计算机组成原理课件第1章概论.ppt

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1、主要知识点：（1）计算机系统的组成,主要是硬件系统的组成（2）计算机的基本设计思想------冯.诺依曼原理（3）用层次结构的观点描述计算机系统的组成与功能第一章概论重点与难点:重点是：计算机硬件系统的组成、冯.诺依曼原理难点是：层次结构的观点描述计算机系统的组成与功能计算机的基础理论:1936年,图灵(英国)发表论文:论文中心思想:《论应用于决定问题的可计算数字》机器需要:人类的工作可以分解成简单动作图灵论题这种理想机器被称为“图灵机”。用于贮存计算结果;表示运算和数字;对运算和数字进行识别;计算过程中的下一步做什

2、么;(1)存储器:(2)一种语言:(3)扫描:(4)计算意向:(5)执行下一步计算。—著名的图灵论题：凡可计算的函数都可用这样的机器来实现论题为计算机的产生打下了理论基础第一台电子计算机的产生1946年“电子数值积分计算机”(ENIAC)作用:计算炮弹、火箭等的弹道轨迹ENIAC的两大缺点:—没有内部存储器—不同计算需重新搭配组件计算1计算3计算2ENIAC英国人的观点:第一台计算机作用:破译德国“谜式”密码“ENIAC”与“巨人”的共同点:专用不具有现代计算机特征英国于1940年研制的“巨人”计算机

3、现代计算机原型该结构明确规定:计算机由五个组成部分:第一台商用计算机:IBM701(1952年)—EDVAC1952年研制成功(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)运算器冯·诺依曼:存储程序式通用计算机结构输入设备控制器存储器输出设备(冯·诺依曼体系结构)1.1计算机系统的基本组成与特点一、计算机系统的基本组成硬件组成-----概括为两句话：以存储器为中心，由五大部件组成。见下面的组成框图：（1）存储器功能：存放程序和数据，具有记忆功能。（见下图）特点：存储单元是基

4、本单位，每个存储单元对应一个地址，地址具有唯一性。按地址访问、每次对一个单元进行读出或写入。（2）运算器功能：对数据进行加工处理，（算术运算、逻辑运算）特点：根据指令的含义对数据进行处理，运算的操作数通常来自存储器/寄存器。运算的结果存入存储器/寄存器。（3）控制器功能：对指令进行解释、产生控制信号，控制计算机各个部件协调工作。特点：是计算机的指挥中心。（4）输入设备和输出设备功能：完成信息形式的转换，将人所习惯的各种信息形式转换为计算机可以接受的形式，或反之将计算机出来的结果信息转换为人可以接受的信息形式。计算机系统

5、的组成工作过程如下:(1)编程、并组织相应数据存储器(3)执行程序(2)程序和数据输入按地址取第一条指令指令译码发出操作命令根据操作结果设置状态位,如：为01→Z为10→Z为正0→S为负1→S标志位(4)取下一条指令,重复上述过程操作结果指令i结果为0指令knoyes指令m结合框图和工作过程—结论:从体系结构的角度:以存储器为中心的结构计算机工作原理的实质:从控制的角度:以控制器为中心的结构(符合冯诺依曼体系结构思想)(操作性质和时间关系)信息以电信号形式的流动流动过程是受控的受控的表现是:流动

6、方向流动时机流动时间控制过程的实现:电子开关器件控制的依据:程序中的指令二、存储程序与冯.诺依曼（VonNeumann）体制采用诺依曼体制的计算机称“诺依曼型计算机”，具有以下特点：(1）采用二进制形式表示数据和指令。指令和数据均用二进制形式表示，都同样存储在存储器中。(2）采用“存储程序”和“程序控制”的设计思想。“存储程序”的设计思想是诺依曼体制的核心。“存储程序”和“程序控制”的工作方式，称为控制流（指令流）驱动方式，这是诺依曼型计算机的基本特征。即按指令的执行序列，依次读取指令，根据指令所含的控制信息，

7、调用数据进行处理。程序的执行过程中，始终以控制信息流为驱动工作的因素，而数据信息流则被动的被调用处理。（3）由五大部件组成计算机运算器：对数据进行加工、处理的部件控制器：对指令进行解释，产生控制信号，控制各部件协调工作的部件存储器：存放程序和数据的部件，数据与指令均是二进制代码形式存放。输入设备:人机交互的接口。输出设备：人机交互的接口。1.2计算机系统的组织1.2.1硬件系统组成一、总线总线是一组连接多个部件，可以分时、共享的公共信息传输线路。按功能和完成任务，总线可以划分成以下4种1、CPU内部总线2、部件内总线3

8、、系统总线4、外总线二、以总线为基础的典型系统结构三、采用通道或IOP的大型系统结构四、多机系统紧耦合多机系统2.松耦合多处理机1.2.2软件系统组成（略）1.2.3计算机系统的层次结构一、层次结构模型(1)从软、硬件组成角度划分：（如下图)自下而上的设计、分析方法：反映计算机系统逐级生成的过程。自上而下的设计、分析方法：反映计算