杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理課件1

杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理課件12計(jì)算機(jī)組成原理課程目的：掌握計(jì)算機(jī)的工作原理,深刻理解程序在計(jì)算機(jī)硬件上被執(zhí)行的過(guò)程。課程任務(wù)：1掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各組成部件的工作原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)思想2理解各部件聯(lián)結(jié)成整機(jī)并協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。3了解當(dāng)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的新技術(shù)和新成果2計(jì)算機(jī)組成原理課程目的：1掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各組成部件的工3第一章概論

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用1.1

本章小結(jié)

計(jì)算機(jī)的分類與性能指標(biāo)1.2

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1.33第一章概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用1.1本41.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生一

計(jì)算機(jī)的發(fā)展二

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展三

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用四41.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生一5二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展“摩爾定律”

1964年，IBM360成功開(kāi)發(fā)出6個(gè)型號(hào)的大、中、小型電腦和44種新式的配套設(shè)備，都是系列兼容機(jī)，成為第三代計(jì)算機(jī)標(biāo)志性產(chǎn)品DEC公司1965年制造的PDP－8型集成電路計(jì)算機(jī)，被公認(rèn)為第一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)小型機(jī)第一代

電子管計(jì)算機(jī)

第二代晶體管計(jì)算機(jī)

第三代集成電路計(jì)算機(jī)第四代大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)1946年

ENIAC1955年ENIAC正式退役……1955年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一臺(tái)全晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC

TRADIC，裝有800只晶體管，100瓦功率，占地有3立方英尺1971年，英特爾公司40041972年，80085二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展“摩爾定律”第一代第二代第三代第四代大66778馮·諾依曼馮·諾依曼（JohnvonNeumann，1903~1957），20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論和核武器等諸多領(lǐng)域內(nèi)有杰出建樹(shù)的最偉大的科學(xué)全才之一，被稱為“計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父”。1945年6月，馮·諾依曼與莫爾小組成員共同發(fā)表了“101頁(yè)報(bào)告”，提出了“馮·諾依曼”體系結(jié)構(gòu)思想。8馮·諾依曼馮·諾依曼（JohnvonNeumann，19計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展的規(guī)律摩爾定律安迪-比爾定律（WhatAndygives,Billtakesaway）。反摩爾定律9計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展的規(guī)律摩爾定律10三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一代8008微處理器第二代微處理器其運(yùn)算速度是第一代的10～15倍，指令系統(tǒng)比較完善，已經(jīng)有了典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)以及中斷、DMA功能。支持它們的語(yǔ)言有匯編、BASIC、FORTRAN和PL/M等，后期還開(kāi)始配備CP/M操作系統(tǒng)1974年，8位微處理器芯片8080，集成了約4800個(gè)晶體管，每秒執(zhí)行29萬(wàn)條指令。1976年，8位微處理器Z－8010三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一代8008微處理器11三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第三代微處理器1978年，16位的微處理器Intel8086，內(nèi)部集成了29000個(gè)晶體管，它的數(shù)據(jù)總線16位（字長(zhǎng)），地址總線20位可直接尋址存儲(chǔ)器1MB1979年，8位的微處理器Intel8088，1983年，IBM公司推出帶有硬盤(pán)的IBMPC/XT機(jī)16位的Z8000和MC68000

1982年Intel公司推出了16位處理器80286，集成晶體管達(dá)13萬(wàn)個(gè)，同檔次的有Motorola的68010。它們的數(shù)據(jù)總線仍然是16位，但地址總線增加到24位。80286有兩種工作模式：實(shí)地址模式和虛地址保護(hù)模式。IBMPC/AT11三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第三代微處理器12三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第四代微處理器1985年Intel公司推出了第四代32位微處理器芯片80386，片內(nèi)集成了27.5萬(wàn)個(gè)晶體管，它與8086向上兼容，具有32位數(shù)據(jù)線和32位地址線，通用寄存器也擴(kuò)展為32位。第五代微處理器1993年Intel公司推出了第五代32位微處理器芯片Pentium(P5)，片內(nèi)集成了320萬(wàn)個(gè)晶體管，具有64位數(shù)據(jù)線和32位地址線。第六代微處理器1995年Intel公司推出了第六代32位微處理器芯片PentiumPro(P6)，片內(nèi)集成了550萬(wàn)個(gè)晶體管，具有64位數(shù)據(jù)線和36位地址線。PII,PIII……Pentium4……core（corei3,corei5,corei7(core

