计算机组成原理 (2).ppt

信息工程学院·计算机组成原理 第1章 计算机概述 计算机组成原理 教材 石磊，计算机组成原理·第2版, 清华大学出版社，2006 参考书 白中英，计算机组成原理·网络版，科学出版社，2002 王爱英,计算机组成与结构·第3版,清华大学出版社，2001 钱晓捷，微型计算机原理及应用, 清华大学出版社，2006 第一章 概述 第二章 计算机中的数据表示 第三章 运算方法和运算器 第四章 存储器及存储系统 第五章 指令系统 第六章 中央处理器 第七章 系统总线 第八章 输入输出系统 第九章 计算机外部设备 第十章 计算机系统结构 一、课程性质与任务（课程在专业教学计划中的地位与课程教学目标） “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。 主要讲解简单、单台计算机的完整组成原理和内部运行机制，包括运算器部件、控制器部件、存储器子系统、输入/输出子系统与输入/输出系统设备，围绕各自的功能、组成、设计、实现、使用等知识进行介绍；此外，该课程的工程性、实践性、技术性比较强，还强调培养学生的动手动脑能力、开创与创新意识、实验技能，这些要求更多的是通过作业、教学实验等环节完成，要求学生有意识地主动加强这些方面的练习与锻炼。 二、课程的基本要求（课程教学应使学生达到的基本要求） 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、计算机外设简介，要求学生掌握计算机的组成和工作原理。 通过学习，使学生了解计算机的组成原理及工作原理，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，培养学生的动手能力。 三、课程与其他课程的联系与分工 先修课：数字电路、模拟电路、汇编语言程序设计 后续课：计算机系统结构、微型原理，关系密切的还有操作系统等课程。 四、课程总学时中各环节的学时分配（讲授、实验、上机、实践等） 授课学时（参考）：72，实验学时（参考）：18 第一章 概述 第二章 计算机中的数据表示 第三章 运算方法和运算器 第四章 存储器及存储系统 第五章 指令系统 第六章 中央处理器 第七章 系统总线 第八章 输入输出系统 第九章 计算机外部设备 第十章 计算机系统结构 第一章 概述 什么是计算机？ 计算机（Computer）是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息，进行算术和逻辑运算的快速工具。 1.1 计算机的发展与应用 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。 数字计算机与模拟计算计的主要区别 1、第一代计算机 （1）1946年第一台计算机ENIAC~~50年代末 （2）主要特征：电子管作为电子器件 （3）软件处于初始阶段，使用机器语言与符号语言编制程序 （4）特点：体积大，运算速度低，存储容量小， 主要用于科学计算。 2、第二代计算机 （1）50年代末~~60年代初 （2）主要特征：晶体管作为电子器件 （3）软件开始使用计算机高级语言 （4）特点：体积减小，重量轻、寿命长、耗电少、 运算速度快、存储容量比较大等优点。不仅 用于科学计算，还用于数据处理和事务处理， 并逐渐用于工业控制。 1.1.1 计算机的发展简史 　　　（5/5） 5、第五代计算机 （1）1990至今 （2）主要特征：用甚大规模集成电路（ULSI）作为电子器件 （3）主要标志：一个是单片集成电路规模达100万晶体管以上；另一个是超标量技术的成熟和广泛应用。 未来的计算机 以超大规模集成电路为基础，未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。 1.1.2 计算机的特点 计算机是由硬件和软件组成的复杂设备 计算机以电子器件为物质基础 计算机由程序控制其操作过程 计算机以离散的数字量形式进行工作 计算机的基本运算操作是算术和逻辑运算，运算速度和计算精度极高 1.2.1 计算机的硬件系统 1、存储器：存储器是用来存放数据和程序的部件。 2、运算器：对信息进行运算处理的部件。主要功能是对二进制数码进行算术（加减乘除）和逻辑（与或非）运算。 3、控制器：整个计算机的控制核心。主要功能是读取指令、翻译指