計算機組成原理(唐朔飛)-

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第1篇概述§1.1計算機發(fā)展歷史§1.2計算機常用術(shù)語§1.3計算機系統(tǒng)組成§1.4計算機性能指標(biāo)§1.5計算機工作過程§1.3計算機系統(tǒng)組成1.3.1區(qū)別概念處理器計算機計算機系統(tǒng)運算器、控制器、寄存器構(gòu)成的大規(guī)模集成電路—CPU微機硬件+軟件系統(tǒng)CPU為核心，配以I/O接口、內(nèi)存、外部設(shè)備、電源、機箱等硬件整體計算機體系結(jié)構(gòu)——程序員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性概念性的結(jié)構(gòu)與功能特性（指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)類型、尋址技術(shù)、I/O機理）計算機組成——實現(xiàn)計算機體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性，（具體指令的實現(xiàn)）有無乘法指令如何實現(xiàn)乘法指令1.3.1區(qū)別概念1.3.2計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)BarehardwareMicroprogrammingOperatingsystemCompilersassembler用編譯程序翻譯成匯編語言程序用匯編程序翻譯成機器語言程序用機器語言來解釋操作系統(tǒng)用微指令解釋機器指令由硬件直接執(zhí)行微指令1.計算機由五大部件組成2.指令和數(shù)據(jù)以同等地位存于存儲器，可按地址尋訪3.指令和數(shù)據(jù)用二進(jìn)制表示4.指令由操作碼和地址碼組成5.存儲程序6.以運算器為中心1.3.3馮·諾依曼計算機的特點§1.3.4現(xiàn)代計算機系統(tǒng)組成微機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機外設(shè)CPU運算器控制器寄存器I/O接口內(nèi)部存儲器（主存）外部存儲器（輔存）I/O設(shè)備電源系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)語言處理程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通用軟件專業(yè)軟件現(xiàn)代計算機系統(tǒng)硬件介紹現(xiàn)代計算機系統(tǒng)硬件介紹ISA插槽PCI插槽AGP插槽北橋芯片組南橋芯片組內(nèi)存插槽CPU插槽IDE接口軟驅(qū)接口并口連接器串口連接器ROMBIOS鼠標(biāo)鍵盤USB接口主板電源插座現(xiàn)代計算機硬件系統(tǒng)介紹主板現(xiàn)代計算機硬件系統(tǒng)介紹外設(shè)\內(nèi)存現(xiàn)代計算機硬件系統(tǒng)介紹顯卡\聲卡1、運算器名稱：算術(shù)邏輯單元ArichmrticLogicUnit功能：算術(shù)運算、邏輯運算、位移、循環(huán)部件：ACC、ALU2、控制器功能：按照程序邏輯要求，控制程序中指令的執(zhí)行順序；根據(jù)指令寄存器中的指令碼控制每條指令的執(zhí)行過程。部件：程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR、時序電路功能：暫時存儲CPU執(zhí)行程序時的常用數(shù)據(jù)、地址，減少CPU與外部的數(shù)據(jù)交換，加快CPU運行速度。部件：MQXMDRMAR3、寄存器組總線AB、DB、CB為一組導(dǎo)線，完成地址、數(shù)據(jù)、控制信息傳輸微機的存儲和記憶裝置，用以存放數(shù)據(jù)和程序分類內(nèi)部存儲器外部存儲器硬盤光盤軟盤優(yōu)盤輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)，攝像頭、掃描儀、觸摸屏、MIC等

（指將原始信息，如數(shù)據(jù)、程序、控制命令等轉(zhuǎn)換為計算機所能識別的信息，并存入計算機內(nèi)存的設(shè)備。）輸出設(shè)備：顯示器、打印機、繪圖儀等

