计算机系统概论

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1、计算机组成原理任课教师：马玉峰时间：7-18周教材白中英，计算机组成原理·第五版·立体化教材，科学出版社，2013参考书陈智勇，计算机组成原理,西安电子科技大学出版社，2009钱晓捷，微型计算机原理及应用,清华大学出版社，2006王爱英,计算机组成与结构·第3版,清华大学出版社，2001白中英邝坚，计算机组织与结构·网络版，科学出版社，2003第一章计算机系统概论第二章运算方法和运算器第三章多层次的存储器第四章指令系统第五章中央处理机第六章总线系统第七章外存与I/O设备第八章输入输出系统目录一、课程性质与任务（课程在专业教学计划中的地

2、位与课程教学目标）“计算机组成原理”属于专业基础课，必修课。面向应用、突出实践、偏向硬件和理论。《计算机组成原理》是计算机教学中的一门核心课程，是学习计算机课程所要必修的主干课。通过教学，使学生对计算机的各主要部分（运算器、控制器、存储器、输入输出设备）的构成及工作原理有一个深刻的、系统的认识和理解，同时对计算机的发展趋势也有一个较为深入的了解。主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部运行机制，包括运算器部件、控制器部件、存储器子系统、输入/输出子系统与输入/输出系统设备，围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍；此外

3、，该课程的工程性、实践性、技术性比较强，还强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识、实验技能，这些要求更多的是通过作业、教学实验等环节完成，要求学生有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。二、课程的基本要求（课程教学应使学生达到的基本要求）计算机系统概述、计算机中的数据表示、运算方法和运算器、指令系统、随机逻辑和微程序控制原理、存储系统、输入输出系统、计算机外设简介，要求学生掌握计算机的组成和工作原理。通过学习，使学生了解计算机的组成原理及工作原理，以建立整机概念。本课程设有实验，以加深对课程内容的理解，培养学生的动手能力。三、课程与

4、其他课程的联系与分工先修课：数字电路、模拟电路、汇编语言程序设计后续课：计算机系统结构、微型计算机系统与设计，关系密切的还有操作系统等课程。四、课程总学时中各环节的学时分配（讲授、实验、上机、实践等）授课学时：48，实验学时：8教学大纲第一章计算机系统概论1.1计算机的分类1.2计算机发展简史1.3计算机的硬件1.4计算机的软件1.5计算机系统的层次结构目录第一章计算机系统概论1.概念计算机（Computer）是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息，进行算术和逻辑运算的快速工具。（1）内部特征：（A）高速高集

5、成度开关元件（B）数字化信息编码（C）逻辑判断和处理能力（D）存储程序（2）外部特征：（A）快速性（由（1）中（A）（D）决定）（B）准确性（由（1）中（B）（D）决定）（C）逻辑性（由（1）中（A）（C）（D）决定）（D）通用性（由（1）中（A）（B）（C）（D）决定）2、特征：1.1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，其变量由连续量（如：电压、电流等）来表示，运算过程也是连续的。数字计算机则是由逻辑电子器件构成，其变量为开关量（离散的数字量），采用数字式按位

6、运算，运算模式是离散式的。数字计算机与模拟计算计的主要区别比较内容数字计算机模拟计算机数据表示方式数字0和1电压、电流等计算方式数字计数电量组合和测量值控制方式程序控制模拟信号组合控制精度、抗干扰性高、好低、差数据存储量大小逻辑判断能力强无数字计算机分类数字计算机根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分，可以划分为两类：专用计算机：专用机是最有效、最经济和最快速的计算机，但是它的适应性很差。通用计算机：通用计算机适应性很大，但是牺牲了效率、速度和经济性。通用计算机类别巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机，它们

7、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,今天的小型机可能是明天的微型机,而今天的微型机可能是明天的单片机。1.2.数字计算机的发展史世界上第一台电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）诞生于1946年2月15日，是美国宾夕法尼亚大学摩尔理工学院的摩切利和埃卡特发明的。计算机的发展大致经历了五代的变化：1946年开始，第一代电子管计算机1958年开始，第二代晶体管计算机1965年开始，第三代中小规模集成电路计算机1971年开始，第四代大规模集成

8、电路计算机1986年开始，第五代巨大规模集成电路计算机类型时期主要器件重要特征第1代1946-1957电子管机器语言，汇编语言。速度低，体积大，价格昂贵，可靠性差，用于科学计算。速度达几千次到几万次第2代1958-196