计算机组成原理教学PPT第1章 概论课件.ppt

《计算机组成原理教学PPT第1章 概论课件.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、蒋本珊编著中国计算机学会“21世纪大学本科计算机专业系列教材”计算机组成原理1第1章概论2本章将从存储程序的概念入手，讨论计算机的基本组成与工作原理，使读者对于计算机系统先有一个简单的整体概念，为今后深入讨论各个部件打下基础。3本章学习内容1.1电子计算机与存储存储控制1.2计算机的硬件组成1.3计算机系统1.4计算机的工作过程和主要性能指标4本章学习要求了解：存储程序概念。理解：CPU和主机的含义。了解：总线概念和总线分时共享的特点。理解：计算机系统的含义。了解：计算机中主要性能指标（基本字长、数据通路宽度、存储容量等）。51.1电子计算

2、机与存储程序控制电子计算机是一种不需要人工直接干预，能够自动、高速、准确的对各种信息进行处理和存储的电子设备。61.1.1电子计算机的发展第一代，1946～1959，电子管计算机。第二代，1959～1964，晶体管计算机。第三代，1964～1975，小、中规模集成电路（SSI，MSI）计算机。第四代，1975～1990，大、超大规模集成电路（LSI，VLSI）计算机。第五代，1990～200?，甚大规模集成电路（ULSI）计算机。第六代，200?～20??，极大规模集成电路（ELSI）计算机。7第一台电子数字计算机ENIACENIAC的特点

3、：采用十进制20个10位的累加器用开关手动编程18,000个电子管重30吨占地170平方米耗电140KW5,000次/秒加法运算81.1.2存储程序概念冯·诺依曼等人在1946年6月提出存储程序概念：计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成；计算机内部采用二进制来表示指令和数据；将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。9世界上第一台计算机ENIAC不是存储存储计算机。EDVAC冯·诺依曼设计的存储程序计算机1951年诞生。EDSAC事实上的第一台存储程序计算机1949年诞生。目前绝

4、大多数计算机仍建立在存储程序概念的基础上，称冯·诺依曼型计算机。也出现了一些突破冯·诺依曼结构的计算机，统称非冯结构计算机，如：数据驱动的数据流计算机、需求驱动的归约计算机和模式匹配驱动的智能计算机等。1.1.2存储程序概念（续）101.2计算机的硬件组成中央处理器（CPU）CPU=运算器+控制器主机主机=中央处理器+主存储器外部设备除去主机以外的硬件装置（如输入设备、输出设备、辅助存储器等）。11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简单框图121.输入设备输入设备的任务是把人们编好的程

5、序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。2.输出设备输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。1.2.1计算机的主要部件133.存储器存储器是用来存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置，也是计算机能够实现“存储程序控制”的基础。在计算机系统中，规模较大的存储器往往分成若干级，称为存储系统。4.运算器运算器是对信息进行处理和运算的部件，经常进行的运算是算术运算和逻辑运算，因此运算器的核心是算术逻辑运算部件ALU。5.控制器控制器是整个计算机的指挥中心它的，主要功能是按照人

6、们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。1.2.1计算机的主要部件（续）14总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。总线特点：共享；分时。1.2.2计算机的总线结构15接口接口外设外设…CPU主存储器系统总线单总线结构16系统总线按传送信息的不同可以细分为：地址总线、数据总线和控制总线。地址总线由单方向的多根信号线组成，用于CPU向主存、外设传输地址信息；数据总线由双方向的多根信号线组成，CPU可以沿这些线从主存或外设读入数据，也可以沿这些线向主存或外设送出数据；控制总线上传输

7、的是控制信息，包括CPU送出的控制命令和主存/外设返回CPU的反馈信号。1.单总线结构17总线电路主要由三态门组成。三态门是具有三种逻辑状态的门电路。这三种状态为：逻辑“0”、逻辑“1”和浮空状态。所谓浮空状态，就是三态门的输出呈现开路的高阻状态。四种类型的三态门：2.总线电路18在系统连接上分为四级：主机、通道、设备控制器、外部设备。通道是承担I/O操作管理的主要部件，能使CPU的数据处理和与外部设备交换信息这两项操作同时进行。每个通道可以接一台或几台设备控制器，每个设备控制器又可接一或几台外部设备，这样整个系统就可以连接很多的外部设备。

8、1.2.3大、中型机的典型结构19第四级第三级第二级大、中型机的典型结构主存CPU通道通道设备控制器设备控制器设备控制器设备控制器外设外设外设外设外设外设外设外设主机………………