广工计算机组成原理-第1章.pptVIP

1.2 计算机的硬件组成 1.2.3 大、中型机的典型结构 大、中型计算机系统的设计目标更着重于系统功能的扩大与效率的提高。 通道是承担I/O操作管理的主要部件，主机可以连接多个通道，每个通道可以接一台或几台设备控制器，每个设备控制器又可接一台或几台外部设备，这样整个系统就可以连接很多的外部设备。 第四级 第三级 第二级 1.2 计算机的硬件组成 主存 CPU 通道 通道 设备 控制器 设备 控制器 设备 控制器 设备 控制器 外设 外设 外设 外设 外设 外设 外设 外设 主机 … … … … … … … 第一级 1.2 计算机的硬件组成 1.2.4 不同对象观察到的计算机硬件系统 一般用户观察到的计算机硬件系统 1.2 计算机的硬件组成 专业用户观察到的计算机硬件系统 1.2 计算机的硬件组成 计算机设计者观察到的计算机硬件系统 1.2.5 冯·诺依曼结构和哈佛结构的存储器设计思想 1.冯·诺伊曼结构 冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置。 使用冯·诺伊曼结构的中央处理器有很多。如Intel公司的80X86、ARM公司的ARM7、MIPS公司的MIPS等都采用了冯·诺伊曼结构。 1.2 计算机的硬件组成 1.2 计算机的硬件组成 冯·诺依曼结构的存储器设计 2.哈佛结构 哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。CPU首先到指令存储器中读取指令内容，译码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。 哈佛结构的处理器通常具有较高的执行效率。其指令和数据分开组织和存储的，执行时可以预先读取下一条指令。 目前使用哈佛结构的中央处理器也有很多，如MOTOROLA公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列和ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11等。 1.2 计算机的硬件组成 哈佛结构的存储器设计 1.2 计算机的硬件组成 1.3 计算机系统 计算机系统=硬件系统+软件系统 硬件通常是指一切看得见，摸得到的设备实体；软件通常是泛指各类程序和文件，它们实际上是由一些算法以及其在计算机中的表示所构成的。 注意 1.3 计算机系统 1.3.1 硬件与软件的关系 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。 1.3 计算机系统 硬件软化：原来由硬件实现的操作改由软件来实现。它可以增强系统的功能和适应性。 软件硬化：原来由软件实现的操作改由硬件来实现。它可以显著降低软件在时间上的开销。 1.3 计算机系统 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，计算机功能的固件化将成为计算机发展中的一个趋势。 1.3 计算机系统 1.3.2 系列机和软件兼容 系列机是指一个厂家生产的，具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。 系列机应在指令系统、数据格式、字符编码、中断系统、控制方式、输入/输出操作方式等方面保持统一，从而保证软件的兼容性。 软件兼容：向上兼容 向下兼容 向前兼容 向后兼容 √ √ 计算机组成原理 学习指南 本课程的性质 计算机组成原理是计算机科学与技术专业本科生的核心课程之一，是必修的专业基础课。 本课程的地位 本课程在计算机学科中处于承上启下的地位，要求先修的课程有： 计算机科学导论 数字电路 学习指南 学习指南 本课程的任务 讨论单机系统范围内计算机各部件和系统的组成以及内部工作机制。通过学习，掌握计算机各大部件的组成原理、逻辑