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计算机组成与结构 王爱英主编 曾健平主讲 zengjp@hnu.edu.cn 第一章 计算机系统概论 1.1 计算机的语言 自然语言：人类相互交流信息所用的语言 高级语言：和自然语言接近并能为计算机接受的语言，这种语言被称为计算机的高级语言 。 BASIC, PASCAL, C , JAVA…. 机器语言：由二进制代码表示的指令组成，计算机能直接执行的语言，这种语言被称为机器语言. 1000101111000011 汇编语言：符号式(助记符mnemonic symbol）程序设计语言。 MOV AX , BX 计算机指令的组成： 操作码 操作数（地址码） Operation code operand 机器语言指令：1000101111000011 汇编语言指令：MOV AX , BX 每条低级语言指令只完成一个基本操作。 BASIC语言语句：LET d = b*b - 4*a*c 符号语言： 1. MUL B B ; b2 送B 2. MUL A E ; 4a 送入A 3. MUL A C ;4ac 送A 4. SUB B A ;b2 –4ac送B 5. MOV D B ; b2 –4ac从B 送到D A a B b C c D d E 4 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。 运算控制部件 （CPU) 存储器 输入/输出 输入/输出 地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB … … 1.3 计算机系统的层次结构 用高级语言 编写程序 翻译成 机器语言 执行程序 人工编写 计算机上运行 源程序source program 目标程序object program 输出结果outcome 计算机系统的层次结构 虚拟机器M2 （汇编语言机器） 实际机器M1 （机器语言机器） 虚拟机器M3 （高级语言机器） 虚拟机器M2 实际机器M1 1. 计算机的产生 1946年, 美国宾西法尼亚大学研制成功第一台电子数字计算机 ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) 。重28吨，耗电150kW，占地170平米，用电子管18800个，每秒5000次加法。 1.4 计算机的现代发展史 冯.诺依曼结构(存储程序)具有如下基本特点: 1. 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。 2. 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。 3. 数据以二进制码表示 4. 指令由操作码和地址码组成。 5. 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，一般按顺序递增。 6. 机器以运算器为中心，数据传送都经过运算器。 2 . 电子 计算机的发展简史 第一代 电子管时代(1946-1958) 耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言 第二代 晶体管时代(1958-1965) 变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言 第三代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒 第四代 大规模集成电路时代(1971至今) 向大型机和微型机两个方向发展 现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化 3. 计算机的分类 巨型机——世界几家公司生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成 Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I, 银河II, 银河III 大型机——大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调 度主机资源，代表产品有IBM360，370，390等。 小型机——它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用， 典型产品有PDP-11，VAX11等，国产太极 工作站——用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等。