[电脑基础知识]计算机系统概论.ppt

* * 冯·诺依曼机与现代微机 冯·诺依曼机结构 输入设备 存储器 输出设备 运算器 控制器 输入设备 控制器 输出设备 存储器 运算器 现代微机结构 * * 现代计算机的特点 将运算器、控制器和片内高速缓存，统称为CPU；而将CPU、主存储器、输入/输出接口和系统总线统称为主机；其余的设备均为外设。 主机内仅包含主存储器，即内存； 硬盘、光盘等辅助存储器属于I/O设备； 以存储器为中心。 减轻了CPU的数据传送负担，提高系统的整体性能； * * 3.2 运算器 功能： 处理所有的算术及逻辑运算。 通常称为ALU(算术逻辑单元) 特点： 采用二进制数据进行运算； 运算器一次可以处理的数据位数称为机器字长； 机器字长一般为8、16、32、64位，机器字长直接决定着运算的精度和能力； 运算器主要由ALU和各类通用寄存器构成。 运算器结构示意图演示 * * 3.3 存储器（1/2） 功能：保存所有的程序和数据。 特点： 二进制形式保存程序和数据； 存储器是按存储单元组织的，读写存储单元必须给出单元地址； 相关的概念 存储元：用于保存一位0/1二进制数据的物理器件； 存储单元：能够保存一个字数据的器件，由若干个存储元构成； 单元地址：能区分每一个存储单元的编号，一般从0开始编号； 存储容量：一个存储器所能保存的二进制信息的总量。 注意：不同系统中的存储器组织方式并不一定相同； * * 3.3 存储器（2/2） 存储器的分类： 外存（辅助存储器） 磁盘存储器、光盘存储器； CPU不可直接访问； 内存（主存储器） 半导体存储器； CPU直接访问，存放当前系统运行所需的所有的程序和数据。 两个与主存相关的寄存器 MAR(存储器地址寄存器)：接收由CPU送来的地址信息； MDR(存储器数据寄存器)：作为外界与存储器之间的数据通路。 存储器地址寄存器 MAR 主存储器 存储器数据寄存器 MDR * * 3.4 控制器 功能 根据所要执行指令的功能，按顺序发出各种控制命令，协调计算机各个部件的工作。 主要任务： 解释并执行指令； 控制指令的执行顺序； 负责指令执行过程中，操作数的寻址； 根据指令的执行，协调相关部件的工作 如运算类指令执行时对标志寄存器的影响设置。 指令的形式 操作码：指出指令所进行的操作，如加、减、数据传送等； 地址码：指出进行以上操作的数据存放位置。 * * 3.4 控制器（续） 控制器工作的周期 取指周期：取指令的一段时间 执行周期：执行指令的一段时间 指令按顺序执行的控制部件：指令计数器 每取出一条指令，指令计数器就加1； 遇到转移类指令，控制器根据所执行指令设置指令计数器的值； 相关概念 数据字：该字代表要处理的数据； 指令字：该字为一条指令； 指令流：取指周期中，从内存读出的信息流； 数据流：执行周期中，从内存读出的信息流。 控制器功能示意图演示 * * 3.5 适配器与输入输出设备 输入设备 将人们熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式的设备。 输出设备 把计算机的处理结果变成人或其他机器设备所能接收和识别的信息形式的设备。 适配器 保证外围设备用计算机系统特性要求的形式发送或接收信息。 系统总线 构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。 * * 假定机器字长8位，主存容量24×8 bit； 使用计算机的工作过程 （1）提出问题：计算 y=ax2+bx+c （2）按照指令系统编制程序 （3）将指令变为机器代码，送入主存储器 （4）控制器控制执行程序 用简化模型描述使用计算机工作过程 * * 程序计数器 PC 指令寄存器 IR 控制单元 CU MAR MM MDR ALU 暂存器 X 累加器 ACC 乘商寄存器 MQ 高4位 低4位 运 算 器 存 储 器 控制命令 控 制 器 注意图中的以下内容： 1、各部件的作用、构成及其关系； 2、每一部分的位数及数据流动方向； 3、总线宽度及不同时刻的数据位数； * * （1）指令系统，设有6条指令 汇编语言助记符 操作码 地址码 功能 LMA n 0001 n [M]→ACC SAM n 0010 n [ACC]→M ADD n 0011 n [ACC]+[M]→ACC MUL n 0100 n [ACC]*[M]→ACC OUT n 0101 n 输出[M] HLT