计算机组成原理-第1章-马永强

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1、计算机组成原理计算机组成原理BB西南交通大学信息科学与技术学院2009年2月修订第1章概论（对“整体”的粗步认识）西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案第1章概论§1.1计算机系统及其层次结构§1.2存储程序与冯·诺依曼体制§1.3计算机硬件系统的组织§1.4计算机的发展§1.5计算机的主要性能指标西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案第1章概论本章要点：1．计算机系统的概念:硬件和软件的综合体，软硬件的逻辑等价2.层次结构及虚拟机器概念3.诺依曼体制的要点及存储程序控制的含义4．计算机硬件的典型组成结构5．计算机的主要

2、性能指标西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案第1章概论§1.1计算机系统及其层次结构1.1.1计算机系统的组成1．系统组成一个完整的计算机系统包括：硬件──各种设备（如主板，内存．．．）。软件──泛指各类程序和文件。西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案5第1章概论1.1.1计算机系统的组成2．硬件系统的基本组成由五大部件组成：主机注：CPU=运算器+控制器（中央处理器）主机=CPU+主存储器外部设备=除去主机以外的硬件装置（如输入设备、输出设备、辅助存储器等）。西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案6

3、第1章概论1.1.1计算机系统的组成3．软件的组成包括系统软件、应用软件。有人主张把编程、维护程序的文件也归入软件范畴。系统软件:为提高系统效率或扩展硬件功能而编制的程序。如：汇编程序，编译程序，操作系统，等。高级语言源程序机器语言程序编译程序应用软件:为解决某一特定问题而编制的程序。如工资管理等。西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案7第1章概论1.1.2层次结构模型第六级应用语言机器M66应用语言级（虚拟机器）具有L6机器语言（应用语言）翻译（应用软件包）第五级高级语言机器M5虚拟机器（虚拟机器）具有L5机器语言（高级语言）5高级语

4、言级翻译（编译程序）第四级汇编语言机器M4(只对该（虚拟机器）具有L4机器语言（汇编语言）4汇编语言级层的观察翻译（汇编程序）者存在)第三级操作系统机器M3（虚拟机器）具有L3机器语言（作业控制语言等）3操作系统级部分解释（操作系统）第二级传统机器M2（实际机器）具有L2机器语言（机器指令语言）2传统机器级解释实际机器第一级微程序机器M1（实际机器）具有L1机器语言（微指令系统）1微程序级硬件直接执行第0级硬操作时序（实际机器）0逻辑线路西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案8第1章概论1.1.3硬、软件界面与逻辑上的等价计算机系统以硬

5、件为基础，通过软件扩充其功能，并以执行程序方式体现其功能。硬件一般只完成最基本的功能，而复杂的功能则通过软件实现，但硬件与软件之间的界面（如功能分配关系）常随技术发展而变化。西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案9第1章概论1.1.3硬、软件界面与逻辑上的等价硬软件界面：从设计者角度看，指令系统是硬件与软件之间的界面。硬件的基本任务是识别与执行指令代码，而程序最终都要转换成指令序列才能执行。有许多功能既可直接由硬件实现，也可在硬件支持下靠软件实现，对用户来说在功能上是等价的（都是面向算法的）。我们称之为软、硬件在功能上的逻辑等价。固件：

6、存储在能永久保存信息的器件（如ROM）中的程序，是具有软件功能的硬件。其性能介于软硬件件之间，其执行速度快于软件，灵活性优于硬件。西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案10第1章概论第六级应用语言机器M66应用语言级（虚拟机器）具有L6机器语言（应用语言）翻译（应用软件包）第五级高级语言机器M5（虚拟机器）具有L5机器语言（高级语言）5高级语言级翻译（编译程序）第四级汇编语言机器M4（虚拟机器）具有L4机器语言（汇编语言）4汇编语言级翻译（汇编程序）第三级操作系统机器M3（虚拟机器）具有L3机器语言（作业控制语言等）3操作系统级软硬件界

7、面部分解释（操作系统）第二级传统机器M2（实际机器）具有L2机器语言（机器指令语言）2传统机器级解释第一级微程序机器M1（实际机器）具有L1机器语言（微指令系统）1微程序级硬件直接执行第0级硬操作时序（实际机器）0逻辑线路西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B”教案11第1章概论1.1.4系列机和软件兼容系列机：一个厂家生产的，具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。机器档次系列机的软件兼容分为：向上当前机器向上兼容兼容向下向下兼容兼容向前向后向前兼容兼容兼容向后兼容时间西南交通大学信息科学与技术学院“计算机组成原理B

8、”教案12第1章概论1.1.4系列机和软件兼容向上(下)兼容指的是按某档次机器编制的程序，不加