i7-3960X,corei75960X)….）12三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第四代微處理器13目前，通用微處理器的方向發(fā)展：進(jìn)一步提高電路的復(fù)雜度來(lái)提高處理器的性能。采用傳統(tǒng)的指令級(jí)并行方法加速單線程應(yīng)用，采用更多功能部件、多級(jí)Cache、更寬的超標(biāo)量。通過(guò)線程/進(jìn)程級(jí)并行性來(lái)提高處理器的性能。如多處理器、多線程處理器等。將存儲(chǔ)器集成到處理器芯片內(nèi)來(lái)提高其性能。這樣可使訪存延時(shí)減少5～10倍以上，存儲(chǔ)器帶寬可增加50～100倍。發(fā)展嵌入式處理器。嵌入式處理器實(shí)現(xiàn)高性能的途徑與通用處理器不同，大多針對(duì)專門(mén)的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)專門(mén)設(shè)計(jì)以滿足高性能、低成本和低功耗的要求。三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展13目前，通用微處理器的方向發(fā)展：三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展14四、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崟r(shí)控制CAD/CAM企業(yè)管理輔助決策商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域電子銀行電子商務(wù)教育應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)程教學(xué)模擬教學(xué)多媒體教學(xué)數(shù)字圖書(shū)館生活應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字社區(qū)信息服務(wù)人工智能領(lǐng)域14四、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域教育應(yīng)用領(lǐng)域151.2計(jì)算機(jī)的分類和性能指標(biāo)

按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類一

按計(jì)算機(jī)的用途分類二

按照計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類四

按計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)分類五

按計(jì)算機(jī)的使用方式分類三151.2計(jì)算機(jī)的分類和性能指標(biāo)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類16一、按計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類即MichaelFlynn分類法：計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序過(guò)程中，有2種信息在流動(dòng)。一種是計(jì)算機(jī)指令，它從存儲(chǔ)器流入控制器，并變成整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制信號(hào)。另一種是數(shù)據(jù)，從輸入設(shè)備流入存儲(chǔ)器，再流入執(zhí)行部件如運(yùn)算器，運(yùn)算結(jié)果流入存儲(chǔ)器或輸出設(shè)備。Flynn稱前一種信息為“指令流”，后一種信息為“數(shù)據(jù)流”。因此根據(jù)指令流與數(shù)據(jù)流的不同組合，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為以下4類。16一、按計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類即MichaelFlynn分17一、按計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類17一、按計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類18二、按計(jì)算機(jī)的用途分類1、通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)是指為解決各種問(wèn)題，具有較強(qiáng)的通用性而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。該機(jī)適用于一般的科學(xué)計(jì)算、學(xué)術(shù)研究、工程設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理等廣泛用途，這類機(jī)器本身有較大的適用面。2、專用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)是指為適應(yīng)某種特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，具有運(yùn)行效率高、速度快、精度高等特點(diǎn)。一般用在過(guò)程控制中，如智能儀表、飛機(jī)的自動(dòng)控制、導(dǎo)彈的導(dǎo)航系統(tǒng)等。18二、按計(jì)算機(jī)的用途分類1、通用計(jì)算機(jī)19三、按計(jì)算機(jī)的使用方式分類桌上型計(jì)算機(jī)桌上型計(jì)算機(jī)包括PC機(jī)、工作站和筆記本型計(jì)算機(jī)，為用戶提供良好的計(jì)算性能和較低成本的工作環(huán)境。桌上型計(jì)算機(jī)是成本低、應(yīng)用廣的計(jì)算機(jī)類型服務(wù)器型計(jì)算機(jī)服務(wù)器型計(jì)算機(jī)是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或具有客戶—服務(wù)器結(jié)構(gòu)的分布式計(jì)算環(huán)境中，為客戶請(qǐng)求提供服務(wù)的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)。嵌入式計(jì)算機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)是將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)部件，成為某個(gè)設(shè)備的一部分，嵌入式計(jì)算機(jī)成本更低，用途更廣。它的結(jié)構(gòu)一般是面向特定應(yīng)用。不同的嵌入式應(yīng)用有不同的要求，需要根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行專門(mén)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。19三、按計(jì)算機(jī)的使用方式分類桌上型計(jì)算機(jī)20四、按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類1、巨型計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、存儲(chǔ)容量大，價(jià)格相當(dāng)昂貴，主要用于復(fù)雜、尖端的科學(xué)研究領(lǐng)域，特別是軍事科學(xué)計(jì)算。2、大/中型計(jì)算機(jī)通用性能好、外部設(shè)備負(fù)載能力強(qiáng)、處理速度快。它有完善的指令系統(tǒng)，豐富的外部設(shè)備和功能齊全的軟件系統(tǒng)，并允許多個(gè)用戶同時(shí)使用。主要用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理或做網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。3、小型計(jì)算機(jī)具有規(guī)模較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、與外部設(shè)備連接容易等特點(diǎn)。4、微型計(jì)算機(jī)：簡(jiǎn)稱微機(jī)以運(yùn)算器和控制器為核心，加上由大規(guī)模集成電路制作的存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線，構(gòu)成了體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低但又具有一定功能的計(jì)算機(jī)。20四、按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類1、巨型計(jì)算機(jī)21將運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口集成在一塊芯片中所有器件制作在一塊印刷線路板上以微機(jī)為核心，再配以相應(yīng)的外部設(shè)備、電源、輔助電路和控制微機(jī)工作的軟件單板機(jī)單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)四、按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類目前，微型計(jì)算機(jī)與工作站、小型計(jì)算機(jī)乃至中、大型機(jī)之間的界限已經(jīng)愈來(lái)愈模糊。21將運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口集成在一塊芯片中22五、計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)分類1、機(jī)器字長(zhǎng)CPU一次能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)2、存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量=存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)×存儲(chǔ)字長(zhǎng)單位：字節(jié) 1字節(jié)（B）=8位 度量：1K=210 1M=220 1G=230 3、運(yùn)算速度（MIPS、CPI、FLOPS）4、可配置的外設(shè)5、性能價(jià)格比6、可靠性、可維修性和可用性除此之外，評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)時(shí)還會(huì)看它的兼容性，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的要求，耗電量的大小等

