第1章计算机系统结构概述〔第07讲〕-1.pptVIP

1.2 功能模块级的计算机组成 计算机扩展和延伸了人脑的功能, 故又称电脑. 计算机结构:从元器件级(开关电路) 功能模块级. 构建计算机系统的两种方法: ●结构模拟法:仿照人脑由神经细胞组成,从制造神经细胞开始构建计算机. ●功能模拟法:从分析人脑的基本功能出发,分别制造能完成这些功能的模块,来模拟人脑的功能. 结论:现代计算机基本采用功能模拟法. 1.2.1 计算机的Neumann体系结构 Neumann理论奠定了现代电子数字计算机的理论. 按照该理论制成的计算机叫Neumann体系结构的计算机,简称Neumann计算机. ENIAC Neumann计算机的基本组成 比喻: 若把计算机比作一个工厂,那么 运算器 车间 控制器 生产科 输入设备 供应科 输出设备 销售科 存储器 仓库 1.2.2 计算机系统的功能部件 一台完整计算机的功能——运算+控制+存储+输入/出+用户界面 实现：CPU+M+I/O+BUS+软件 1.2.2 计算机系统的功能部件 1.输入/出(I/O)设备 2.中央处理器(CPU) 运算部件(ALU)工作示意图 3.存储器(记忆装置) (1)功能:保存程序,原始数据及中间结果. (2)特点: 采用线性地址存取方式 地址 单元内容 可按位(b),字节(B),半字， 字(W),双字(DW)编址。 以字节(B)编址居多。即1个 存储单元存1个字节的信息. 存储器容量:M中存储单元的数量。 通常用KB、MB表示。 3.存储器(记忆装置) (3)存储器的三大指标 容量(C)+价格(C)+速度(S) 容量大 速度 ,速度 成本 容量 采用分级存储方式来解决上述矛盾 4.总线 下图是早期计算机中典型模块间的连接方式。因没从全局角度统一考虑各部件间的连接问题，造成部件间连接的复杂性。为减少部件连接的复杂性，现代计算机采用了总线连接技术。 4.总线 总线连接方式:是现代计算机(尤为微,小型机)采用的方式 总线:是一簇由并行导线组成的传递信息的公共通路. 总线的三种类型:数据总线——用于传输数据 地址总线——用于传输内存存储单元地址 控制总线——用于传输控制信号 总线的任务:在计算机各部件间起沟通信息的作用. 4.总线 总线的物理表现形式： 由直接印刷在电路板上的导线和安装在电路板上的各种插槽组成。其它部件以插件板形式插装在插槽上。 总线技术现已成为现代计算机技术中的一个重要分支. 1.2.3计算机的工作过程 程序、指令 计算机的工作过程： 首先由输入设备接受外界信息(程序和数据)，控制器发出指令将其送入(内)存储器，然后向内存储器发出取指令命令。在取指令命令下，程序指令逐条送入控制器。 控制器对指令进行译码，并根据指令的操作要求，向存储器和运算器发出存数、取数命令和运算命令，经过运算器计算并把计算结果存在存储器内。最后在控制器发出的取数和输出命令的作用下，通过输出设备输出计算结果。 计算机的工作过程,也就是不断地取指令、分析指令和执行指令的过程,直到遇到停机指令时才结束机器的运行。 1.3 指令系统级的CPU界面1.3.1 指令的语法 用户使用CPU时,是通过它提供的一些由信号集成的指令进行的。 指令:是计算机能识别并执行的操作命令。 指令系统:是CPU能提供的所有指令的集合。 指令的典型格式:一个操作码+N个地址 操作码所占的位数,由该机指令系统规定所能执行的操作种类数决定. 每个操作数地址所占的二进制位数，决定了该操作数地址能直接访问的最大存储器空间。例某一操作数地址为4位,则最大寻址空间为 24=16。 1.3.2 寻址方式 操作数形式地址—指令中给出的操作数地址，往往不是操作数真实的存储器地址。 操作数有效地址—操作数真实的存储器地址。 形式地址 有效地址 1.3.3 指令的种类 1.数据处理类指令:使用ALU。常用的有算术，逻辑运算指令，移位指令和比较指令等。 2.数据传送类指令:即数据搬家，内容不变。常用的有存数，取数，输入/出指令和内部传送指令等。 3.程序控制类指令:用于改变程序中指令执行的正常顺序，有无条件转移，条件转移，调用子程序，停止或空操作指令等。 4.状态管理类指令:用于改变计算机中表示其工作状态的状态字或标志，不改变程序执行的次序。不进行数据处理，只管状态。 1.4 操作系统级的计算机系统界面1.4.1 操作系统的概念 操作系统( operatin