第01讲第1章 计算机系统概论ppt课件.ppt

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1、《计算机组成原理》第01讲第1章计算机系统概论（1.1-1.3）主讲人：李淑芝第1章计算机系统概论1.1计算机系统简介1.4本书结构1.3计算机硬件的主要技术指标1.2计算机的基本组成教学目的：让学生了解硬件和软件、计算机系统层次结构、分类和应用，目的在于使学生对计算机系统先有一个较粗的总体概念，以便于展开后续各章内容。重点：计算机系统的层次结构、硬件框图、“存储程序”的思想、硬件技术指标。难点：计算机是如何区分同样以0、1代码的形式存放在存储器中的指令和数据？教学要求引入新课计算机接通电源之后是怎么样有序的为人们计算工程量、绘制图形、播放音乐等的呢？1.1

2、计算机系统简介由具有各类特殊功能的信息（程序）组成（1）计算机系统计算机系统计算机的实体如主机、外设等1.1.1计算机软、硬件概念硬件软件按任务需要编制成的各种程序用来管理整个计算机系统系统软件应用软件语言处理程序操作系统服务性程序数据库管理系统网络软件软件1.1.1计算机软、硬件概念计算机高级语言程序目标程序结果翻译运行（2）计算机的解题过程1.1.1计算机软、硬件概念1.1.2计算机系统的层次结构高级语言虚拟机器M3汇编语言虚拟机器M2操作系统虚拟机器机器语言实际机器M1微指令系统微程序机器M0用编译程序翻译成汇编语言程序用汇编程序翻译成机器语言程序用机

3、器语言解释操作系统用微指令解释机器指令由硬件直接执行微指令软件硬件虚拟机器M4虚拟机器M3虚拟机器M2实际机器M1微程序机器M0问题1：随计算机技术发展而逐渐出现的几个概念？（1）硬件软化？（2）软件硬化？（3）固件化？问题2：在层次结构中，针对计算机本身的构成，还可抽象出一些层次结构，如：4GL级、寄存器级、微操作控制级、机器指令级等等？1.1.2计算机系统的层次结构本书主要讨论M1和M0的组成原理和设计思想。程序员所见到的计算机系统的属性概念性的结构与功能特性计算机体系结构计算机组成实现计算机体系结构所体现的属性有无乘法指令如何实现乘法指令（指令系统、数

4、据类型、寻址技术、I/O机理）（具体指令的实现）1.1.3计算机体系结构和计算机组成1.2计算机的基本组成（1）计算机由五大部件组成（3）指令和数据用二进制表示（4）指令由操作码和地址码组成（6）以运算器为中心（典型的）（2）指令和数据以同等地位存于存储器可按地址寻访（5）存储程序1.2.1冯·诺依曼计算机的特点（5）存储程序算术运算逻辑运算存放数据和程序将信息转换成机器能识别的形式将结果转换成人们熟悉的形式指挥程序运行冯·诺依曼计算机硬件框图（典型的）存储器输入设备运算器控制器输出设备1.2.1冯·诺依曼计算机的特点（1）现代以存储器为中心的计算机硬件框图

5、程序存储器输出设备输入设备运算器控制器数据结果计算1.2.2计算机硬件框图ALU主存辅存CPU主机I/O硬件CU（2）现代计算机硬件框图存储器输入设备运算器输出设备控制器ALUCPU主机I/OCU主存1.2.2计算机硬件框图（1）上机前的准备建立数学模型-+-+-=!x9!x7!x5!x3xx9753sin…编制解题程序确定计算方法程序—运算的全部步骤0,1,2,)()(21nynxynx=+=√…指令—每一个步骤1.2.3计算机的工作步骤对很难直接用物理模型来模拟变化规律的研究对象，总能找到一系列反映其变化规律的数学方程组。取x至运算器中乘以x在运算器中乘

6、以a在运算器中存ax2在存储器中取b至运算器中乘以x在运算器中加ax2在运算器中加c在运算器中=(ax+b)x+c取x至运算器中乘以a在运算器中加b在运算器中乘以x在运算器中加c在运算器中计算ax2+bx+c编程举例问题3：计算机中为什么通常要降幂运算？1.2.3计算机的工作步骤0000010000001000打印停机取数α[α]ACC存数β[ACC]β加γ[ACC]+[γ]ACC乘δ[ACC]×[δ]ACC指令格式举例操作码地址码[]打印机1.2.3计算机的工作步骤指令和数据存于主存单元的地址指令注释操作码地址码00000010000001000取数x

7、至ACC10001000000001001乘a得ax存于ACC中20000110000001010加b得ax+b,存于ACC中30001000000001000乘x得（ax+b)x,存于ACC中40000110000001011加c得ax2+bx+c,存于ACC50000100000001100将ax2+bx+c存于主存单元60001010000001100打印7000110停机8x原始数据x9a原始数据a10b原始数据b11c原始数据c12存放结果计算ax2+bx+c程序清单ACCMQX（2）计算机的解题过程运算器的基本组成及操作过程运算器MQACCALU

8、X被加数被减数被除数乘数商加数减数被乘数除数加法减法