22五、計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)分類1、機(jī)器字長(zhǎng)231.3計(jì)算機(jī)的基本組成

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)四

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一

計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)三

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)二231.3計(jì)算機(jī)的基本組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)四24軟件系統(tǒng)是指管理計(jì)算機(jī)軟件和硬件資源、控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序、命令、指令、數(shù)據(jù)等，軟件系統(tǒng)就是程序系統(tǒng)，也稱為“軟設(shè)備”。一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括兩大部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備，即由機(jī)械、光、電、磁等器件構(gòu)成的具有計(jì)算、控制、存儲(chǔ)、輸入和輸出功能的實(shí)體部件。如CPU、存儲(chǔ)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、主機(jī)板、各種卡及整機(jī)中的主機(jī)、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等等，整機(jī)硬件也稱“硬設(shè)備”。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)24軟件系統(tǒng)一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括兩大25一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成25一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成26一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成軟件和硬件之間的關(guān)系計(jì)算機(jī)是依靠硬件和軟件的協(xié)同工作來(lái)執(zhí)行一個(gè)具體任務(wù)。硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件又是硬件功能的擴(kuò)充和完善。任何軟件都是建立在硬件基礎(chǔ)上的，任何軟件也離不開(kāi)硬件的支持。如果沒(méi)有軟件的支持，硬件的功能就不能得到充分的發(fā)揮。26一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成軟件和硬件之間的關(guān)系27一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成馮·諾依曼（VonNeumann）體系結(jié)構(gòu)1946年由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·

