《计算机组成原理第一章.ppt

郑州大学·计算机组成原理 第1章 计算机系统概述 计算机组成原理 任课教师：马玉峰 时间：7-18周 教材 白中英，计算机组成原理·第五版·立体化教材，科学出版社，2013 参考书 陈智勇，计算机组成原理, 西安电子科技大学出版社，2009 钱晓捷，微型计算机原理及应用, 清华大学出版社，2006 王爱英,计算机组成与结构·第3版, 清华大学出版社，2001 白中英 邝坚，计算机组织与结构·网络版，科学出版社，2003 第一章 计算机系统概论 第二章 运算方法和运算器 第三章 多层次的存储器 第四章 指令系统 第五章 中央处理机 第六章 总线系统 第七章 外存与I/O设备 第八章 输入输出系统 一、课程性质与任务（课程在专业教学计划中的地位与课程教学目标） “计算机组成原理”属于专业基础课，必修课。面向应用、突出实践、偏向硬件和理论。 《计算机组成原理》是计算机教学中的一门核心课程，是学习计算机课程所要必修的主干课。通过教学，使学生对计算机的各主要部分（运算器、控制器、存储器、输入输出设备）的构成及工作原理有一个深刻的、系统的认识和理解，同时对计算机的发展趋势也有一个较为深入的了解。 主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部运行机制，包括运算器部件、控制器部件、存储器子系统、输入/输出子系统与输入/输出系统设备，围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍；此外，该课程的工程性、实践性、技术性比较强，还强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识、实验技能，这些要求更多的是通过作业、教学实验等环节完成，要求学生有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。 二、课程的基本要求（课程教学应使学生达到的基本要求） 计算机系统概述、计算机中的数据表示、运算方法和运算器、指令系统、随机逻辑和微程序控制原理、存储系统、输入输出系统、计算机外设简介，要求学生掌握计算机的组成和工作原理。 通过学习，使学生了解计算机的组成原理及工作原理，以建立整机概念。本课程设有实验，以加深对课程内容的理解，培养学生的动手能力。 三、课程与其他课程的联系与分工 先修课：数字电路、模拟电路、汇编语言程序设计 后续课：计算机系统结构、微型计算机系统与设计，关系密切的还有操作系统等课程。 四、课程总学时中各环节的学时分配（讲授、实验、上机、实践等） 授课学时：48，实验学时：8 第一章 计算机系统概论 1.1 计算机的分类 1.2 计算机发展简史 1.3 计算机的硬件 1.4 计算机的软件 1.5 计算机系统的层次结构 第一章 计算机系统概论 1.概念 计算机（Computer）是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息，进行算术和逻辑运算的快速工具。 2、特征 ： （1）内部特征： （A） 高速高集成度开关元件 （B） 数字化信息编码 （C） 逻辑判断和处理能力 （D） 存储程序 （2）外部特征： （A） 快速性（由（1）中（A）（D）决定） （B） 准确性（由（1）中（B）（D）决定） （C） 逻辑性（由（1）中（A）（C）（D）决定） （D） 通用性（由（1）中（A）（B）（C）（D）决定） 1.1 计算机的分类 计算机从总体上来说分为两大类: 模拟计算机和数字计算机。 数字计算机与模拟计算计的主要区别 数字计算机分类 数字计算机根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分，可以划分为两类： 专用计算机：专用机是最有效、最经济和最快速的计算机，但是它的适应性很差。 通用计算机：通用计算机适应性很大，但是牺牲了效率、速度和经济性。 通用计算机类别 巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机，它们的结构规模和性能指标依次递减。 随着超大规模集成电路的迅速发展,今天的小型机可能是明天的微型机,而今天的微型机可能是明天的单片机。 第一台电子计算机（ENIAC） Top500 (2004)—曙光5000A Top500 (2008)—曙光5000A 1.2.2 半导体存储器的发展 20世纪50～60年代，所有计算机存储器都是由微小的铁磁体环 1970年，仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器 从1970年起，半导体存储器经历了11代：单个芯片1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、GB。 其中1K=210,1M=220,1G=230 1.2.3 微处理器的发展 1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所有元件都放入同一块芯片内的产