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郑州大学·计算机组成原理 第1章 计算机系统概述 计算机组成原理 任课教师：郭志恒 Tel： 教材 白中英，计算机组成原理，科学出版社 参考书 唐朔飞 ，计算机组成原理, 高教出版社 罗克露，计算机组成原理, 电子科大出版社 一、课程性质与任务 “计算机组成原理”属于专业基础课，必修课。面向应用、突出实践、偏向硬件和理论。 《计算机组成原理》是计算机教学中的一门核心课程，是学习计算机课程所要必修的主干课。通过教学，使学生对计算机的各主要部分（运算期、控制器、存储器、输入输出设备）的构成及工作原理有一个深刻的、系统的认识和理解，同时对计算机的发展趋势也有一个较为深入的了解。 二、课程的基本要求 计算机系统概述、计算机中的数据表示、运算方法和运算器、指令系统、随机逻辑和微程序控制原理、存储系统、输入输出系统、计算机外设讲解， 围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍要求学生掌握计算机的组成和工作原理。强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识。 通过学习基本组成结构和操作理论，以建立整机概念。本课程设有实验，以加深对课程内容的理解，培养学生的思考研究能力。 三、先修课程与后续课程 先修课：数字电路、模拟电路 后续课：计算机系统结构、微型计算机系统与设计，关系密切的还有操作系统等课程。 四、学时分配 授课学时：40，实验学时：8 理论教学安排 概述（4学时） 信息表示和数据运算（6学时） 存储系统（8学时） 指令系统（4学时） CPU系统（10学时） 总线技术（2学时） 输入/输出系统（6学时） 五、考核要求及方法： 平时成绩：25%，作业及考勤 实验成绩：25%，实验过程及报告 期末成绩：50%，闭卷考试 旷课一次，平时成绩或实验成绩减4 迟到一次，平时成绩或实验成绩减2 第一章 计算机系统概论 第二章 运算方法和运算器 第三章 存储系统 第四章 指令系统 第五章 中央处理器 第六章 总线系统 第七章 外围设备 第八章 输入输出系统 第一章 计算机系统概论 1.概念 计算机（Computer）是一种以电子器件为基础的，自动的、高速的、精确的、具有记忆能力、算术逻辑运算能力的数字化信息处理电子设备。 2、特征 ： （1）内部特征： （A） 高速高集成度逻辑开关器件 （B） 数字化信息编码 （C） 逻辑判断和处理能力 （D） 存储程序 （2）外部特征： （A） 快速性（由（1）中（A）（D）决定） （B） 准确性（由（1）中（B）（D）决定） （C） 逻辑性（由（1）中（A）（C）（D）决定） （D） 智能性（由（1）中（A）（B）（C）（D）决定） 1.1 计算机的分类 一、计算机从总体上来说分为两大类: 模拟计算机和数字计算机。 模拟计算机 数字计算机与模拟计算计的主要区别 1.1计算机的分类 二、按用途分： 通用计算机和专用计算机 通用计算机：根据体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等可以分为： 超级计算机 大型机 服务器 工作站 微型机 单片机 通用计算机类别 1.2计算机发展简史 一、计算机的五代变化 第一代为1946—1957年，电子管计算机：数据处理 第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业控制 第三代为1965—1971年，中小规模集成电路计算机：小型计算机 第四代为1972—1990年，大规模和超大规模集成电路计算机：微型计算机 第五代为1991年开始，巨大规模集成电路计算机：单片机 第一台电子计算机（ENIAC） Top500 (2006)—IBM Blue Gene 超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机，它们的结构规模和性能指标依次递减 随着超大规模集成电路的迅速发展,今天的小型机可能是明天的微型机,而今天的微型机可能是明天的单片机 1.3 计算机的硬件系统组成 1. 运算器 算术运算：加、减、乘、除 逻辑运算：与、或、非 采用二进制数（容易实现） 位数越多，计算精度越高 计算机的运算器长度： 8位、16位、32位或64位 操作对象：数据（存储器或寄存器） 2.存储器 功能：存储数据和指令 容量（存储单元、存储单元地址、容量单位） 分类内存（主存ROM、RAM）、外存(辅存） 单片机主存：EPROM、EEPROM、RAM、Flash Flash存储器：可读可写（优盘） 主存采用半导体器件来作为存储器 存储的是0或1表示的二进制代码 2. 存储器 存储