计算机组成原理 第一讲

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1、谢杰镇黄晓阳2003.9Tel：2187651(O)科学楼325鼓浪和古庙：xjzXjz@jingxian.xmu.edu.cn计算机组成原理计算机最傻,只会算“0”和“1”教学大纲先导课程：数字逻辑、汇编程序设计后续课程：微型计算机技术、单片机技术、计算机外部设备学时：周学时：3授课：54学时性质：一门核心专业基础课程教学内容和要求了解计算机的分类、组成（软硬件）以及计算机系统的层次结构。分别从计算机硬件的五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入／输出设备详细的分析计算机的组成。掌握各个部分的基本工作原理，从而对计算机的组成和工作原理

2、有较深入的了解，为以后专业课程的学习打下坚实的基础。教学进度第1讲：第一章计算机系统概论第2-3讲：第二章运算方法和运算器**第4-7讲：第三章存储系统**第8讲：第四章指令系统第9-12讲：第五章中央处理器**第13-14讲：第六章总线系统第15-16讲：第七章外围设备*第17-18讲：第八章输入输出系统教学方法上课讲授为主，习题为辅，配合实验课程，辅以一定的自学讨论作业要求每次授课布置作业，每周交一次考核方法:采用闭卷式评分方法:作业20％考试75％其他5％主要教学参考书《计算机组成原理》王爱英主编，北京：清华大学出版社《计算机组成原

3、理》，白中英主编，科学出版社，1994（第二版）《计算机组成原理试题、题解与题库》，白中英，李伟华编著，北京：科学出版社，《计算机组成原理题解、题库与实验》，白中英，杨春武主编，北京：科学出版社《计算机组成与设计》，王诚著，清华大学出版社《结构化计算机组成》，刘卫东、徐恪译，机械工业出版社ComputerOrganization&DesignThehardware/softwareinterface，机械工业出版社ComputerOrganizationandArchitectureDesigningforPerformance，清华大学

4、出版社第一讲计算机系统概论1.1计算机的分类和应用1.2计算机的硬件1.3计算机的软件1.4计算机系统的层次结构模拟和数字电子模拟计算机——连续量电子数字计算机——离散量计算机的分类体积功耗性能存储容量指令系统价格低高简易性单片机微型机小型机中型机大型机巨型机计算机的应用科学计算自动控制测量和测试信息处理教育和卫生家用电器人工智能计算机的硬件冯•诺依曼结构－计算机经典结构46年JohnVonNeumann提出冯•诺依曼结构三大特点:1.五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入／输出设备计算机计算机剖析计算机系统计算机结构计算机处理器逻辑

5、设计电路（VLSI）设计设备制造计算机硬件系统运算器控制器存储器输出设备输入设备CPU主存辅存外部设备主机I/O接口CPU插槽PCI插槽BIOSAGP插槽ATX电源内存插槽北桥和南桥芯片鼠标和键盘接口USB接口五大部件的功能运算器：完成各种算术、逻辑运算。控制器：控制计算机的各个部件有条不紊地进行工作。指令：操作码＋地址码存储程序+按地址顺序执行－－冯•诺依曼计算机的设计思想存储器：存储程序和数据输入和输出设备：实现人和计算机之间的信息交换存储器的一些基本概念存储单元:在存储器中保存一个数的16个触发器,称为一个存储单元×。地址:存储器是

6、由许多存储单元组成,每个存储单元的编号,称为地址。存储容量:存储器所有存储单元的总数。通常用单位“KB、MB、GB、TB”表示,如64KB,128KB。外存储器:计算机中又配备的存储容量更大的磁盘存储器、光盘存储器等。内存储器，简称内存：半导体存储器。冯•诺依曼机器的结构冯•诺依曼结构的特点2.二进制表示:数据,程序以二进制形式存于存储器存储地址,数据均以二进制表示.构成设备的器件为二值器件机器运算的基础是二值运算:算术/逻辑3.存储程序式工作:计算机所做的一切都按预先编好,存在存储器中的程序进行,程序是由指令序列组成,控制器按照:取指令

7、分析指令执行指令有条不紊的工作.称指令驱动型,单指令流,单数据流型.计算机的发展计算机的发展第一代：电子管和继电器；46年美国宾夕法尼亚大学ENIAC第二代：晶体管和磁芯存储器第三代：中小规模集成电路（MSI－SSI）；第四代：LSI／VLSI大规模集成电路和半导体存储器；第五代：VLSI／GSI（Giga－ScaleIntegration）超大规模集成电路新发展：量子计算机DNA计算机生物计算机古代及近代计算技术公元前500年，中国出现算盘1642年，BlaisePascal发明自动进位的加法机器，齿轮驱动拨盘，在窗口显示结果1822年

8、，CharlesBabbage，差分机（DifferentialEngie）1833年，分析机（AnalyticalEngine），通用机器计算机软件计算机软件一般分成两大类：系统软件应用软件