计算机组成原理知识点总结课件第01章.ppt

本学期要学习的内容 第一章 概述 第二章 运算方法与运算器 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 计算机系统概述 本章知识要点 1、了解计算机的发展历史、分类及应用 2、掌握计算机的基本组成及特点 3、掌握计算机系统的层次结构 4、掌握计算机性能指标 1.1 计算机的应用 1.1 计算机的应用 1.科学技术计算 1.1 计算机的应用 2.数据信息处理 3.计算机控制 4.计算机辅助技术 5.家庭电脑化 1.2 计算机的发展历史 第一台电子计算机（ENIAC） 电子恐龙的缩骨法——晶体管 计算机第一定律——摩尔定律 计算机发展的几个阶段 计算机发展的几个阶段 1．第一代计算机（1946－1956） 2．第二代计算机（1957－1964） 计算机发展的几个阶段 3．第三代计算机（1965－1970） 计算机发展的几个阶段 4．第四代计算机（1971－） 1.3 计算机的分类 1.4 计算机的特点 1.4 计算机的特点 数字电子计算机是一种能自动地、高速地对各种数字化信息进行运算处理的电子设备。 1.5 计算机系统的组成 1.5 计算机系统的组成 硬件与软件的有机结合，组成计算机系统，在这个系统中，硬件是载体，软件是灵魂。 例：PC机 1.5.1 计算机的硬件系统 计算机的硬件是指计算机中的电子线路和物理装置。 五大部件： 输入设备、存储器、运算器、控制器和输出设备。 运算器与控制器合称为CPU。（如下页图所示） 1、计算机硬件基本组成 2、冯·诺依曼体系结构 (1) 由运算器、存储器、控制器、输入装置和输出装置等五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。 典型冯.诺依曼（Von Neumann）机结构 2、冯·诺依曼体系结构 (2) 采用二进制形式表示数据和指令 请把下列各十进制数转化成二进制数，然后再转换成八进制和十六进制数 1023，103，127.125，25/32，3323/32，2045，-254，16381，378 2、冯·诺依曼体系结构 1.5.2 计算机的软件系统 计算机的软件是指根据解决问题的方法、思想和过程编写的程序的有序集合。 1、系统软件 （1）操作系统 1、系统软件 （2）语言处理程序 将源程序翻译成目标程序。 语言处理程序有汇编程序、编译程序、解释程序等三种。 1、系统软件 （3）标准库程序 1、系统软件 （4）服务性程序 1、系统软件 (5) 数据库管理系统 1、系统软件 （６）计算机网络软件 2、应用软件 解决某一应用领域问题的软件。 如科学计算软件、财会软件等。 1.6 计算机系统的层次结构 1.6.1 计算机系统的层次结构 计算机系统以硬件为基础，通过配置软件扩充功能，形成一个相当复杂的系统。 通常采用层次结构的观点去分析、设计和构建它。 1、从计算机系统组成角度划分层次结构 2、层次结构的特点 层次之间的关系紧密，上层是下层功能的扩展，下层是上层的基础，站在不同的层次观察计算机系统，会得到不同的概念。 3、软硬件等效性原理 硬件是计算机系统的物质基础，软件是计算机系统的灵魂。硬件和软件是相辅相成的，不可分割的整体。 当前计算机的硬件和软件正朝着互相渗透，互相融合的方向发展，在计算机系统中没有一条明确的硬件与软件的分界线。硬件和软件之间的界面是浮动的，对于程序设计人员来说，硬件和软件在逻辑上是等价的。 4、固件 固件是指那些存储在能永久保存信息的器件（如ROM）中的程序，是具有软件功能的硬件。 固件的性能指标介于硬件与软件之间，吸收了软、硬件各自的优点，其执行速度快于软件，灵活性优于硬件，是软、硬件结合的产物。 1.7 计算机系统的性能指标 1.7 计算机的性能指标 （1）基本字长 1.7 计算机的性能指标 （2）数据通路宽度 1.7 计算机的性能指标 （4）外存容量 1.8 计算机的发展趋势 1.8 计算机的发展趋势 考研真题解析 单选题： （2010年）下列选项中, 能缩短程序执行时间的措施是（）。 Ⅰ . 提高 CPU 时钟频率 Ⅱ . 优化数据通路结构 Ⅲ . 对程序进行编译优化 (A)仅 Ⅰ 和 Ⅱ (B) 仅 Ⅰ 和 Ⅲ (C) 仅 Ⅱ 和 Ⅲ (D) Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 分析 ：从常识上看也大体上可以知道这个结果是全选。“优化” 一般就是对性能的提高，自然会使得计算机在执行程序时的用时缩短。 理论上来看，程序执行时间 = 程序指令数 * 每条指令时钟数（ CPI ）* 时钟周期Tc，提高时钟频率可以缩短时钟周期；编译优化可能减少程序的指令数或者优化指令结构；优化数据通路结构有可