諾伊曼提出計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了許多變化，但VonNeumann提出的二進(jìn)制、程序存儲(chǔ)和程序控制，依然是普遍遵循的原則。馮·諾伊曼的存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)基本思想是：采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令；指令由操作碼和地址碼組成。27一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成馮·諾依曼（VonNeumann）28把編好的程序和原始數(shù)據(jù)預(yù)先存入計(jì)算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)地從存儲(chǔ)器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動(dòng)完成預(yù)定的任務(wù)；即“存儲(chǔ)程序”和“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)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成，并規(guī)定了五大部件的基本功能。計(jì)算機(jī)以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳送通過(guò)運(yùn)算器完成。二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)28把編好的程序和原始數(shù)據(jù)預(yù)先存入計(jì)算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)29二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)典型的馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以運(yùn)算器為中心）輸入設(shè)備輸出設(shè)備控制器存儲(chǔ)器程序數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果地址指令控制信號(hào)數(shù)據(jù)線地址線控制線運(yùn)算器29二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)典型的馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以運(yùn)算30二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以存儲(chǔ)器為中心）30二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以存儲(chǔ)器為中心）31總線結(jié)構(gòu)的馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總線：包括地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）、控制總線（CB）31總線結(jié)構(gòu)的馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總線：包括地址總線32二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）1、存儲(chǔ)器功能：存放指令和數(shù)據(jù)。操作：存儲(chǔ)器讀操作：從存儲(chǔ)器取出數(shù)據(jù)，又稱為讀出。存儲(chǔ)器寫(xiě)操作：向存儲(chǔ)器存放數(shù)據(jù)，又稱為寫(xiě)入；概念：存儲(chǔ)單元：存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的部件，每個(gè)單元可以存放一個(gè)字或字節(jié)的信息，存儲(chǔ)器就是存儲(chǔ)單元的集合。單元地址：存儲(chǔ)單元的編號(hào)，是區(qū)分存儲(chǔ)器中不同存儲(chǔ)單元的唯一標(biāo)志。32二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）1、存儲(chǔ)器33二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）2、運(yùn)算器功能：在控制器控制下，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器的技術(shù)性能高低直接影響著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和整機(jī)性能。3、控制器功能：對(duì)當(dāng)前指令進(jìn)行譯碼分析其所需要完成的操作，產(chǎn)生并發(fā)送各部件所需要的控制信號(hào)，從而使整個(gè)計(jì)算機(jī)自動(dòng)、協(xié)調(diào)地工作。控制器是計(jì)算機(jī)的控制指揮部件，也是整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制中心。33二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）2、運(yùn)算器34二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）4、輸入設(shè)備功能：將外界的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制代碼。輸入設(shè)備是給計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。5、輸出設(shè)備功能：將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們或其他設(shè)備所能接收的形式。34二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）4、輸入設(shè)備35三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1．系統(tǒng)軟件2、應(yīng)用軟件：又稱為應(yīng)用程序，它是用戶在各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)具體的任務(wù)需要所開(kāi)發(fā)編制的各種程序。如工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動(dòng)控制程序、企業(yè)管理程序、科學(xué)計(jì)算程序等等。35三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1．系統(tǒng)軟件36系統(tǒng)軟件是指管理、調(diào)度、監(jiān)視和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件資源的程序集合，使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，確保高效率運(yùn)行。常用的系統(tǒng)軟件25341操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理軟件服務(wù)性程序1．系統(tǒng)軟件36系統(tǒng)軟件是指管理、調(diào)度、監(jiān)視和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件資源的37（1）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是直接運(yùn)行在裸機(jī)上的最基本的系統(tǒng)軟件，是系統(tǒng)軟件的核心，任何其他軟件必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行。