计算机组成原理与操作系统

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1、计算机组成原理第一章微型计算机的概述1.电子计算机的发展历程通常分为五代：第一代电子管时代的电子计算机；第二代晶体管时代的电子计算机；第三代小、中规模集成电路时代的电子计算机；第四代大、超大规模集成电路吋代的电子计算机；新材料、新技术取代硅半导体器件和冯•诺依曼结构体系的新一代电子计算机。微型计算机始于20世纪70年代初期，是第四代电子计算机的一个重要分支。微型计算机与其他大、中、小型计算机比较，主要区别在于屮央处理器(CPU)上，它将传统计算机的运算器和控制器等，集成在一块超大规模集成电路芯片上，常把微型计算机的CPU芯片称为微处理器。微处理器：将

2、传统计算机的运算器和控制器等集成在一块超大规模集成电路芯片上。微型计算机：由微处理器为核心、再配上存储器、接口电路所组成匸机中央处理器(CPU)内部存储器控制器随机存储器(RAM)JI/O设备接口厂外行储设条.只读存储SS(ROM)r硬盘磁盘光盘软盘磁带机输入设备键盘亂标r系统软件(软件系统Y打描仪显示器打印机绘图仪厂操作系统(DOS、Windows、Netware、Linux竽)J数据库管理系统讲言处理系统＜网络通信管理程序系统软件系统Y应用软件「操作系统编辑程序诊断程序系统软件Y汇编程序编详程序解评程序链接程序通用软件包（女口Office必公信息

3、软件包）用户编冒的应用程序数据与指令均以二进制数形式存放在存储器使用程序存储方式工作微处理器、微型计算机和微舉计算机系统框图微处理器主要由运算器和控制器两部分组成；微型计算机主要由微处理器、存储器、外设的输入/输出接II电路组成，它们Z间是由系统总线连接起來的；微型计算机系统是市微型计算机（称为裸机）、I/O设备和软件组成的。1.计算机的性能指标字长CPU—次能处理的二进制数据位数，决定着寄存器、运算器、数据总线的位数；表示的数据范围、精度存储容量主存和辅存的运算速度每秒所能执行的指令条数，大屮型机常用一每秒百万条指令(MIPS),微型机常用一主时钟

4、频率(主频)，主存的速度兼容性软件不需修改就可在英它计算机上运行，将计算机设计为同系列可靠性用平均无故障时间表示(在规定的时间和工作条件下，正常工作而不发生任何故障的概率)微型计算机主要应用于科学计算、信息处理、计算机辅助设计、实时控制、计算机通信、人工智能和计算机仿真等方面。组成微型计算机的组装部件主要有，主板、光盘驱动器、硬磁盘驱动器、主机箱和电源等。常用的I/O设备有键盘、鼠标、显示器等。第三章存储系统微型计算机存储器系统示意图RandomAccessMemory,(RAM)随机访问方式，主存SequentialAccessMemory,顺序访

5、问方式,磁带DirectAccessMemory,直接访问方式，磁盘AssociativeAccessMemory,关联访问方式例如cache1.存储器的主要性能指标：存储容量存取速度---对主存可靠性存储器的带宽(Bandwidth)对主存半导体存储器：一般可分为RAM和ROM两大类，具有存収速度快、体积小、功耗低、集成度高、稳定性强等优点，一般都采用随机访问的方式。1、、RAM数据易失，必须电源供应；仅用于临时存储数据；又可分为：静态随机存储器(StaticRAM,SRAN)和动态随机存储器(DynamicRAM,DRAM)动态随机存储器(DRA

6、M)每个存储位元中的电容被充电、有电荷表示存储信号1被放电、无电荷表示存储信号0衣模拟设备；需要定时刷新：有电荷泄露(放电)的趋势，需要对电荷充电以保持原状态。需刷新电路；位元较小(集成度高)、成本低、相对慢用于主存静态随机存储器(SRAM)贡存储位元：双稳态触发器，存储二进制数据0/1数字设备只要电源供应，不需要定时刷新位元较大、成本高、更快用于高速缓存2、、ROM掩膜只读存储器MaskedROM,简写为IROM,储内容在芯片制造过程屮，确定不能修改可编程只读存储器(ProgrammableROM,PROM)专用的编程器出厂后全“0”或全“1”一

7、次性写入，不能修改可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammableROM,EPROM)专用设备写入、擦除紫外线照射，擦除芯片全部信息为1,可反复擦写电可擦除可编程只读存储器不需要先擦除，写操作时间远远大于读操作，字节级别的更新读写速度更快，块级别的更新微型硬盘大量用于单片机FlashMemory存储器(FROM)存储器与CPU的连接3、、存储器的扩展位扩展、字扩展、各个单元的位数与所需的存储器或CPU字长相同，而单片存储芯片的容暈有限例如：用4K*4组成4K*8的存储器字位扩展其容量和每个单元的位数均不能满足要求时，不仅要位扩展，还需

8、要字扩展总线4、、虚拟存储器产生原因：由于CPU的寻址空间远远大于目前内存的存储容量焜拟存储技术：增加部分硬