大学计算机基础讲稿02

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1、第2章计算机系统基础主要内容计算机系统概述计算机的运算基础计算机中信息的表示2.1计算机系统概述主要内容2.1.1计算机系统2.1.2计算机硬件系统2.1.3计算机软件系统2.1.1计算机系统1.计算机系统的组成�硬件系统通常指机器的物理系统，硬件系统是指所有构成计算机的物理实体，它包括计算机系统中一切电子、机械、光电等设备。�软件系统则是指管理计算机软件系统和硬件系统资源、控制计算机运行的程序、命令、指令、数据等，广义地说，软件系统还包括电子的和非电子的有关说明资料，说明书、用户指南、操作手册等。本文档素材取自于各种资料，不是陈杰华原创，欢迎各位老师、同学共同切磋或发送邮件至chenj

2、iehua@scu.edu.cn。第1页共43页图2-1计算机系统的组成2.计算机系统的层次关系人与计算机之间是间接关系，即人是通过软件环境和实用工具来使用计算机的。图2-1计算机系统的层次关系本文档素材取自于各种资料，不是陈杰华原创，欢迎各位老师、同学共同切磋或发送邮件至chenjiehua@scu.edu.cn。第2页共43页3.计算机的基本结构（1）计算机体系结构计算机是由五大部件组成的。图2-1计算机的五大组成部件（2）冯.诺依曼系统冯.诺依曼机器系统的主要特点：�使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作；�存储单元是定长的线性组织；�存储空间的单元是直接寻址的；�使用低

3、级机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作；�对计算进行集中的顺序控制；�由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成；�采用二进制形式表示数据和指令；本文档素材取自于各种资料，不是陈杰华原创，欢迎各位老师、同学共同切磋或发送邮件至chenjiehua@scu.edu.cn。第3页共43页图2-1冯.诺依曼附：计算机之父--冯.诺依曼4.计算机的基本工作原理存储程序原理：计算机事先将需要执行的程序和数据放入存储器中。计算机工作时，自动、连续地从存储器中逐条取出指令，并加以解释和执行。机器指令是计算机硬件能直接识别并执行的命令。（1）指令组成图2-1指令的组成（操作码与操作数）

4、�操作码：要完成的操作类型或性质�操作数：操作的内容或所在的地址如数据传送指令、数据处理指令、程序控制指令、输入输出指令等。本文档素材取自于各种资料，不是陈杰华原创，欢迎各位老师、同学共同切磋或发送邮件至chenjiehua@scu.edu.cn。第4页共43页指令系统是计算机所能执行的所有机器指令的集合。（2）指令的串行执行过程�取出指令：控制器从存储器中取出指令送到指令寄存器中�解释指令：由控制器对指令进行分析，并将指令的操作码转换成控制信号控制器�执行指令：由控制器控制指令的执行图2-1指令的串行执行过程附：指令的串行执行过程（3）指令的并行执行过程图2-1指令的并行执行过程注意：

5、指令的并行执行过程是基于每个执行过程使用不同的部件，其中“取出指令”阶段使用存储器、“解释指令”阶段利用控制器、“执行指令”运用运算器。如同听课过程也是并行的，像同时利用勤劳的双手、灵动的双眼和精细的双耳。2.1.2计算机硬件系统计算机硬件系统是由五大部件组成的。本文档素材取自于各种资料，不是陈杰华原创，欢迎各位老师、同学共同切磋或发送邮件至chenjiehua@scu.edu.cn。第5页共43页图2-1计算机硬件系统1.中央处理器图2-1中央处理器本文档素材取自于各种资料，不是陈杰华原创，欢迎各位老师、同学共同切磋或发送邮件至chenjiehua@scu.edu.cn。第6页共43页

6、（1）控制器�控制器是对输入的指令进行分析并控制计算机的各个部件完成任务的部件。�由指令寄存器、状态寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。（2）运算器运算器又称算术逻辑单元ALU。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。�算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。�逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。2.存储器（1）存储器存储器是计算机中存放程序和数据的记忆装置。图2-1如何访问存储器存储器分为内存储器，外存储器。计算机把要执行的程序和数据存放在内存中，内存由半导体器件构成。图2-1内存储器与外存储器本文档素材取自于各种资料，不是陈杰华

7、原创，欢迎各位老师、同学共同切磋或发送邮件至chenjiehua@scu.edu.cn。第7页共43页�外存储器一般作为输入输出设备，如软磁盘、硬磁盘和光盘存储器。�半导体存储器可分为随机存储器、只读存储器、特殊存储器。图2-1随机存储器与只读存储器（2）内存单元地址与内容�内存单元内容：每个内存单元地址中存放的二进制数为该单元的内容。�内存单元地址：内存由很多存储单元组成，每个内存单元存放8位二进制数。内存单元的编号称为内存单元的