè)機(jī)型都具有：相同的基本指令系統(tǒng) ， 相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ， 相同的基本輸入輸出操作 ， 支持相同的基本系統(tǒng)軟件等 。  2、 兼容性：包括軟件兼容 、 硬件兼容 、 系統(tǒng)兼容等 。  （ 1） 軟件兼容是指一個(gè)軟件不經(jīng)修改就能在不同機(jī)型上正確運(yùn)行 。  （ 2） 軟件兼容存在以下兩種情況：  軟件的向上兼容性 指某檔機(jī)原開(kāi)發(fā)的軟件可以不加修改便能在它的高檔機(jī)上正確運(yùn)行使用 。  軟件的向下兼容性 指某檔機(jī)的軟件可以不加修改便能在它的低檔機(jī)上正確運(yùn)行使用 。  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)（ 3/3）  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  系列機(jī)和兼容機(jī)   系列機(jī)描述   在一個(gè)廠(chǎng)家內(nèi)生產(chǎn)的具有相同的體系結(jié)構(gòu) ， 具有不同組成和實(shí)現(xiàn)的一系列不同型號(hào)的機(jī)器   兼容機(jī)描述   不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的具有相同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)   C/系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  軟件兼容   軟件兼容： 同一個(gè)軟件可以不加修改地運(yùn)行于體系結(jié)構(gòu)相同的各檔機(jī)器 ， 結(jié)果一樣 ，運(yùn)行時(shí)間不同 。  當(dāng)前機(jī)器  時(shí)間  機(jī)  器  檔  次  向上兼容  向下兼容  向前兼容  向后兼容  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  模擬和仿真   模擬 （   用一臺(tái)機(jī)器的指令系統(tǒng) ， 去解釋另一臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器的指令系統(tǒng) ， 以實(shí)現(xiàn)軟件的移植   實(shí)現(xiàn)容易 、 速度較慢   仿真 （   直接用微程序去解釋另一臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的機(jī)器的指令系統(tǒng) ， 以實(shí)現(xiàn)軟件的移植   微程序編寫(xiě)困難 、 實(shí)現(xiàn)速度較快  模擬與仿真可實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)器之間的軟件移植  對(duì)于使用頻率較高的指令，盡可能用仿真方法以提高運(yùn)算速度，而對(duì)使用頻率低且難于用仿真實(shí)現(xiàn)的指令則用模擬方法加以實(shí)現(xiàn)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  微程序機(jī)器級(jí)  高級(jí)語(yǔ)言級(jí)  匯編語(yǔ)言級(jí)  操作系統(tǒng)級(jí)  傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)  高級(jí)語(yǔ)言級(jí)  操作系統(tǒng)級(jí)  傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)  模擬和仿真  模擬  仿真  宿主機(jī)  虛擬機(jī)  目標(biāo)機(jī)  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)   計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ( 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件與硬件的界面指令系統(tǒng)   程序員所看到的計(jì)算機(jī)屬性外特性   計(jì)算機(jī)組成 (組織   計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)   計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) ( 計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)   計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ， 組成 ， 實(shí)現(xiàn)是三個(gè)完全不同的概念 ， 相互間有著十分密切的依賴(lài)關(guān)系和相互的影響 。 廣義的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)即包括經(jīng)典的指令集結(jié)構(gòu) ， 也包括計(jì)算機(jī)組成和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  結(jié)構(gòu)、組成和實(shí)現(xiàn)   一種體系結(jié)構(gòu)可以有多種組成   一種組成可以有多種物理實(shí)現(xiàn)  是否設(shè)置  乘方 /開(kāi)方指令  邏輯設(shè)計(jì) 1 (硬聯(lián)電路 ) 實(shí)現(xiàn)方案 1 (1,邏輯設(shè)計(jì) 3 (微程序 ) 邏輯設(shè)計(jì) 2 ( 實(shí)現(xiàn)方案 2 (2,實(shí)現(xiàn)方案 3 (3,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  計(jì)算機(jī)組成  計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)  是  否  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  算機(jī)的工作特點(diǎn)和性能指標(biāo)      算機(jī)的工作特點(diǎn)   運(yùn)算速度快   計(jì)算精度高   存儲(chǔ)容量大   具有邏輯判斷功能   自動(dòng)化程度高 ， 通用性強(qiáng)   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念   主頻 很大程度上決定計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度 ， 單位兆赫茲 。   