計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(計(jì)算機(jī)組成原理)課件

1、ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)2.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理2.2 計(jì)算機(jī)硬件基本組成計(jì)算機(jī)硬件基本組成2.3 計(jì)算機(jī)軟件組成計(jì)算機(jī)軟件組成2.4 計(jì)算機(jī)運(yùn)算及編碼基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)運(yùn)算及編碼基礎(chǔ)ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)2.1.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2.1.2 計(jì)算機(jī)工作過程計(jì)算機(jī)工作過程2.1.3 微型計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)微型計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)一個完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括兩大部分，即一個完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

2、，包括兩大部分，即硬件硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備，即由機(jī)械、光、是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備，即由機(jī)械、光、電、磁等器件構(gòu)成的具有計(jì)算、控制、存儲、輸入和輸電、磁等器件構(gòu)成的具有計(jì)算、控制、存儲、輸入和輸出功能的實(shí)體部件。如出功能的實(shí)體部件。如CPU、存儲器、軟盤驅(qū)動器、硬、存儲器、軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、主機(jī)板、各種卡及整機(jī)中的主盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、主機(jī)板、各種卡及整機(jī)中的主機(jī)、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等等，整機(jī)機(jī)、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等等，整機(jī)硬件也稱硬件也稱“硬設(shè)備硬設(shè)備”。軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)則是指管理計(jì)算機(jī)

3、軟件和硬件資源、控制計(jì)算則是指管理計(jì)算機(jī)軟件和硬件資源、控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序、命令、指令、數(shù)據(jù)等，軟件系統(tǒng)就是程機(jī)運(yùn)行的程序、命令、指令、數(shù)據(jù)等，軟件系統(tǒng)就是程序系統(tǒng)，也稱為序系統(tǒng)，也稱為“軟設(shè)備軟設(shè)備”。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)計(jì)算機(jī)是依靠計(jì)算機(jī)是依靠硬件硬件和和軟件軟件的協(xié)同工作來執(zhí)行的協(xié)同工作來執(zhí)行一個具體任務(wù)。一個具體任務(wù)。硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件又是硬件硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件又是硬件功能的擴(kuò)充和完善。功能的擴(kuò)充和完善。任何軟件都是建立在硬件基礎(chǔ)上的，任何軟件也任何軟件都是建立在硬件基礎(chǔ)上的，任何軟件也離不開硬件的

4、支持。離不開硬件的支持。如果沒有軟件的支持，硬件的功能就不能得到充如果沒有軟件的支持，硬件的功能就不能得到充分的發(fā)揮。分的發(fā)揮。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)馮馮諾依曼（諾依曼（Von Neumann ）體系結(jié)構(gòu)）體系結(jié)構(gòu)1946年由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮年由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮 諾伊曼提出諾伊曼提出計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了許多變化，但計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了許多變化，但Von Neumann提出的提出的二進(jìn)制二進(jìn)制、程序存儲和程序控制程序存儲和程序控制，依然是普遍遵循的原則。依然是普遍遵循的原則。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論

5、 2011)1.采用采用二進(jìn)制二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令表示數(shù)據(jù)和指令；2.采用采用存儲程序存儲程序即把即把程序程序和原始和原始數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)先存入計(jì)預(yù)先存入計(jì)算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)工作時能連續(xù)、自動、高算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)工作時能連續(xù)、自動、高速地從存儲器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自速地從存儲器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動完成預(yù)定的任務(wù)；動完成預(yù)定的任務(wù)；3.計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、存儲器、控制器、運(yùn)算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。五大部件組成。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)馮馮.諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框

6、圖（以諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以運(yùn)算器運(yùn)算器為中心）為中心）輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備存儲器存儲器控制器控制器運(yùn)算器運(yùn)算器程序程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果結(jié)果地址地址指令指令控制信號控制信號數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線控制線控制線ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)1. 運(yùn)算器運(yùn)算器功能：在控制器控制下，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。功能：在控制器控制下，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器的技術(shù)性能高低直接影響著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和運(yùn)算器的技術(shù)性能高低直接影響著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和整機(jī)性能。整機(jī)性能。2. 控制器控制器功能：對當(dāng)前指令進(jìn)行譯碼分析其所需要完成的操作，