操作系統(tǒng)（OperatingSystem）的功能：管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種軟、硬件資源，使其被高效使用；為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和用戶之間提供接口，為用戶提供方便。37（1）操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是直接運(yùn)行在裸機(jī)上的最基本的系統(tǒng)軟38（2）語(yǔ)言處理程序功能：將高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序翻譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的二進(jìn)制機(jī)器指令，然后供計(jì)算機(jī)執(zhí)行。又稱為翻譯程序。編譯程序：將用戶編寫(xiě)的高級(jí)語(yǔ)言程序（源程序）的全部語(yǔ)句全部翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序，然后再執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言程序語(yǔ)言處理程序分為兩種解釋程序：將源程序的一條語(yǔ)句翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序，并立即執(zhí)行，接著再翻譯源程序的下一條語(yǔ)句并執(zhí)行，如此重復(fù)直至完成源程序的全部翻譯任務(wù)。它的特點(diǎn)是翻譯一次執(zhí)行一次38（2）語(yǔ)言處理程序功能：將高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序翻譯成計(jì)算機(jī)39計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的具體體現(xiàn)，是用某種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言按問(wèn)題的要求編寫(xiě)而成的。程序就是指令的有序集合。計(jì)算機(jī)語(yǔ)言1、機(jī)器語(yǔ)言：由0和1按一定規(guī)則排列組成的一個(gè)指令集；它是計(jì)算機(jī)唯一能識(shí)別和執(zhí)行的語(yǔ)言。優(yōu)點(diǎn)是執(zhí)行效率高、速度快。主要缺點(diǎn)是直觀性差，可讀性不強(qiáng)2、匯編語(yǔ)言：用助記符來(lái)表示機(jī)器指令中的操作碼和操作數(shù)的指令系統(tǒng)?？勺x性增強(qiáng)，執(zhí)行速度快，但仍是一種面向機(jī)器的語(yǔ)言，編制程序的效率不高，難度較大，維護(hù)較困難，屬低級(jí)語(yǔ)言3、高級(jí)語(yǔ)言：一種更接近于人類自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言的語(yǔ)言，用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序可以大大減少編程人員的勞動(dòng)，因此它也具有較好的可移植性39計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的具體體現(xiàn)，是用某種計(jì)算機(jī)程序40源程序機(jī)器語(yǔ)言程序運(yùn)行結(jié)果編譯、匯編、連接解釋計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序的過(guò)程40源程序機(jī)器語(yǔ)言程序運(yùn)行編譯、匯編、連接解釋計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序41四、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序語(yǔ)言處理程序及其它系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)級(jí)機(jī)器指令系統(tǒng)微程序設(shè)計(jì)級(jí)（硬件）41四、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序語(yǔ)言處理程序操作系統(tǒng)級(jí)機(jī)4212345使用計(jì)算機(jī)解題的過(guò)程使用計(jì)算機(jī)解題的過(guò)程提出問(wèn)題和任務(wù)建立模型，用適合于程序設(shè)計(jì)的方式描述算法過(guò)程用某種語(yǔ)言編制程序編譯為機(jī)器語(yǔ)言程序在硬件上執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)任務(wù)4212345使用計(jì)算機(jī)解題的過(guò)程使用計(jì)算機(jī)解題的過(guò)程提出問(wèn)43本章小結(jié)電子計(jì)算機(jī)的歷史分為以下幾個(gè)階段：1946年～1959年第一代，電子管計(jì)算機(jī)1956年～1964年第二代，晶體管計(jì)算機(jī)1964年～1975年第三代，中、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)1975年～1990年第四代，大規(guī)模、超大規(guī)集成電路（LSI，VLSI）計(jì)算機(jī)，第一、第二代微處理器1990年～至今第五代，甚大規(guī)模集成電路（ULSI）計(jì)算機(jī)，第三、四、五、六代及多核微處理器計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)的分類有多種方法。決定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能有許多因素，其中計(jì)算機(jī)的硬件性能指標(biāo)包括機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)器容量、運(yùn)算速度和配置外設(shè)等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。馮·諾伊曼（VonNeumann）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件以操作系統(tǒng)為核心。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)從底層向上層分別為：微程序級(jí)（硬件）、機(jī)器指令級(jí)（與硬件緊密相關(guān)）、操作系統(tǒng)級(jí)、語(yǔ)言處理程序及其他系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)組成原理課程所要討論的主要是最底二層。43本章小結(jié)電子計(jì)算機(jī)的歷史分為以下幾個(gè)階段：44TheEnd!44TheEnd!杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理課件146計(jì)算機(jī)組成原理課程目的：掌握計(jì)算機(jī)的工作原理,深刻理解程序在計(jì)算機(jī)硬件上被執(zhí)行的過(guò)程。課程任務(wù)：1掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各組成部件的工作原理、邏輯實(shí)現(xiàn)、設(shè)計(jì)思想2理解各部件聯(lián)結(jié)成整機(jī)并協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。3了解當(dāng)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的新技術(shù)和新成果2計(jì)算機(jī)組成原理課程目的：1掌握計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各組成部件的工47第一章概論

