第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論教材

+本章小結(jié)

本章主要對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作了概述性的說明，指出了“計(jì)算機(jī)組成原理”課程的內(nèi)容在整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置。主要內(nèi)容包括：(1)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成：分軟件和硬件兩部分。硬件和軟件的界面是指令系統(tǒng)。(2)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：①?gòu)臋C(jī)器使用者的角度來說，粗分為應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和硬件三個(gè)層次。②從程序設(shè)計(jì)員和機(jī)器硬件設(shè)計(jì)者的角度來說，細(xì)分為：高級(jí)語(yǔ)言虛擬機(jī)、匯編語(yǔ)言虛擬機(jī)、操作系統(tǒng)虛擬機(jī)、機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器、微程序機(jī)器。本章小結(jié)(3)硬件和軟件的相互關(guān)系：①兩者相輔相成，缺一不可。②兩者都用來實(shí)現(xiàn)邏輯功能，同一功能可用硬件實(shí)現(xiàn)，也可用軟件實(shí)現(xiàn)。(4)馮諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：①有運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入、輸出五大部分組成。②指令和數(shù)據(jù)用二進(jìn)制表示，兩者形式上沒有差別。③指令和數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中，按地址訪問。④指令由操作碼和地址碼組成，操作碼指定操作性質(zhì)，地址碼指定操作數(shù)地址。⑤采用“存儲(chǔ)程序控制”方式進(jìn)行工作。本章小結(jié)(5)計(jì)算機(jī)硬件的基本組成和功能：①運(yùn)算器用來進(jìn)行各種算術(shù)邏輯運(yùn)算。②控制器用來執(zhí)行指令，送出操作控制信號(hào)，③存儲(chǔ)器用來存放指令和數(shù)據(jù)。④輸入和輸出設(shè)備用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和用戶之間的信息交換。本章小結(jié)(6)計(jì)算機(jī)的工作過程：①用某種語(yǔ)言（高級(jí)語(yǔ)言或低級(jí)語(yǔ)言）編制程序，稱為源程序。②用語(yǔ)言處理程序（編譯程序或匯編程序）將源程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序。③啟動(dòng)目標(biāo)程序，將所含的指令和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存。④從第一條指令開始執(zhí)行：取指令、指令譯碼、取操作數(shù)，運(yùn)算、送結(jié)果、PC指向下一條指令。⑤重復(fù)第④步，周而復(fù)始地執(zhí)行指令，直到程序所含指令全部執(zhí)行完。本章小結(jié)(7)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)：①機(jī)器字長(zhǎng)：CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，一般以定點(diǎn)運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路寬度為準(zhǔn)。②運(yùn)行速度：a)主頻：CPU主脈沖的時(shí)鐘頻率。b)CPI：執(zhí)行一條指令所需的CPU主脈沖時(shí)鐘個(gè)數(shù)。c)定點(diǎn)指令執(zhí)行速度：每秒鐘執(zhí)行多少百萬(wàn)條定點(diǎn)指令數(shù)（MIPS）。d)浮點(diǎn)操作運(yùn)算速度：每秒鐘執(zhí)行多少浮點(diǎn)數(shù)操作（FLOPS）。③存儲(chǔ)容量：a)主存容量：包含RAM和ROM兩部分。以單元個(gè)數(shù)x存儲(chǔ)單元寬度或字節(jié)數(shù)來表示。b)輔存容量：磁盤容量，以字節(jié)為單位，如：80GB。常見問題1.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就是硬件系統(tǒng)嗎？2.同一個(gè)功能可以由軟件完成也可以由硬件完成嗎？3.翻譯程序就是編譯程序嗎？解釋程序和編譯程序有什么差別？什么是匯編程序？4.要計(jì)算機(jī)做的任何工作都要先編寫成程序才能完成嗎？5.指令和數(shù)據(jù)形式上沒有差別，且都存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們呢？6.什么叫透明性？透明是指什么都能看見嗎？7.數(shù)據(jù)通路寬度、機(jī)器字長(zhǎng)、“字”寬、存儲(chǔ)單元寬度、編址單位、總線寬度、指令字長(zhǎng)各指什么？它們之間有何關(guān)系?習(xí)題1．一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該包括（

）兩大部分。A.主機(jī)和外設(shè)B.硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)C.硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)D.硬件系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件習(xí)題2．下列是有關(guān)程序、指令和數(shù)據(jù)關(guān)系的敘述，其中錯(cuò)誤的是（）。A.一個(gè)程序由若干條指令和所處理的數(shù)據(jù)組成B.指令和數(shù)據(jù)形式上沒有差別，都是一串0/1序列C.指令和數(shù)據(jù)不能放在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，必須分別存放在指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中D.啟動(dòng)程序前指令和數(shù)據(jù)都存放在外存中，啟動(dòng)后才被裝入內(nèi)存習(xí)題3．以下關(guān)于馮.諾依曼計(jì)算機(jī)工作方式的敘述中，錯(cuò)誤的是（

）。A.計(jì)算機(jī)完成的所有任務(wù)都必須執(zhí)行相應(yīng)的程序來完成B.某任務(wù)用某語(yǔ)言（如C++）編好程序后，一旦被啟動(dòng)，則馬上可調(diào)至主存直接執(zhí)行C.程序執(zhí)行時(shí)，CPU按指令地址自動(dòng)按序到內(nèi)存讀取指令并執(zhí)行D.馮.諾依曼計(jì)算機(jī)工作方式稱為“存儲(chǔ)程序”控制方式習(xí)題4.下面是有關(guān)反映計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器容量的計(jì)量單位的敘述，其中錯(cuò)誤的是（

）。A.最小的計(jì)量單位為位（bit），表示一位“0”或“1”，一個(gè)字節(jié)為8位B.最基本的計(jì)量單位是字節(jié)（Byte），因而指令、數(shù)據(jù)和地址的長(zhǎng)度都是8的倍數(shù)C.主存儲(chǔ)器的編址單位一般是字節(jié)的倍數(shù)D.主存容量為1KB，其含義是主存儲(chǔ)器中能存放1000個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制信息常見概念術(shù)語(yǔ)系統(tǒng)軟件（SystemSoftware）應(yīng)用軟件（Application）高級(jí)語(yǔ)言（High-levelprogrammingLanguage）匯編語(yǔ)言（AssemblyLanguage）機(jī)器語(yǔ)言（MachineLanguage）常見概念術(shù)語(yǔ)源程序（SourceProgram）目標(biāo)程序（ObjectProgram）編譯程序（Complier）解釋程序（Interpreter）匯編程序（Assembler）常見概念術(shù)語(yǔ)操作系統(tǒng)（OperatingSystem）算術(shù)邏輯單元（ArithmeticLogicUnit簡(jiǎn)稱ALU）累加器（Accumulator）運(yùn)算器（ArithmeticLogicUnit,ALU）控制器（ControlUnit）控制單元（ControlUnit）中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）程序計(jì)數(shù)器（ProgramCounter）指令寄存器（InstructionRegister）常見概念術(shù)語(yǔ)存儲(chǔ)器（Memory）主存（內(nèi)存）（MainMemory）輔存（外存）（SecondaryMemory）記憶單元（存儲(chǔ)基元、存儲(chǔ)元）（MemoryCell）存儲(chǔ)單元（MemoryUnit）存儲(chǔ)器地址寄存器（MemoryAddressRegister-MAR）存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器（MemoryDataRegister，MDR）存儲(chǔ)容量（MemoryCapacity）常見概念術(shù)語(yǔ)機(jī)器字長(zhǎng)（MachineWordLength）指令字長(zhǎng)（Inst