7、功能：對當(dāng)前指令進(jìn)行譯碼分析其所需要完成的操作，產(chǎn)生并發(fā)送各部件所需要的控制信號，從而使整個計(jì)算產(chǎn)生并發(fā)送各部件所需要的控制信號，從而使整個計(jì)算機(jī)自動、協(xié)調(diào)地工作。機(jī)自動、協(xié)調(diào)地工作?？刂破鳟a(chǎn)生控制信號都是基于程序指令的?？刂破鳟a(chǎn)生控制信號都是基于程序指令的?？刂破魇怯?jì)算機(jī)的控制指揮部件，也是整個計(jì)算機(jī)的控控制器是計(jì)算機(jī)的控制指揮部件，也是整個計(jì)算機(jī)的控制中心。制中心。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)3. 存儲器存儲器 功能：存放指令和數(shù)據(jù)。功能：存放指令和數(shù)據(jù)。分為主存儲器（主存）和輔助存儲器（外存）分為主存儲器（主存）和輔助存儲器（外存）主存：采用

8、半導(dǎo)體集成電路制成，可分為隨機(jī)存主存：采用半導(dǎo)體集成電路制成，可分為隨機(jī)存儲器（儲器（RAM）和只讀存儲器（）和只讀存儲器（ROM）外存：大多采用磁性和光學(xué)材料制成，如磁盤、外存：大多采用磁性和光學(xué)材料制成，如磁盤、光盤、光盤、U盤等。盤等。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)4. 輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備是給計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。如鍵盤、輸入設(shè)備是給計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。如鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭等。鼠標(biāo)、攝像頭等。功能：將外界的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識別的二進(jìn)功能：將外界的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能識別的二進(jìn)制代碼。制代碼。5. 輸出設(shè)備輸出設(shè)備功能：將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果轉(zhuǎn)

9、換成人們或其他設(shè)備功能：將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們或其他設(shè)備所能接收的形式（文字、圖片、聲音等）。所能接收的形式（文字、圖片、聲音等）。常用輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、音響設(shè)備等。常用輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、音響設(shè)備等。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)均遵照馮均遵照馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)，計(jì)諾依曼體系結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器運(yùn)算器、控制器控制器、存儲器存儲器、輸入設(shè)備輸入設(shè)備、輸出設(shè)備輸出設(shè)備以及將它們連結(jié)為有機(jī)以及將它們連結(jié)為有機(jī)整體的整體的總線總線構(gòu)成構(gòu)成ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程

10、導(dǎo)論 2011)運(yùn)算器控制器存儲器存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備CPU控制指令控制指令控制指令控制指令取取數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)存存數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖（以存儲器存儲器為中心）為中心）ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì):執(zhí)行程序過程執(zhí)行程序過程.執(zhí)行程序的過程執(zhí)行程序的過程:逐條執(zhí)行指令的過程逐條執(zhí)行指令的過程.指令執(zhí)行過程指令執(zhí)行過程取指令：取指令：CPU從存儲器某個地址取出要執(zhí)從存儲器某個地址取出要執(zhí)行的指令。行的指令。譯碼：譯碼：對取出的指令代碼進(jìn)行譯碼分析，對取出的指令代碼進(jìn)行譯碼分析，確定什么類形指令。確定什么類形指令。執(zhí)行指令：

11、執(zhí)行指令：根據(jù)譯碼結(jié)果，控制單元向各根據(jù)譯碼結(jié)果，控制單元向各個部件發(fā)送為執(zhí)行該指令所需要的一切控個部件發(fā)送為執(zhí)行該指令所需要的一切控制信號，以正確執(zhí)行該指令。制信號，以正確執(zhí)行該指令。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序過程中，有計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序過程中，有2種信息在流動。一種信息在流動。一種是計(jì)算機(jī)指令，它從存儲器流入控制器，并變種是計(jì)算機(jī)指令，它從存儲器流入控制器，并變成整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制信號。另一種是數(shù)據(jù)，成整個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制信號。另一種是數(shù)據(jù)，從輸入設(shè)備流入存儲器，再流入執(zhí)行部件如運(yùn)算從輸入設(shè)備流入存儲器，再流入執(zhí)行部件如運(yùn)算器

