《计算机组成原理》课件 第1章 概论.ppt

学习指南 本课程的任务 讨论单机系统范围内计算机各部件和系统的组成以及内部工作机制。通过学习，掌握计算机各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成整机系统的技术，并为后继课程的学习打好基础。 本课程的重点：五大基本部件的原理及实现。 本课程的难点：各部件互连构成整机系统，即整机概念的建立。 本课程的深广度：主要讨论计算机组成中具有共性的问题，要处理好抽象概念与具体实例的关系。 课程教学内容 参考书 白中英，计算机组成原理，北京科学出版社，2001。 蒋本珊，计算机组成原理学习指导与习题解析，北京，清华大学出版社，2005。 蒋本珊等，计算机专业硕士研究生入学考试重点课程辅导（计算机组成原理，离散数学，操作系统），北京，人民邮电出版社，2002.8。 徐爱萍编著，计算机专业考研指导丛书：计算机组成原理考点精要与解题指导，人民邮电出版社 本章学习内容 1.1 电子计算机与存储存储控制 1.2 计算机的硬件组成 1.3 计算机系统 1.4 计算机的工作过程和主要性能指标 本章学习要求 了解：存储程序概念。 理解：CPU和主机的含义。 了解：总线概念和总线分时共享的特点。 理解：计算机系统的含义。 了解：计算机中主要性能指标（基本字长、数据通路宽度、存储容量等）。 1.1 电子计算机与存储程序控制 EDVAC 冯·诺依曼设计的存储程序计算机 1951年诞生。 EDSAC 事实上的第一台存储程序计算机 1949年诞生。 目前绝大多数计算机仍建立在存储程序概念的基础上，称冯·诺依曼型计算机。 也出现了一些突破冯·诺依曼结构的计算机，统称非冯结构计算机，如：数据驱动的数据流计算机、需求驱动的归约计算机和模式匹配驱动的智能计算机等。 1.2 计算机的硬件组成 总线特点： 共享 分时 小型、微型机的设计目标是以较小的硬件代价组成具有较强功能的系统，而总线结构正好能满足这一要求。 1.2 计算机的硬件组成 1.单总线结构 单总线并不是指只有一根信号线。系统总线按传送信息的不同又可以细分为：地址总线、数据总线和控制总线。 地址总线（Address Bus）由单方向的多根信号线组成，用于CPU向主存、外设传输地址信息； 数据总线（Data Bus）由双方向的多根信号线组成，CPU可以沿这些线从主存或外设读入数据，也可以沿这些线向主存或外设送出数据； 控制总线（Control Bus）上传输的是控制信息，包括CPU送出的控制命令和主存/外设反馈给CPU的状态信号。 2.总线电路 总线电路主要由三态门组成。 三态门是具有三种逻辑状态的门电路。这三种状态为：逻辑“0”、逻辑“1”和浮空状态。所谓浮空状态，就是三态门的输出呈现开路的高阻状态。 四种类型的三态门： 1.2 计算机的硬件组成 1.2.3 大、中型机的典型结构 大、中型计算机系统的设计目标更着重于系统功能的扩大与效率的提高。 主机可以连接多个通道，每个通道可以接一台或几台设备控制器，每个设备控制器又可接一台或几台外部设备，这样整个系统就可以连接很多的外部设备。 通道是承担I/O操作管理的主要部件，能使CPU的数据处理和外部设备交换信息这两项操作同时进行。 1.2 计算机的硬件组成 1.2.4 不同对象观察到的计算机硬件系统 1.2 计算机的硬件组成 专业用户观察到的计算机硬件系统 1.2 计算机的硬件组成 计算机设计者观察到的计算机硬件系统 1.3 计算机系统 1.4 计算机的工作过程和主要性能指标 为使计算机按预定要求工作，首先要编制程序。程序是一个特定的指令序列，它告诉计算机要做哪些事，按什么步骤去做。指令是一组二进制信息的代码，用来表示计算机所能完成的基本操作。衡量一台计算机的性能是由多项技术指标综合确定的，不能片面强调某一项指标。 计算机的执行步骤 执行取数指令，从主存5号单元取出数a，送入累加寄存器中； 执行加法指令，将累加寄存器中的内容a与从主存6号单元取出数b一起送到ALU中相加，结果a+b保留在累加寄存器中； 执行减法指令，将累加寄存器中的内容a+b与从主存7号单元取出的数c一起送到ALU中相减，结果a+b-c保留在累加寄存器中； 执行存数指令，把累加寄存器的内容a+b-c存至主存8号单元； 执行停机指令，计算机停止工作。 第1章 小结 1.1 电子计算机与存储程序控制 存储程序概念 主机 1.2 计算机系统的硬件组成