第01讲——第1章计算机系统概论(1.1-1.3)

《第01讲——第1章计算机系统概论(1.1-1.3)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、计算机组成原理课程教案（第1次课）章节名称第1章计算机系统概论（1.1~1.3）课时安排第1周2学时授课方式理论课教学环境及教具准备有投影仪的教室PPT多媒体教学课件教学目的让学生了解硬件和软件、层次结构、分类和应用，目的在于使学生对计算机系统先有一个较粗的总体概念，以便于展开后续各章内容教学重点计算机系统层次结构、硬件框图、“存储程序”思想、硬件技术指标教学难点计算机如何区分同样以0、1代码的形式存放在存储器中的指令和数据？教学基本内容是否重、难点方法及手段l1.1计算机系统简介l1.1.1计算机的软硬件概念l1.1.

2、2计算机系统的层次结构l1.1.3计算机组成和计算机体系结构l1.2计算机的基本组成l1.2.1冯·诺依曼计算机的特点l1.2.2计算机的硬件框图l1.2.3计算机的工作步骤l1.3计算机硬件的主要技术指标了解重点了解了解重点重点&难点重点多媒体讲解多媒体讲解多媒体讲解多媒体讲解多媒体讲解举例讲解多媒体讲解教学过程与设计引入新课：计算机接通电源之后是怎么样有序的为人们计算工程量、绘制图形、播放音乐等的呢？1.1计算机系统简介1.1.1计算机的软硬件概念（1）计算机系统由硬件和软件两大部分组成。l硬件：计算机的实体，如主机

3、、外设等；l软件：由具有各类特殊功能的信息（程序）组成。（2）计算机的软件通常又可以分为系统软件和应用软件。l系统软件是用来管理整个计算机系统，它包括：语言处理程序、操作系统、服务性程序、数据库管理系统、网络软件等。l应用软件是按任务需要编制成的各种程序。1.1.2计算机系统的层次结构（1）现代计算机的解题过程（动画演示P4页图1.1）。（2）多级层次结构的计算机系统（动画演示P7页图1.6）。l虚拟机概念：在机器语言物理机上通过配置解释或编译程序，把高级语言写的程序直接或间接翻译成为机器语言程序，让机器执行，用户看到的

4、各种具有高级语言程序功能的计算机称为执行某种高级语言的虚拟机。l指令系统是硬件和软件间的界面，它属于计算机系统结构。软硬件功能划分也属于计算机系统结构设计的问题。指令系统是硬件设计的依据，所以每条指令是由硬件直接执行的。l各种功能可直接由硬件实现，也可在硬件支持下用软件实现，只要能满足用户的需求，从用户来说，硬软件实现在功能上是等价的。问题1：随计算机技术发展而逐渐出现的几个概念？（1）硬件软化（2）软件硬化（3）固件化问题2：在层次结构中，针对计算机本身的构成，还可抽象出一些层次结构，如：4GL级、寄存器级、微操作控制

5、级、机器指令级等等。1.1.3计算机组成和计算机体系结构l计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性即概念性的结构与功能特性。计算机系统的属性包括指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理等。l计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性。1.2计算机的基本组成1.2.1冯·诺依曼计算机的特点冯·诺依曼机的特点可归结如下：（1）计算机由五大部件组成（2）指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访（3）指令和数据用二进制表示（4）指令由操作码和地址码组成（5）指令在存储器内按顺序存放（6）以运算器为中心

6、1.2.2计算机的硬件框图l讲述计算机框图，五大部件的基本功能。典型的冯·诺依曼计算机是以运算器为中心，如P9页图1.7。l现代的计算机已转化为以存储器为中心，如P9页图1.8。l习惯用语：运算器、控制器、存储器、I/O设备、CPU、主存、外存、外设、主机、总线、接口l讲解现代计算机的三大组成部分，现代计算机的组成框图如P10页图1.9。1.2.3计算机的工作步骤用计算机解决一个实际问题通常包括两大步骤。一个是上机前的各种准备，另一个是上机前运行。l讲述上机前要做哪些准备，如建立数学模型、确定计算方法、编制解题程。l编程

7、举例：计算ax2+bx+c=(ax+b)x+c问题3：计算机中为什么通常要降幂运算？l分析细化的计算机组成框图如P13页图1.11。（1）运算器（演示运算器结构FLASH动画）运算器最少包括3个寄存器和一个算术逻辑单元（ALU）。其中，ACC为累加器，MQ为乘商寄存器，X为操作数寄存器。分析运算器加、减、乘、除四则运算的操作过程。（2）主存储器主存储器（简称主存或内存）包括存储体M，各种逻辑部件及控制电路等。主存中配置两个寄存器MAR和MDR，MAR是存储器地址寄存器，反映存储单元的个数；MDR是存储器数据寄存器，反映存

8、储字长。要区分存储单元、存储字、存储字长的概念：1）存储单元：存放一串二进制代码2）存储字：存储单元中二进制代码的组合3）存储字长：存储单元中二进制代码的位数（3）控制器控制器是计算机的神经中枢，由它指挥各部件自动、协调地工作。控制器由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）以及控制单元（CU）组成。1）PC：存放当前