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用1.1

本章小結(jié)

計(jì)算機(jī)的分類與性能指標(biāo)1.2

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1.33第一章概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用1.1本481.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生一

計(jì)算機(jī)的發(fā)展二

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展三

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用四41.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生一49二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展“摩爾定律”

1964年，IBM360成功開(kāi)發(fā)出6個(gè)型號(hào)的大、中、小型電腦和44種新式的配套設(shè)備，都是系列兼容機(jī)，成為第三代計(jì)算機(jī)標(biāo)志性產(chǎn)品DEC公司1965年制造的PDP－8型集成電路計(jì)算機(jī)，被公認(rèn)為第一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)小型機(jī)第一代

電子管計(jì)算機(jī)

第二代晶體管計(jì)算機(jī)

第三代集成電路計(jì)算機(jī)第四代大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)1946年

ENIAC1955年ENIAC正式退役……1955年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一臺(tái)全晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC

TRADIC，裝有800只晶體管，100瓦功率，占地有3立方英尺1971年，英特爾公司40041972年，80085二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展“摩爾定律”第一代第二代第三代第四代大50651752馮·諾依曼馮·諾依曼（JohnvonNeumann，1903~1957），20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論和核武器等諸多領(lǐng)域內(nèi)有杰出建樹(shù)的最偉大的科學(xué)全才之一，被稱為“計(jì)算機(jī)之父”和“博弈論之父”。1945年6月，馮·諾依曼與莫爾小組成員共同發(fā)表了“101頁(yè)報(bào)告”，提出了“馮·諾依曼”體系結(jié)構(gòu)思想。8馮·諾依曼馮·諾依曼（JohnvonNeumann，153計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展的規(guī)律摩爾定律安迪-比爾定律（WhatAndygives,Billtakesaway）。反摩爾定律9計(jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展的規(guī)律摩爾定律54三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一代8008微處理器第二代微處理器其運(yùn)算速度是第一代的10～15倍，指令系統(tǒng)比較完善，已經(jīng)有了典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)以及中斷、DMA功能。支持它們的語(yǔ)言有匯編、BASIC、FORTRAN和PL/M等，后期還開(kāi)始配備CP/M操作系統(tǒng)1974年，8位微處理器芯片8080，集成了約4800個(gè)晶體管，每秒執(zhí)行29萬(wàn)條指令。1976年，8位微處理器Z－8010三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一代8008微處理器55三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第三代微處理器1978年，16位的微處理器Intel8086，內(nèi)部集成了29000個(gè)晶體管，它的數(shù)據(jù)總線16位（字長(zhǎng)），地址總線20位可直接尋址存儲(chǔ)器1MB1979年，8位的微處理器Intel8088，1983年，IBM公司推出帶有硬盤(pán)的IBMPC/XT機(jī)16位的Z8000和MC68000

1982年Intel公司推出了16位處理器80286，集成晶體管達(dá)13萬(wàn)個(gè)，同檔次的有Motorola的68010。它們的數(shù)據(jù)總線仍然是16位，但地址總線增加到24位。80286有兩種工作模式：實(shí)地址模式和虛地址保護(hù)模式。IBMPC/AT11三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第三代微處理器56三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第四代微處理器1985年Intel公司推出了第四代32位微處理器芯片80386，片內(nèi)集成了27.5萬(wàn)個(gè)晶體管，它與8086向上兼容，具有32位數(shù)據(jù)線和32位地址線，通用寄存器也擴(kuò)展為32位。第五代微處理器1993年Intel公司推出了第五代32位微處理器芯片Pentium(P5)，片內(nèi)集成了320萬(wàn)個(gè)晶體管，具有64位數(shù)據(jù)線和32位地址線。第六代微處理器1995年Intel公司推出了第六代32位微處理器芯片PentiumPro(P6)，片內(nèi)集成了550萬(wàn)個(gè)晶體管，具有64位數(shù)據(jù)線和36位地址線。PII,PIII……Pentium4……core（corei3,corei5,corei7(core

i7-3960X,corei75960X)….）12三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展第四代微處理器57目前，通用微處理器的方向發(fā)展：進(jìn)一步提高電路的復(fù)雜度來(lái)提高處理器的性能。采用傳統(tǒng)的指令級(jí)并行方法加速單線程應(yīng)用，采用更多功能部件、多級(jí)Cache、更寬的超標(biāo)量。通過(guò)線程/進(jìn)程級(jí)并行性來(lái)提高處理器的性能。如多處理器、多線程處理器等。將存儲(chǔ)器集成到處理器芯片內(nèi)來(lái)提高其性能。這樣可使訪存延時(shí)減少5～10倍以上，存儲(chǔ)器帶寬可增加50～100倍。發(fā)展嵌入式處理器。嵌入式處理器實(shí)現(xiàn)高性能的途徑與通用處理器不同，大多針對(duì)專門(mén)的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)專門(mén)設(shè)計(jì)以滿足高性能、低成本和低功耗的要求。三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展13目前，通用微處理器的方向發(fā)展：三、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展58四、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崟r(shí)控制CAD/CAM企業(yè)管理輔助決策商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域電子銀行電子商務(wù)教育應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)程教學(xué)模擬教學(xué)多媒體教學(xué)數(shù)字圖書(shū)館生活應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)字社區(qū)信息服務(wù)人工智能領(lǐng)域14四、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域教育應(yīng)用領(lǐng)域591.2計(jì)算機(jī)的分類和性能指標(biāo)

