计算机科学导论第3讲.ppt

《计算机科学导论第3讲.ppt》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、第3讲计算机组成ComputerOrganizations2本讲内容1．冯·诺依曼模型2．计算机硬件3．微型计算机程序执行其他体系结构31冯·诺依曼模型计算机是一个接受输入数据，处理数据，产生输出数据的黑盒子。输入数据输出数据程序冯·诺依曼（美籍匈牙利数学家科学家，计算机之父）提出的冯·诺依曼模型着眼于计算机的内部结构。4计算机输入数据输出数据程序冯·诺依曼模型5计算机输入数据输出数据程序输入/输出设备存储器算术逻辑单元控制单元冯·诺依曼模型6计算机的硬件组成包括：存储器，算术逻辑单元(ALU)，控制单元和输入/输出设备。存储器:存储数据和程序算术逻辑单元(ALU):进行算术逻辑运算控制单元

2、:控制程序的执行输入/输出设备:接收来自外界数据/向外界发送数据71945年6月冯·诺依曼在一篇论文中第一次提出了计算机三个主要思想：计算机由四大部件组成程序和数据存储程序和数据采用二进制数表示目前绝大多数计算机仍建立在这个思想的基础上，称之冯·诺依曼型计算机。8硬件通常是指一切看得见，摸得到的设备实体；软件通常是泛指各类程序和文件，它们实际上是由一些算法以及其在计算机中的表示所构成的。+=计算机系统硬件软件2计算机硬件9运算器控制器主存储器输入设备输出设备辅助存储器CPU控制数据地址或指令主机外设存储器计算机硬件组成10CPU包括三部分：算术逻辑单元(ALU)、控制单元和寄存器。中央处理

3、单元（CPU）控制单元寄存器程序计数器11算术逻辑单元(ALU)执行算术运算和逻辑运算。算术运算：包括加法、减法、乘法和除法等。逻辑运算：包括“非”、“与”、“或”和“异或”。控制单元负责选择这些运算中的一种。数字电路/模拟电路12寄存器是用来临时存放数据的高速独立的存储单元。CPU的运算需要多个寄存器常见的寄存器寄存器数据寄存器指令寄存器程序计数器13数据寄存器：用来存放输入数据，运算中间结果和最终结果。指令寄存器：存放从内存中取出的指令，以便于稍后解释和执行它们。程序计数器：存放当前指令的地址。当前指令执行完后，程序计数器自动加1，指向下一条指令的地址。14控制单元是整个计算机的指挥中心

4、，被称为计算机的大脑控制通过线路的开（高电平）或关（低电平）实现控制单元的基本功能：从主存中取出指令对指令译码，产生相应的操作控制信号指挥并控制CPU、主存和输入/输出设备之间的数据流动控制单元15主存储器是存储单元的集合每一个存储单元都有惟一的标识符——地址数据以字（或字节）的形式在存储器中传入或传出主存储器16地址值存储器17每个存储单元存放一个字（或字节）。所有在存储器中可标识的独立地址单元的总数称为地址空间。存储地址用无符号二进制数表示。地址本身采用位模式。如果计算机有N个字的存储空间，则存储地址应当有log2N位。地址空间18主存储器分为三种类型：随机存储器(RAM)只读存储器(R

5、OM)互补金属氧化物存储器(CMOS)主存储器＝RAM＋ROM＋CMOS主存储器的种类19RAM的特点：计算机中主存的主要组成部分。用户既可以读，又可以写。对所有存储单元的读写时间均相同。具有易失性。若断电或关掉计算机，全部存储的信息将会丢失。随机存取存储器(RAM)20随机存储器（RAM）又分为两大类：静态RAM(SRAM)：利用触发器来存储信息，当通电的时候信息始终存在，不需要刷新。存取速度快，但容量较小，价格较高。动态RAM(DRAM):利用电容上的电荷存储信息，电容上的电荷会泄漏，需要周期性的刷新。存取速度慢，但容量较大，价格较低。21RAM的容量、速度：衡量RAM容量的单位通常用字

6、节数表示。每1024个字节称为1K字节（210=1K），每1024K字节称为1M字节（220=1M），每1024M字节称为1G字节（230=1G）。RAM的速度是重要的指标，如果RAM的速度低于CPU的速度，则CPU访存时需要等待。22ROM中的内容是预先写进去的。用户只能读，不能写。ROM具有非易失性，断电或关掉计算机，存储在ROM的信息不会丢失。通常用来存储那些关机后不能丢失的程序和数据。例如开机时运行的引导程序。只读存储器(ROM)23ROM四种类型：掩模式ROM(MROM)：内容由芯片制造商写入，写入后任何人无法改变。一次可编程(PROM)：用户可以借助专业设备一次写入自己的程序，一

7、旦写入后将无法改变。可擦除可编程ROM(EPROM)：用户可编程，但需要用紫外线灯擦除。电可擦除可编程ROM(EEPROM)：用户可编程，用电子脉冲擦除。24ROM常用来存放固定不变重复使用的程序、数据或信息，如存放汉字库、各种专用设备的控制程序等。最典型的是ROMBIOS（基本输入输出系统），其中部分内容是用于启动计算机的指令，内容固定但每次开机时都要执行。25CMOS芯片一般用来存储计算机系统每次开机时所