1-计算机系统概论

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1、计算机组成原理PrincipleofComputerOrganization(1159006)第1章计算机系统概论张惠臻zhanghz@hqu.edu.cn2012年秋季华侨大学计算机科学与技术学院主要内容1.计算机系统概述4.计算机的发展与应用1.1计算机系统简介4.1计算机的发展简史1.2计算机系统的层次结构4.2软件技术的兴起与发展1.3计算机组成与计算机体系结构4.3计算机的应用2.计算机的基本组成2.1计算机硬件组成2.2计算机软件组成3.计算机硬件性能指标3.1机器字长3.2存储容量3.3运行速度2012/9/13Zhanghz,CSofHQU21.1计算机系统

2、简介计算机的分类数值由连续量表示，运算过程也是连续的；模拟计算机精度和解题能力有限，应用范围较小计算专用计算机特定任务机数字计算机按性能和灵活性划分按位运算，且不连续地跳动计算通用计算机2012/9/13Zhanghz,CSofHQU31.1计算机系统简介（2）通用计算机类型2012/9/13Zhanghz,CSofHQU41.1计算机系统简介（3）计算机系统−一个由“硬件+软件”组成的复杂的自动化设备−包含硬件系统和软件系统两大部分硬件：计算机的实体部分，由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成软件：由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成

3、，看不见摸不着，一般通过各类媒介（如光盘、磁盘等）存放硬件与软件的关系−硬件是躯体，是物质基础；软件是灵魂，是硬件功能的完善和补充没有硬件或好的硬件，无从运行软件，无法计算、处理问题没有软件或好的软件，计算机就是个空壳废铁−硬件和软件在逻辑功能上是等价的计算机性能的好坏取决于“软”、“硬”件功能的总和2012/9/13Zhanghz,CSofHQU51.2计算机系统的层次结构现代计算机的解题处理过程−首先，用户用高级语言编写程序，描述问题的求解过程−然后，将程序与数据一起送入计算机中，由计算机将其翻译成机器语言程序−最后，计算机自动运行机器语言程序，输出计算结果高级

4、语言程序机器语言翻译运行程序结果计算机2012/9/13Zhanghz,CSofHQU61.2计算机系统的层次结构（2）VHDL/XML等，为满足某种用途而应用语言虚拟机器M4专门设计——应用程序包C/C++/Java等，对问题描述接近高级语言虚拟机器M3人类习惯，较强的通用性，翻译成汇编语言——编译器或解释器虚拟机器M符号式语言，不具有通用性，汇编语言2与机器指令系统相关——汇编器提供汇编语言/高级语言使用与操作系统虚拟机器M实现中所需的基本操作，管理计算机软硬件资源，方便使用实际机器传统机器M二进制代码（0、1串），机器语言1直接在物理机器上执行微指令系统微程序机器M将

5、每条机器指令翻译成一组微指0令，构成一个微程序2012/9/13Zhanghz,CSofHQU71.2计算机系统的层次结构（3）虚拟机器M3用编译器/解释器翻译成汇编（高级语言机器）语言程序虚拟机器M2用汇编器翻译成机器语言程序（汇编语言机器）虚拟机器M用机器语言解释操作系统软件（操作系统机器）传统机器M硬件1（机器语言机器）用微程序解释机器指令微程序机器M0用硬件直接执行微指令（微指令系统）2012/9/13Zhanghz,CSofHQU81.3计算机组成与计算机体系结构计算机体系结构−程序员可见的机器属性，即概念性的结构与功能特性程序员特指机器语言/汇编语言程序员−

6、机器属性包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机制等计算机组成−计算机体系结构的逻辑实现具有对程序员透明的实现细节−包含实际机器的数据流和控制流的组成和逻辑设计等−着眼于物理机器内部各事件的排序方式与控制方式，各部件的功能以及相互间的联系2012/9/13Zhanghz,CSofHQU9计算机组成VS.计算机体系结构对于IBMPC与RS6000两种机器−高级语言程序员：认为是同一属性的机器−汇编语言程序员：两种截然不同的机器指令集、数据类型、寻址技术等完全不同−因此，这两种机器的体系结构各不相同指令系统的问题−指令系统体现了机器属性，其中有哪些指令，属于体

7、系结构的问题−指令如何实现，即怎么取指、分析指令、取操作数、运算等，属于计算机组成的问题一台机器是否具备乘法指令，这是计算机体系结构的问题；而怎么实现乘法指令的功能，则是计算机组成的问题，比如可以用专门的乘法电路或者用连续相加的加法电路2012/9/13Zhanghz,CSofHQU10主要内容1.计算机系统概述4.计算机的发展与应用1.1计算机系统简介4.1计算机的发展简史1.2计算机系统的层次结构4.2软件技术的兴起与发展1.3计算机组成与计算机体系结构4.3计算机的应用2.计算机的基本组成2.1计算机硬件组