按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類一

按計(jì)算機(jī)的用途分類二

按照計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類四

按計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)分類五

按計(jì)算機(jī)的使用方式分類三151.2計(jì)算機(jī)的分類和性能指標(biāo)按計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類60一、按計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類即MichaelFlynn分類法：計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序過(guò)程中，有2種信息在流動(dòng)。一種是計(jì)算機(jī)指令，它從存儲(chǔ)器流入控制器，并變成整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制信號(hào)。另一種是數(shù)據(jù)，從輸入設(shè)備流入存儲(chǔ)器，再流入執(zhí)行部件如運(yùn)算器，運(yùn)算結(jié)果流入存儲(chǔ)器或輸出設(shè)備。Flynn稱前一種信息為“指令流”，后一種信息為“數(shù)據(jù)流”。因此根據(jù)指令流與數(shù)據(jù)流的不同組合，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為以下4類。16一、按計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類即MichaelFlynn分61一、按計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類17一、按計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類62二、按計(jì)算機(jī)的用途分類1、通用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)是指為解決各種問(wèn)題，具有較強(qiáng)的通用性而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。該機(jī)適用于一般的科學(xué)計(jì)算、學(xué)術(shù)研究、工程設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理等廣泛用途，這類機(jī)器本身有較大的適用面。2、專用計(jì)算機(jī)專用計(jì)算機(jī)是指為適應(yīng)某種特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，具有運(yùn)行效率高、速度快、精度高等特點(diǎn)。一般用在過(guò)程控制中，如智能儀表、飛機(jī)的自動(dòng)控制、導(dǎo)彈的導(dǎo)航系統(tǒng)等。18二、按計(jì)算機(jī)的用途分類1、通用計(jì)算機(jī)63三、按計(jì)算機(jī)的使用方式分類桌上型計(jì)算機(jī)桌上型計(jì)算機(jī)包括PC機(jī)、工作站和筆記本型計(jì)算機(jī)，為用戶提供良好的計(jì)算性能和較低成本的工作環(huán)境。桌上型計(jì)算機(jī)是成本低、應(yīng)用廣的計(jì)算機(jī)類型服務(wù)器型計(jì)算機(jī)服務(wù)器型計(jì)算機(jī)是指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境或具有客戶—服務(wù)器結(jié)構(gòu)的分布式計(jì)算環(huán)境中，為客戶請(qǐng)求提供服務(wù)的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)。嵌入式計(jì)算機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)是將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)部件，成為某個(gè)設(shè)備的一部分，嵌入式計(jì)算機(jī)成本更低，用途更廣。它的結(jié)構(gòu)一般是面向特定應(yīng)用。不同的嵌入式應(yīng)用有不同的要求，需要根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行專門(mén)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。19三、按計(jì)算機(jī)的使用方式分類桌上型計(jì)算機(jī)64四、按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類1、巨型計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、存儲(chǔ)容量大，價(jià)格相當(dāng)昂貴，主要用于復(fù)雜、尖端的科學(xué)研究領(lǐng)域，特別是軍事科學(xué)計(jì)算。2、大/中型計(jì)算機(jī)通用性能好、外部設(shè)備負(fù)載能力強(qiáng)、處理速度快。它有完善的指令系統(tǒng)，豐富的外部設(shè)備和功能齊全的軟件系統(tǒng)，并允許多個(gè)用戶同時(shí)使用。主要用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理或做網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。3、小型計(jì)算機(jī)具有規(guī)模較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、與外部設(shè)備連接容易等特點(diǎn)。4、微型計(jì)算機(jī)：簡(jiǎn)稱微機(jī)以運(yùn)算器和控制器為核心，加上由大規(guī)模集成電路制作的存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口和系統(tǒng)總線，構(gòu)成了體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低但又具有一定功能的計(jì)算機(jī)。20四、按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類1、巨型計(jì)算機(jī)65將運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口集成在一塊芯片中所有器件制作在一塊印刷線路板上以微機(jī)為核心，再配以相應(yīng)的外部設(shè)備、電源、輔助電路和控制微機(jī)工作的軟件單板機(jī)單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)四、按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類目前，微型計(jì)算機(jī)與工作站、小型計(jì)算機(jī)乃至中、大型機(jī)之間的界限已經(jīng)愈來(lái)愈模糊。21將運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出接口集成在一塊芯片中66五、計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)分類1、機(jī)器字長(zhǎng)CPU一次能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)2、存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量=存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)×存儲(chǔ)字長(zhǎng)單位：字節(jié) 1字節(jié)（B）=8位 度量：1K=210 1M=220 1G=230 3、運(yùn)算速度（MIPS、CPI、FLOPS）4、可配置的外設(shè)5、性能價(jià)格比6、可靠性、可維修性和可用性除此之外，評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)時(shí)還會(huì)看它的兼容性，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的要求，耗電量的大小等

22五、計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)分類1、機(jī)器字長(zhǎng)671.3計(jì)算機(jī)的基本組成

