第1章计算机组成概述.pptVIP

;第一章 计算机系统概论; ; 计算机的语言简介;1.2 计算机的硬件 组成计算机的基本部件有中央处理器CPU（运算器和控制器）、存储器和输入、输出设备。;计算机硬件构成演示;移位器;移位器;运算器组成功能演示;微命令发生器;控制器工作过程演示;存储体;存储器按“读命令”和“写命令”演示读写过程;输入/输出设备 ; 在计算机中各部件间来往的信号可分成三种类型，即地址、数据和控制信号。通常这些信号是通过总线传送的，CPU发出的控制信号，经控制总线送到存储器和输入输出设备，控制这些部件完成指定的操作。与此同时，CPU（或其他设备）经地址总线向存储器或输入输出设备发送地址，使得计算机各个部件中的数据能根据需要互相传送。;计算机工作过程演示;计算机硬件的组成框图; 硬软件界面与逻辑上的等价 计算机系统以硬件为基础，通过软件扩充其功能，并以执行程序方式体现其功能。一般来说，硬件只完成最基本的功能，而复杂的功能则通过软件实现。在实际的具体实施中，许多功能即可直接由硬件实现，也可在硬件支持下靠软件实现，对用户来说在功能上是等价的。例如乘法运算就是一个例子。 早期曾采用硬件软化的技术策略来降低造价，如依靠软件实现乘、除、浮点运算等更高级一些的功能。随着集成电路技术的飞速发展，于是又出现了另一种技术策略-软件硬化，如浮点运算器等。这样系统将有更高的处理速度，在软件的支持下具有更强的功能。 ; 与此同时，人们又采取了另一种策略—固件化。采用微程序控制技术使计算机结构和硬、软件功能分配发生了变化，对指令的解释与执行是通过运行微程序来实现的。而微程序是被固化在只读存储器中。从信息形态上讲，微程序类似于软件；从器件上讲它固化在硬件芯片内；在逻辑功能上讲它属于硬件CPU的范畴；因而称为固件。 现在常采用软件固化的策略，将系统软件的核心部分固化在存储芯片之中。从用户看去，它们是系统硬件的一部分。如，微机系统将操作系统中的BIOS固化在系统板上，将存储管理功能集成于CPU芯片之内。 ; 1.3 计算机系统的层次结构 （从语言功能层次划分） 虚拟机：通过配置软件扩展功能后形成的与实际机无关的机器。它将提供给用户的功能抽象出来，脱离了物理机。 由于站在不同层次上编程的程序员所看到的计算机属性也是个不相同的。例如，用高级语言编程的程序员，可以把IBM PC与RS6000两种机器看成同一属性的机器。可是，对使用汇编语言编程的程序员来说， IBM PC与RS6000两种机器是两种截然不同的机器。因为程序员所看到的这两种机器的属性，如指令集、数据类型、寻址技术等都完全不同，因此认为这两种机器的结构是各不相同的。; 虚拟机（通过软件扩充的物理机）目的：摆脱真实机器的束缚。 比较：Java虚拟机; ; ; 介绍：重达30吨 占地170平方米 内装18000个电子管 计算速度5000次/秒 不足：存储容量小 20个字长10位 非自动 采用线路连接来编程 Von Neumann 在此基础上提出了 现代计算机的模型 ; 一般认为冯.诺依曼机具有如下基本特点: 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一存储器中，由指令组成的程序可以修改。 数据以二进制码表示 指令由操作码和地址码组成。 指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序替增。 机器以运算器为中心，数据传送都经过运算器。;典型冯.诺依曼计算机结构;算术运算 逻辑运算; 提高计算机性能的根本方向之一是并行处理。因此近年来人们在谋求突破传统诺依曼体制的束缚，，这种努力被称为非诺依曼化。一般认为它表现在三个方面的努力。 1）在诺依曼体制的范畴内，对传统诺依曼机进行改造，如采用多个处理部件形成流水线处理，依靠时间上的重叠提高处理效率；又如组成阵列机结构，形成单指令流多数据流，提高处理速度。 2）用多个诺依曼机组成多机系统，支持并行算法结构。 3）从根本上改变诺依曼机的控制流驱动