第1章 计算机系统概论.ppt

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1、计算机组成原理—计算机专业核心课程之一主要讲述计算机单机系统的硬件组成计算机硬件系统从功能上来划分，它包括存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备等五大部件，这五大部件之间还要相互交换信息。计算机组成原理课程的内容，除了这些部件本身的逻辑组成、工作原理、设计方法之外，还要讨论怎样把这些部件相互连接起来构成一个完整的计算机系统。课程安排第一章计算机系统概述第二章数据信息的表示第三章运算方法与运算器第四章指令系统第五章中央处理器第六章存储系统第八章输入输出系统主要内容：计算机的基本概念系统硬件组成（主要部件、系

2、统结构）计算机的性能指标主要目的：为后面内容的学习打下基础第一章概论第一节计算机的基本概念需要解决几个问题：1.在计算机中信息是怎么表示的？2.计算机采用什么样的工作方式才能使它能够自动的、连续的、快速地进行工作？3.为了实现计算机这些强大的功能，那么在硬件上应该设置哪些部件来提供支持？第一节计算机的基本概念1.1.1冯·诺依曼思想1.用二进制代码表示程序和数据；2.计算机采用存储程序的工作方式；3.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。1.1.2信息的数字化表示1.在计算机中用数字代码

3、表示各种信息二进制代码例1用数字代码表示数据5-5表示为0101表示为1101约定：用二进制代码的0或1表示正或负，正号用0表示，负号用1表示。概念分为两个层次：在计算机中用什么形式来表示各种各样的信息？从物理实现上来说，这些信息的物理表示是一个什么样的形式？例2用数字代码表示字符（用7位二进制代码表示一个字符）AB表示为1000001表示为1000010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数字型电信号例1用电平信号表示数字代码

4、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表示数字代码实现并行操作实现串行操作通过上面几个例子我们知道在计算机中怎样用数字代码来表示各种信息，以及在物理实现上怎样用电平信号和脉冲信号来表示数字代码。对于我们来说，掌握用数字代码来表示各种信息，是学习计算机组成原理首先要解决的一个问题，也是基本功之一。1.1.3存储程序工作方式1.事先编制程序3.自动、连续地执行程序2.事先存储程序把程序编写好之后送到计算机里面，因为采用的程序设计语言包括一些符号、字符，所以编写的程序计算机是不能

5、够直接识别的，需要把它表示成计算机能够识别的数字代码的形式。计算机真正识别的是指令，指令有自己的特殊格式，所以要把源程序转换成计算机能够执行的专门的指令格式，即指令序列。所以，要把编写好的源程序通过编译器或者解释的方法，转换成机器指令序列，然后存放在计算机的存储器中。这样才能保证计算机从存储器取程序，取机器指令序列。存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………1.存储器1）功能:存储信息。2）组成（主存储器）：第二节计算机系统的硬件组成1.2.1主要功能部件分为两个层次：讨论组成计算机硬

6、件系统的功能部件到底具有什么样的功能，这些功能部件有哪些主要组成部分。怎样将这些部件连接起来构成一个有机的计算机硬件系统。存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………存储体:存放信息的实体。寻址系统：对地址码译码，选择存储单元。读/写线路和数据寄存器：完成读/写操作，暂存读/写数据。存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………读/写线路：产生读/写时序，控制读/写操作。数据寄存器：暂时存放从存储器读出或写入存储器的数据。向存储器写数据：把数据送到数据寄存器，由数据寄

7、存器把要写入的数据通过写入线路写到相应的存储单元中。从存储器读数据：从被访问的存储单元读出数据，把读出的数据送往读出线路，然后由读出线路把它送到数据寄存器，由数据寄存器送往外部。存储体地址寄存器译码器读/写线路数据寄存器控制线路……………………控制线路：产生读/写时序，控制读/写操作。什么时候进行译码？什么时候进行读/写数据？这个控制是由控制线路来实现的。读/写时序：控制存储器自身的读/写操作。2.运算器1）功能：加工信息。包括对数据进行逻辑运算和算术运算。2）组成：3）讨论存储单元读/写原理、存储器逻辑设计

8、详见存储器。移位器ALU选择器通用寄存器组选择器移位器ALU选择器通用寄存器组选择器ALU:通过加法器实现运算操作（由全加器求和、由进位链传递进位信号）。移位器ALU选择器通用寄存器组选择器通用寄存器组：提供操作数，存放运算结果。移位器ALU选择器通用寄存器组选择器选择器：选择操作数；选择控制条件，实现各种算法。选择操作数。算术逻辑运算接受的操作数不仅仅来自两个固定的通用寄存器，有可能要在多个通用寄