计算机组成原理(第三版)第一章绪论.ppt

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1、主要内容：计算机的基本概念计算机系统硬、软件组成层次结构模型计算机的工作过程计算机的性能指标第1章绪论生活中常见的计算机计算机系统应该包含些什么呢？对计算机我们了解多少？它们是如何工作的…？…?计算机系统概述计算机系统由硬件和软件两大部分组成硬件部分磁盘接口典型PC机主板结构一块常见的主板第1节计算机的基本概念用二进制代码表示程序和数据；计算机采用存储程序的工作方式；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。冯·诺依曼思想：P21.1.1存储程序工作方式1.事先编制程序其主要含义有三点

2、：P3指令：计算机硬件一步执行的操作命令，如加法指令。计算机最终执行的程序：指令序列。事先编好的求解问题的程序最终变成：指令序列和需处理的数据。2.事先存储程序3.自动、连续地执行程序将编好的程序变成最终可执行的程序即二进制指令代码序列存放在存储器中。在程序已存放在存储器后，计算机就可以运行该程序，即按一定的顺序通常是指令存放的顺序，从存储器中逐条取出指令，按指令的要求执行操作，直到该程序执行结束。1.1.2信息的数字化表示P31.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(四位二进制原码)

3、5-5表示为0101B表示为1101BB为二进制后缀例2用数字代码表示字符AB表示为1000001B表示为1000010B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第2节计算机系统的硬、软件组成1.2.1计算机硬件系统P5CPUMI/O设备I/O设备系统总线单总线计算机硬件系统结构I/O接口I/O接

4、口CPU结构示意图主存及辅存8086系统结构简图20位物理地址16位数据运算器寄存器组CPU内部总线系统总线8086CPU硬件实例80188应用板1.CPU功能：负责读取与执行指令，即执行程序。基本组成：寄存器、ALU、控制器及连接1）寄存器用于存放控制信息，如PC、IR、PSW用于存放数据信息，如通用寄存器、暂存器2）算术逻辑部件ALU：按指令的要求对有关数据进行指定的算术或逻辑运算。3）控制器：主要根据指令信息产生控制信号(微命令)序列，控制全机操作。微命令发生器指令信息时序信号微命令序列状态信息微命令产生方式

5、（指令执行控制方式）：组合逻辑控制方式：微程序控制方式：由组合逻辑电路产生微命令由微指令产生微命令2.主存储器1）功能:存放需执行的程序及需要处理的数据，CPU能直接读出或写入。2）逻辑组成：由连续的单元组成。通常每个单元存放8位二进制数即一个字节。每个单元有一个惟一的地址。00000H00001H00002H00003HFFFFEHFFFFFH主存逻辑组成示意图地址70主存储器：：：：：：指令1指令2指令2指令3操作数指令序列按执行顺序存放在连续的单元中。由CPU中的PC提供指令地址，寻找对应主存单元读取指令到CP

6、U执行。指令需要处理的操作数也可存放在主存单元中。由指令提供地址寻找对应单元读取操作数。主存的一个重要特点：能按地址存放或读取单元内容，即允许CPU直接编址访问。3.输入/输出（I/O）设备功能：转换信息。输入：原始信息二进制代码，送入主机。输出：处理结果人所能接受的形式并输出。例如：输入设备键盘，输出设备显示器。4.总线功能：一组能为多个部件分时共享的信息传送线路。硬盘等外部存储器只是I/O设备的一部分。CPUMI/O设备I/O设备系统总线用一组系统总线连接CPU、主存、多个输入/输出设备，它们通过总线传送信息。地

7、址总线数据总线控制总线系统总线例如：CPU从主存单元读取操作数如何通过总线实现I/O接口I/O接口5.I/O接口系统总线与I/O设备之间的转换逻辑部件基本功能：实现CPU与I/O设备之间控制信息、数据、状态信息的转换和传送；还可实现主存与I/O设备之间的数据转换和传送。计算机硬件系统由三大子系统：CPU、存储系统、输入/输出系统及连接它们的总线构成。CPUMI/O设备I/O设备系统总线I/O接口I/O接口主机输入输出系统1.2.2计算机软件系统P9按软件配置与功能分为系统软件应用软件1、系统软件1）操作系统功能：管理和

8、控制计算机系统硬、软件资源及运行的程序，合理地组织计算机的工作流程，为用户提供软件的开发环境和运行环境。命令行用户接口（如DOS）和图形用户接口（如WindowsX）系统功能调用（如DOS的INT21H，WindowsAPI）提供的用户界面机器语言：计算机硬件能直接识别的语言，由二进制代码表示的指令组成，它是面向特定机器结构的内