计算机组成原理第一章剖析.ppt

计算机组成原理 第一篇 概论 第一章 计算机系统概论 1.1 计算机系统简介 1.2 计算机的基本组成 1.3 计算机硬件的主要技术指标 本章重点 本章重点突出计算机组成的概貌和框架，如下图所示。 第一章 计算机系统概论 1.1计算机系统简介 一、计算机的软硬件概念 硬件——组成计算机的各种实际装置的总称。 特点：看得见摸得着。 软件——计算机运行所需的各种程序及相关 资料。分类是？ 特点：看不见摸不着。 两者的关系：相辅相成，缺一不可。 （硬件是基础，软件是灵魂） 二、计算机系统的层次结构 计算机系统的多级层次结构： 虚拟机——计算机系统对于不同层次上的使用者来说，可看成是一台具有这一层次功能的计算机，而不考虑实际机器（硬件）的功能。为与实机相区别，称“虚拟机”。 三、区别 “结构 ”、“组成 ” 计算机系统结构（Computer Architecture） ——指那些能被程序员（汇编、机器语言编程）所见到的计算机系统的属性（指令集、数据类型等）。 计算机组成（Computer Organization） ——指计算机系统结构所给属性的逻辑实现（指令的实现、如何传送指令、运算等）。 注意区别两个概念！ 四、系列机的概念 系列机——同一厂家生产、具有相同的系统结构，但有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。 特点：软件具有向上兼容，向后兼容性。 一、计算机的特点（优点）： a、记忆能力强 计算机可以长久的存储大量的文字、图形、声音等信息资料。 b、 快速处理能力 数据处理是人类社会的重要活动，很多场合处理速度起着决定作用。 c、足够高的计算精度 通常情况下，数值精度预置为15位有效数字。 d、自动完成各种操作 计算机能自动执行存放在内存中的程序。 e、复杂的逻辑判断能力 计算机的智能特点主要表现在它的逻辑判断能力上。 二、冯·诺依曼计算机的特点： 1、由五大部件组成； 2、指令和数据以二进制存放，可按地址寻访； 3、指令由操作码和地址码组成； 4、指令在存储器内一般按顺序存放； 5、机器以运算器为中心，各设备间数据传送均经过运算器。 几个概念：CPU、I/O设备、ALU、CU、MM、主机。 计算机也可看成由主机和I/O设备两大部分组成。用这种观点描述的计算机组成框图如下： 四、计算机的工作过程： 两大步骤：准备，上机 1. 上机前的准备工作：三步 ①建立数学模型； ②确定计算方法； ③编程。 实 例 例：计算ax2+bx+c的机器语言程序清单如下图所示： 细化的计算机组成框图（运算器）： 表1.1 各寄存器存放的操作数含义 寄存器操作常用描述方法 ——寄存器传送语言： X：X寄存器名 [X]：X寄存器中的内容 M：存储器某一单元名 [M]：存储器某单元内容 细化的计算机组成框图（控制器）： 细化的计算机组成框图（I/O设备）： 细化的计算机组成框图（存储器）： 1.3 计算机硬件的主要技术指标 一、机器字长： CPU能同时处理的数据位数，即数据字长。 相关概念： 存储字长：一个存储单元可存放的二进制位数。 指令字长：一条指令所具有的二进制代码位数。 字节（Byte）：计算机中另一种数据的表示单位。一个标准字节被规定为8位二进制代码。 三种字长的关系： 早期：三者相同； 当前：通常规定： 存储字长 = 机器字长 = 字节的2n倍； 例：常见字长 = 8位、16位、32位、64位等，分别称为8位机、16位机、32位机、64位机。 指令字长 = 字节的整数倍； 例：单字节指令、双字节指令、三字节指令等。 二、存储容量：（仅讨论主存） 例1：64KΧ32位（或216Χ32位）