（將存儲在內(nèi)存中的處理結(jié)果或其它信息，以能為人所接受的或能為其它計算機接受的形式輸出。）輸入/輸出設(shè)備：移動存儲介質(zhì)、通訊設(shè)備等細(xì)化的計算機硬件框圖CPUI/O分類：軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)*語言處理程序*數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通用軟件*專業(yè)軟件*對計算機本身進(jìn)行操作和管理，提供給用戶操作環(huán)境和軟件運行環(huán)境。核心軟件，管理計算機全部軟件和硬件資源，組織計算機各部分協(xié)調(diào)工作，提供用戶操作界面的運行平臺。匯編程序解釋程序編譯程序軟件：是程序、數(shù)據(jù)和相關(guān)文檔的集合，是微機的靈魂，它存儲在存儲器中，不磨損、不消耗、需升級、可移植。單用戶操作系統(tǒng)——單用戶、多任務(wù)，如Windows批處理操作系統(tǒng)——以相同的作業(yè)為處理對象分時操作系統(tǒng)——多用戶系統(tǒng)，如Unix、VMS實時操作系統(tǒng)——工業(yè)生產(chǎn)控制、數(shù)據(jù)處理，RDOS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)——網(wǎng)絡(luò)配置、通訊、安全，WinNT分布式操作系統(tǒng)——分布式計算機，MDS、CDCS軟件之操作系統(tǒng)目前常用：DOS、Windows、Unix、Linux、Vista分類：軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)*語言處理程序*數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通用軟件*專業(yè)軟件*

計算機語言分為機器語言、匯編語言、高級語言，語言處理程序負(fù)責(zé)將這些語言編寫的程序翻譯為計算機能讀懂的語言，并將計算機的運算結(jié)果翻譯為相應(yīng)的人們能理解的語言程序。匯編程序解釋程序編譯程序計算機語言包括：機器語言、匯編語言、高級語言語言機器語言匯編語言高級語言發(fā)展第一代第二代第三代編程對象面向機器面向機器面向“過程”語句元素由“0”、“1”構(gòu)成用助記符編程用語言按照語法規(guī)則編寫，如BASIC運行條件機器直接理解運行需要“匯編器”翻譯為機器語言才能執(zhí)行需要“解釋器”翻譯為目標(biāo)指令，再由“編譯器”翻譯為機器語言特點難學(xué)、難記、難讀、難改，占內(nèi)存少，速度快可讀性、可記憶性好，效率高、實時性強易學(xué)、易懂，程序容量大，速度慢例子1011000000010000000001000000010101000100000011000000000MOVAL，16ADDAL，4MOVADDR6，ALC++語言ADDR6=16+4例子*把16送到AL；把4與AL相加，和存儲在AL中；把AL中的數(shù)據(jù)送到地址6中。計算機系統(tǒng)計算機結(jié)構(gòu)計算機處理器高級語言匯編語言機器語言計算機語言處理程序?qū)?yīng)的編程硬件關(guān)系圖FORTRAN科學(xué)計算和工程計算PASCAL結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計C＋＋面向?qū)ο驤ava適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分類：軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)*語言處理程序*數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通用軟件*專業(yè)軟件*匯編程序解釋程序編譯程序軟件種類非常豐富日新月異服務(wù)軟件、殺毒軟件、游戲軟件、管理軟件、網(wǎng)絡(luò)軟件、作圖軟件、音樂軟件……結(jié)論：硬件是各種有形電子元件、設(shè)備組成的實體；軟件便于發(fā)揮硬件功能，提高機器效率的無形程序集合。前者是后者的物質(zhì)基礎(chǔ)，后者是前者的靈魂，相輔相成，互相促進(jìn)，是不可分割的統(tǒng)一體。小結(jié)6、理解各種計算機語言的特點1、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2、理解馮·諾依曼計算機的特點4、理解CPU內(nèi)部控制器、運算器、存儲器的各部件的關(guān)系和功能5、了解計算機軟件的分類§1.3計算機系統(tǒng)組成3、掌握現(xiàn)代計算機系統(tǒng)的組成

第1篇概述§1.1計算機發(fā)展歷史§1.2計算機常用術(shù)語§1.3計算機系統(tǒng)組成§1.4計算機性能指標(biāo)§1.5計算機工作過程§1.4計算機性能指標(biāo)指計算機能直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)機器字長用bit為單位，有8位、16位、32位、64位，為字節(jié)的倍數(shù)字長決定著計算機運算的精度、速度、造價1、機器字長2、運算速度主頻吉普森法MIPS每秒百萬條指令CPI執(zhí)行一條指令的時鐘周期數(shù)FLOPS每秒浮點運算次數(shù)

第1篇概述§1.1計算機發(fā)展歷史§1.2計算機常用術(shù)語§1.3計算機系統(tǒng)組成§1.4計算機性