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)四

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一

計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)三

計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)二231.3計(jì)算機(jī)的基本組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)四68軟件系統(tǒng)是指管理計(jì)算機(jī)軟件和硬件資源、控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序、命令、指令、數(shù)據(jù)等，軟件系統(tǒng)就是程序系統(tǒng)，也稱為“軟設(shè)備”。一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括兩大部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備，即由機(jī)械、光、電、磁等器件構(gòu)成的具有計(jì)算、控制、存儲(chǔ)、輸入和輸出功能的實(shí)體部件。如CPU、存儲(chǔ)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、主機(jī)板、各種卡及整機(jī)中的主機(jī)、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等等，整機(jī)硬件也稱“硬設(shè)備”。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)24軟件系統(tǒng)一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括兩大69一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成25一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成70一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成軟件和硬件之間的關(guān)系計(jì)算機(jī)是依靠硬件和軟件的協(xié)同工作來(lái)執(zhí)行一個(gè)具體任務(wù)。硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件又是硬件功能的擴(kuò)充和完善。任何軟件都是建立在硬件基礎(chǔ)上的，任何軟件也離不開(kāi)硬件的支持。如果沒(méi)有軟件的支持，硬件的功能就不能得到充分的發(fā)揮。26一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成軟件和硬件之間的關(guān)系71一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成馮·諾依曼（VonNeumann）體系結(jié)構(gòu)1946年由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·

諾伊曼提出計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了許多變化，但VonNeumann提出的二進(jìn)制、程序存儲(chǔ)和程序控制，依然是普遍遵循的原則。馮·諾伊曼的存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)基本思想是：采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令；指令由操作碼和地址碼組成。27一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成馮·諾依曼（VonNeumann）72把編好的程序和原始數(shù)據(jù)預(yù)先存入計(jì)算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)地從存儲(chǔ)器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動(dòng)完成預(yù)定的任務(wù)；即“存儲(chǔ)程序”和“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)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成，并規(guī)定了五大部件的基本功能。計(jì)算機(jī)以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳送通過(guò)運(yùn)算器完成。二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)28把編好的程序和原始數(shù)據(jù)預(yù)先存入計(jì)算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)自動(dòng)73二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)典型的馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以運(yùn)算器為中心）輸入設(shè)備輸出設(shè)備控制器存儲(chǔ)器程序數(shù)據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果地址指令控制信號(hào)數(shù)據(jù)線地址線控制線運(yùn)算器29二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)典型的馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以運(yùn)算74二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以存儲(chǔ)器為中心）30二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以存儲(chǔ)器為中心）75總線結(jié)構(gòu)的馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總線：包括地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）、控制總線（CB）31總線結(jié)構(gòu)的馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總線：包括地址總線76二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）1、存儲(chǔ)器功能：存放指令和數(shù)據(jù)。操作：存儲(chǔ)器讀操作：從存儲(chǔ)器取出數(shù)據(jù)，又稱為讀出。存儲(chǔ)器寫(xiě)操作：向存儲(chǔ)器存放數(shù)據(jù)，又稱為寫(xiě)入；概念：存儲(chǔ)單元：存儲(chǔ)二進(jìn)制信息的部件，每個(gè)單元可以存放一個(gè)字或字節(jié)的信息，存儲(chǔ)器就是存儲(chǔ)單元的集合。單元地址：存儲(chǔ)單元的編號(hào)，是區(qū)分存儲(chǔ)器中不同存儲(chǔ)單元的唯一標(biāo)志。32二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）1、存儲(chǔ)器77二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）2、運(yùn)算器功能：在控制器控制下，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器的技術(shù)性能高低直接影響著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和整機(jī)性能。3、控制器功能：對(duì)當(dāng)前指令進(jìn)行譯碼分析其所需要完成的操作，產(chǎn)生并發(fā)送各部件所需要的控制信號(hào)，從而使整個(gè)計(jì)算機(jī)自動(dòng)、協(xié)調(diào)地工作?？刂破魇怯?jì)算機(jī)的控制指揮部件，也是整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制中心。33二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）2、運(yùn)算器78二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）4、輸入設(shè)備功能：將外界的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制代碼。輸入設(shè)備是給計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。5、輸出設(shè)備功能：將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們或其他設(shè)備所能接收的形式。34二、計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)（五大部件）4、輸入設(shè)備79三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1．系統(tǒng)軟件2、應(yīng)用軟件：又稱為應(yīng)用程序，它是用戶在各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)具體的任務(wù)需要所開(kāi)發(fā)編制的各種程序。如工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動(dòng)控制程序、企業(yè)管理程序、科學(xué)計(jì)算程序等等。35三、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1．系統(tǒng)軟件80系統(tǒng)軟件是指管理、調(diào)度、監(jiān)視和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件資源的程序集合，使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，確保高效率運(yùn)行。常用的系統(tǒng)軟件25341操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理軟件服務(wù)性程序1．系統(tǒng)軟件36系統(tǒng)軟件是指管理