计算机组成原理(白中英)第1章_XiaohuaQian.pptVIP

软件学院·计算机组织与结构 * 第1章 计算机系统概述 * 计算机组成原理 ⊙第一章计算机系统概论 计算机组成原理 * bhbh · 计算机组成原理 * 计算机组成原理 数字媒体技术系 钱晓华 课程性质 考试课 课程安排 理论32学时 + 实验16学时 考核形式 出勤、作业 20%；实验 20% 期末考试 60% 附则： 1：缺勤超过1/3 取消考试资格 2：作业及实验报告缺少和不合格超1/3 取消考试资格 第一章 计算机系统概论 第二章 运算方法和运算器 第三章 存储系统 第四章 指令系统 第五章 中央处理器 第六章 总线系统 第七章 外围设备 第八章 输入输出系统 目录 第一章 计算机系统概论 第二章 运算方法和运算器 第三章 存储系统 第四章 指令系统 第五章 中央处理器 第六章 总线系统 第七章 外围设备 第八章 输入输出系统 第九章 操作系统支持 目录 第一章 计算机系统概论 1.1 计算机的产生历史 2 计算机的硬件系统组成 运 算 器 控 制 器 主存储器 输入设备 输出设备 总线 和 输入输出接口 高速缓存 虚拟存储器 (磁盘设备) （第二章） （第五章） （第三章） （第六章） （ 第七、八章） 中央处理单元CPU 2.1. 运算器 算术运算 逻辑运算 采用二进制数（容易实现） 位数越多，计算精度越高 计算机的运算器长度： 8位、16位、32位或64位 2. 存储器 功能：保存或“记忆”数据和运算过程 存储的是0或1表示的二进制代码 主存采用半导体器件来作为存储器 一个半导体触发器记忆一个二进制位 存储单元： 在存储器中保存一个n位二进制数的n个触发器，组成一个存储单元 存储器地址：存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元的编号，称为地址 存储容量：存储器所有存储单元的总数。通常用单位“KB、MB、GB”等表示 内存储器（主存）和外存储器(辅存） 表示参加运算的数据 从存储器的哪个单元取 运算的结果应存到哪个单元 3. 控制器 控制计算机的各个部件有条不紊地进行工作 指令有两部分：操作的性质和操作的地址 操作码 地址码 指出指令所进行的操作 加、减、乘、除、取数、存数等 指令 操作码 加法 减法 乘法 除法 取数 存数 打印停机 001 010 011 100 101 110 111 000 电子计算机的设计思想 存储程序，程序控制 “存储程序”，是把指令以代码的形式事先输入到计算机的主存储器中，即用记忆数据的同一装置存储执行运算的命令，这些指令按一定的规则组成程序 “程序控制”，是当计算机启动后，程序就会控制计算机按规定的顺序逐条执行指令，自动完成预定的信息处理任务 冯·诺依曼型计算机的设计思想 存储程序并按地址顺序执行 冯·诺依曼计算机的基本思想 采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成； 将程序和数据存放在存储器中，使计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算任务。这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念； 指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。 计算机由存储器、运算器、控制器、输入和输出设备五大基本部件组成，规定了5部分的基本功能 控制器的基本任务 按照计算程序所排的指令序列，先从存储器取出一条指令放到控制器中，对该指令的操作码由译码器进行分析判别，然后根据指令性质，执行这条指令，进行相应的操作。接着从存储器取出第二条指令，再执行第二条指令，依次类推 取指令的一段时间叫做取指周期 执行指令的一段时间叫做执行周期 执行完成指令的时间，称为指令周期 指令字和数据字，指令流和数据流 某字为一条指令，则称为指令字 某字代表要处理的数据，称为数据字 在取指周期中从内存读出的信息是指令流，它流向控制器 而执行周期中从内存读出的信息流是数据流，它由内存流向运算器 时间上：在取指周期中，CPU从内存读出的信息一定是指令；而执行周期中从内存读出或写入的信息一定是数据。 空间上：指令一定流向控制器；而数据则是在内存（或寄存器）与运算器之间流动 适配器与输入输出设备 输入设备把人们所熟悉的某种形式的信息变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式 输出设备把计算机处理的结果变换为人或其它机器所能接收和识别的信息形式 I/O设备通常统称为外围设备 适配器(I/O接口)相当于一个转换器,它可以保证外围设备用计算机所要求的形式发送或接受信息 系统总线构成计算机系统的信息链接,是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路 计算机是由运算器、存储器、控制器、适配