计算机组成原理1-概论

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1、主要内容：1.1计算机的基本概念信息的数字化表示、存储程序与计算机分类。1.2计算机的诞生和发展冯诺依曼体制、计算机发展历程和未来发展趋势。1.3计算机系统的硬件组成主要功能部件的组成与功能、硬件系统结构。1.4计算机系统的性能指标第一章概论第一节计算机的基本概念1.1.1冯·诺依曼思想1.用二进制代码表示程序和数据；2.计算机采用存储程序的工作方式；3.计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。3.计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。输入设备控制器存储器输出设备程序指令地址结果数据

2、运算器命令状态请求命令命令请求冯·诺依曼思想1.用二进制代码表示程序和数据；2.计算机采用存储程序的工作方式；3.计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。1.1.2信息的数字化表示1.在计算机中用数字代码表示各种信息二进制代码例1用数字代码表示数据5-5表示为0101表示为1101例2用数字代码表示字符AB表示为1000001表示为1000010例3用数字代码表示命令、状态启动停止正在工作工作结束表示为00表示为01表示为10表示为112.在物理机制上用数字信号表示数字代码数字型电信号例1用电平信号表示数

3、字代码高电平1低电平高电平01例2用脉冲信号表示数字代码有脉冲无脉冲有脉冲101实现并行操作实现串行操作3.数字化方法表示信息的优点（1）物理上易实现信息的表示与存储（2）抗干扰能力强，可靠性高（3）数值的表示范围大，精度高（4）可表示的信息类型广泛（5）能用数字逻辑技术进行处理冯·诺依曼思想1.用二进制代码表示程序和数据；2.计算机采用存储程序的工作方式；3.计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。1.1.3存储程序工作方式1.事先编制程序3.自动、连续地执行程序2.事先存储程序传统诺依曼机串行执行指令

4、。对传统诺依曼机的改造：增加并行处理功能。11/50编写程序输入程序存储程序输出结果执行指令将程序转换为指令序列图计算机的工作流程1.1.4计算机的分类计算机从总体上来说分为两大类:模拟计算机和数字计算机。各自主要特点：模拟计算机：由模拟运算器件构成，处理在时间和数值上连续的模拟量（如：电压、电流等）；数字计算机：由逻辑电子器件构成，处理离散的数字量。数字计算机又可分为:专用计算机和通用计算机。专用机——是以快速、经济和高集成度为主要指标的特殊计算机，它是针对某一任务设计的计算机，但是它的适应性较差（如：工控机、ATM等）。

5、通用机——适应性较高，但是牺牲了效率、速度和经济性，如个人电脑。按照计算机的体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模、机器价格和应用范围等条件，将计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机等。它们的结构规模和性能指标依次递减。随着超大规模集成电路的迅速发展，类型也会发生动态变化。计算机类别对比：16/50中文名：约翰·冯·诺依曼外文名：JohnVonNeumann国籍：美籍匈牙利人出生地：布达佩斯出生日期：1903年12月28日逝世日期：1957年2月8日毕业院校：苏黎世大学、布达佩斯大学称谓：计算

6、机之父第二节计算机的诞生和发展17/50冯·诺依曼思想的产生背景冯·诺依曼在1944年加入了美国军方ENIAC计算机的研制项目。在此项目基础之上，在1945年提出并发表了一个全新的“存储程序通用电子计算机”方案——EDVAC（冯·诺依曼思想）。在这份方案中，冯·诺依曼具体介绍了电子计算机和程序设计的新思想。这份方案是计算机发展史上一个划时代的文献，它向世界宣告了电子计算机时代的来临。EDVAC方案的直接成果：催生了第1台严格意义上的电子计算机（宾夕法尼亚大学，1946年2月）类型时期主要器件重要特征第一代1946-1958电

7、子管机器语言，汇编语言，速度低，体积大，价格昂贵，可靠性差，用于科学计算第二代1958-1964晶体管算法语言，操作系统，体积缩小，可靠性提高，从科学计算扩大到数据处理第三代1964-1971中小规模集成电路体积小，可靠性大大提高，速度达几MIPS，机种多样化，“小型计算机”出现，软件技术和外设发展迅速应用领域不断扩大第四代1971-目前中大及超大规模集成电路速度提高至GIPS乃至TIPS水平，多机并行处理和计算机网络迅速发展。“微型计算机”出现1.2.2发展历程1.2.3未来的发展趋势1、巨型化2、微型化3、多媒体化4、网

8、络化5、智能化第三节计算机系统的硬件组成1.3.1主要功能部件1.CPU由运算器、控制器、寄存器组成。（1）运算器1）功能：加工信息。2）组成：移位器ALU选择器通用寄存器组选择器移位器ALU选择器通用寄存器组选择器ALU:通过加法器实现运算操作（由全加器求和、由进位链传递进位信号）。移位