字長(zhǎng) 決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算精度 、 指令字長(zhǎng)度 、 存儲(chǔ)單元長(zhǎng)度等 ， 可以是 8/16/32/64位 。   運(yùn)算速度 早期方法是每秒執(zhí)行加法指令的次數(shù)   用等效速度衡量 。 等效速度由各種指令平均執(zhí)行時(shí)間以及對(duì)應(yīng)的執(zhí)令運(yùn)行比例計(jì)算得出 。 單位是每秒百萬(wàn)指令   利用 “ 標(biāo)準(zhǔn)程序 ” 在不同的機(jī)器上運(yùn)行得到的實(shí)測(cè)速度 。   存儲(chǔ)容量 字?jǐn)?shù) 字長(zhǎng)  1K： 1024B（ 210）    1M： 1024K（ 220）  1G： 1024M（ 230）    1T： 1024G（ 240）  1P： 1024T（ 250）   算機(jī)的性能指標(biāo)      系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念   可靠性 常用平均無(wú)故障時(shí)間 （ 衡量 。  平均無(wú)故障時(shí)間 (是指兩次故障之間能正常工作時(shí)間的平均值 。 假設(shè) 表示單位時(shí)間內(nèi)失效的元件數(shù)與元件總數(shù)的比例即失效率 ， 則 。 例如 =h， 則 可維護(hù)性 可用平均修復(fù)時(shí)間 （ 表示 ， 指從故障發(fā)生到機(jī)器修復(fù)平均所需要的時(shí)間 。  字典縮略 ）  o 微軟計(jì)算機(jī)辭典 ）   可用性 是指計(jì)算機(jī)的使用效率 。  A=可靠性 R、 可維護(hù)性 ， 稱(chēng)為 兼容性 指設(shè)備或程序可以用于多種系統(tǒng)中的性能 。      系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念   根據(jù)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍 ， 將計(jì)算機(jī)分為   專(zhuān)用計(jì)算機(jī)：為特定應(yīng)用問(wèn)題而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī) ， 具有經(jīng)濟(jì) 、 有效和快速等特點(diǎn) ， 但它的使用面較窄   通用計(jì)算機(jī)：使用面廣 ， 通用性強(qiáng) ， 操作相對(duì)簡(jiǎn)單 ， 是我們經(jīng)常使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。   根據(jù)計(jì)算機(jī)的規(guī)模 ， 將計(jì)算機(jī)分為   巨型機(jī)：主要用于科學(xué)計(jì)算 ， 運(yùn)算速度最快 、 性能極高 ，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、 體積龐大 、 價(jià)格昂貴 。   大型機(jī)   中型機(jī)   小型機(jī)   微型機(jī)：體積小 、 功耗低 、 價(jià)格低 、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 易操作  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  媒體技術(shù)   媒體也稱(chēng)為信息的表現(xiàn)形式或傳播形式 ， 是信息的載體 。 信息化社會(huì)中 ， 信息的表現(xiàn)形式是多種多樣的 ， 信息可以用文字 、 聲音 、 圖形和圖像等媒體表示 ， 它包含信息的存儲(chǔ)和信息的傳遞兩個(gè)方面 。 信息可以以多種媒體傳輸 ， 多媒體技術(shù)是指能夠同時(shí)獲取 、 處理 、 編輯 、 存儲(chǔ)和展示兩個(gè)以上不同信息類(lèi)型媒體的技術(shù) 。   在 20世紀(jì) 50年代 ， 計(jì)算機(jī)用于處理數(shù)字 ， 應(yīng)用領(lǐng)域限制在解決復(fù)雜的數(shù)學(xué)問(wèn)題 。 到了 20世紀(jì) 60年代 ， 計(jì)算機(jī)與字符處理 、文本處理相結(jié)合 ， 產(chǎn)生 計(jì)算機(jī)與照相和圖片相結(jié)合 ，產(chǎn)生了靜態(tài)圖像處理 。 計(jì)算機(jī)與聲音 ， 活動(dòng)圖像相結(jié)合 ， 形成了多媒體技術(shù)應(yīng)用新領(lǐng)域 。   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  媒體技術(shù)     多媒體技術(shù)實(shí)際上是一種界面技術(shù) 。 它能使人機(jī)界面更生動(dòng) 、 更形象 、 更友好 ， 可以表達(dá)更豐富的信息 。 多媒體技術(shù)要解決的主要問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面：  （ 1） 信息的處理能力  多媒體技術(shù)使計(jì)算機(jī)具有綜合處理文字 、 圖形 、 圖像 、 音頻和視頻信息的能力 。 按計(jì)算機(jī)對(duì)這些信息處理的 難 易 程 度 排 列 （ 從 易 到 難 ） 如 下 ： 轉(zhuǎn) 換（ 、 集成 （ 、 管理與控制（ 和傳輸 (   系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  基本概念  媒體技術(shù)   （ 2） 數(shù)據(jù)的壓縮與解壓  由于多媒體系統(tǒng)增加了聲音 、 圖像 、