计算机组成原理第1章

《计算机组成原理第1章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机组成原理第一章计算机系统概述10/1/20211第一章计算机系统概述1.1计算机的分类与发展历程1.1.1计算机的分类1.计算机的广义分类模拟计算机和电子数字计算机。2.电子数字计算机的分类10/1/20212(1)专用计算机和通用计算机专用计算机：针对某些特定应用领域或特定任务而设计的计算机。通用计算机：超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机。10/1/2021310/1/2021410/1/2021510/1/20216(2)大型机、小型机、PC机、工作站、巨型机、小巨型机10/1/20217(3)

2、服务器、工作站、台式机、笔记本、手持设备10/1/20218(2)现代的划分①大型机阶段②小型机阶段③微型机阶段④客户机/服务器阶段1.1.2电子数字计算机的发展(1)传统的划分10/1/20219(5)互联网阶段1.1.3存储器和微处理器的发展1.存储器的发展(1)磁芯存储器制作工艺复杂，体积较大，价格昂贵，速度比较快，破坏性读出。(2)半导体存储器非破坏性读出，读写速度比磁芯快得多。2.微处理器的发展(1)20世纪70年代的Intel微处理器10/1/20211010/1/202111(2)20世纪80年代的Inte

3、l微处理器10/1/202112(3)20世纪90年代以后的微处理器10/1/20211310/1/2021141.1.4存储程序和程序控制原理①计算机硬件由运算器、存储器、控制器、I/O设备构成。③用二进制数字0和1表示计算机内部指令和数据。③存储程序和程序控制。10/1/2021151.2计算机的硬件和软件1.2.1计算机硬件系统的组成和工作过程1.硬件系统的组成硬件系统=存储器+运算器+控制器+适配器+输入设备+输出设备。10/1/202116(1)运算器完成算术运算和逻辑运算。运算器的核心部件是加法器；还有许多用

4、来暂存指令、数据、位址的寄存器。10/1/202117(2)存储器存放数据和程序。一个半导体存储器由若干个存储单元组成。每个存储单元都有一个编号，叫存储单元地址。存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。存储容量越大，计算机记忆存储的信息就越多。10/1/202118半导体存储器容量有限，计算机系统中又配备了存储容量更大的磁盘、光盘等存储设备，称为外存储器。现代计算机的存储系统=高速缓存+主存+辅存。主存：CPU可直接访问，存取速度较快，容量较小，主要用于存放当前正在执行的程序和数据。辅存：容量大，价格低，速度比主存

5、慢，10/1/202119主要用来存放暂时不参与运算的程序和数据。缓存(Cache)：位于主存与CPU之间，容量很小，速度比主存快，用于存放最急需处理的程序和数据，以便快速地向CPU提供指令和数据。采用三级存储系统减少存储器的容量、速度、价格三者之间的矛盾，提高了CPU工作效率，改善了计算机系统的整体性能。(3)CPU控制器控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。其工作原理如图1-12所示。10/1/202120几个重要概念：①取指周期：从内存中取出一条指令所需要的时间。②机器周期：机器完成一种基本操作所需要的

6、时间。③执行周期：计算机执行一条指令所需要的时间。④指令周期：CPU从内存中取出一条指令并执行完这条指令所需要的时间。10/1/202121(4)输入设备把某种信息形式变换成机器内部所能接收和识别的二进制形式的设备。10/1/202122(5)输出设备把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式的设备。10/1/2021232.硬件系统的工作过程10/1/2021241.2.2计算机软件系统1.计算机软件的分类(1)系统软件即系统程序。调度、监控和维护计算机系统，管理各种独立硬件，使它们能够协调一致地进行

7、工作。(2)应用软件即应用程序。用户利用计算机来解决实际问题而编制的程序。2.软件的发展演变情况(1)机器语言与目的程序(2)汇编语言与汇编程序(3)算法语言与源程序(4)OS(5)DBMS10/1/2021251.3总线系统1.3.1总线的基本概念总线是连接计算机各功能部件的一组信号线，是计算机中用来传送信息代码的公共通道。计算机系统中有三种基本总线：数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB，分别用于传输数据、数据地址和控制信号。计算机系统采用总线结构有以下优点：(1)简化了系统设计。(2)简化了系统结构。(3)便于计

8、算机系统的扩充与升级。10/1/202126(4)方便系统故障珍断与维护，降低系统管理成本。1.3.2单处理器系统中的总线分类1.按总线连接的部件分类①CPU内部总线：连接CPU内部各个寄存器和运算部件的信息传送线。②系统总线：连接CPU与主存或I/O接口之间的信息传送线，它是连接整机系统的基础。2.按数据传送方式分