12、，運(yùn)算結(jié)果流入存儲器或輸出設(shè)備。器，運(yùn)算結(jié)果流入存儲器或輸出設(shè)備。前一種信息為前一種信息為“指令流指令流”，后一種信息為，后一種信息為“數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流流”ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)指令指令名稱名稱記憶符記憶符OPOP第一第一地址地址第二第二地址地址功能說明功能說明取取 數(shù)數(shù)LDR01R1D2D2R1M(D2)R1M(D2)存存 數(shù)數(shù)STR02R1D2D2M(D2)R1M(D2)R1加加 法法ADD03R1D2D2R1(R1)+ M(D2)R1(R1)+ M(D2)乘乘 法法MUL04R1D2D2R1(R1) R1(R1) M(D2)M(D2)停停 機(jī)

13、機(jī)HLTFF/ / /機(jī)器停止運(yùn)行機(jī)器停止運(yùn)行例：設(shè)有一臺計(jì)算機(jī)，其字長為例：設(shè)有一臺計(jì)算機(jī)，其字長為3232位，通用寄存位，通用寄存器有器有1616個（需要個（需要4 4位二進(jìn)制尋址），指令操作碼為位二進(jìn)制尋址），指令操作碼為8 8位，存儲單元地址為位，存儲單元地址為2020位，其部分指令如下表。位，其部分指令如下表。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)（1）程序流程圖）程序流程圖 yax2bxc(axb)xc 根據(jù)變換后的算法，用方框圖描繪出計(jì)算的步驟根據(jù)變換后的算法，用方框圖描繪出計(jì)算的步驟：（2）存儲單元分配）存儲單元分配 原始數(shù)據(jù)（原始數(shù)據(jù)（a,

14、b,c,x）：主存地址：）：主存地址：00407H0040AH 計(jì)算結(jié)果：保存在計(jì)算結(jié)果：保存在0040BH單元。單元。（3）編制程序）編制程序 設(shè)程序的首地址：設(shè)程序的首地址：00400H單元，編制的程序見下表單元，編制的程序見下表R1axR1R1+bR1R1xR1R1+cyR1axR1R1+bR1R1xR1R1+cyShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)地地 址址指令或數(shù)據(jù)指令或數(shù)據(jù)說說 明明004000040001011 10040700407取數(shù)：取數(shù)：R1a004010040104041 10040A0040A乘法：乘法：R1ax004020040

15、203031 10040800408加法：加法：R1ax+b004030040304041 10040A0040A乘法：乘法：R1(ax+b)x004040040403031 10040900409加法：加法：R1(ax+b)x+c004050040502021 10040B0040B存數(shù)：存數(shù)：0040Ey0040600406FFFF停機(jī)停機(jī)0040700407a a原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)a0040800408b b原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)b0040900409c c原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)c0040A0040Ax x原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)x0040B0040By y結(jié)果結(jié)果yShanXi University (軟件

16、工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)（4）運(yùn)行程序）運(yùn)行程序在引導(dǎo)程序的控制下，通過輸入設(shè)備將其輸入在引導(dǎo)程序的控制下，通過輸入設(shè)備將其輸入到存儲器的指定存儲區(qū)。到存儲器的指定存儲區(qū)。程序輸入后，引導(dǎo)程序?qū)?qiáng)迫程序計(jì)數(shù)器程序輸入后，引導(dǎo)程序?qū)?qiáng)迫程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)內(nèi)容為程序的首令地址（簡單的機(jī)器，也可以通容為程序的首令地址（簡單的機(jī)器，也可以通過控制臺將程序首地址裝入過控制臺將程序首地址裝入PC，再啟動機(jī)器運(yùn)，再啟動機(jī)器運(yùn)行）。在本例中，行）。在本例中，PC被置為被置為00400H，之后計(jì)算，之后計(jì)算機(jī)開始了指令執(zhí)行的工作過程。機(jī)開始了指令執(zhí)行的工作過程。ShanXi University (軟件工

17、程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)（4）運(yùn)行程序）運(yùn)行程序計(jì)算機(jī)開始了指令執(zhí)行的工作過程。計(jì)算機(jī)開始了指令執(zhí)行的工作過程。首先從首先從00400H單元取指令單元取指令01100407H到到IR，PC加加1變?yōu)樽優(yōu)?0401H，IR的內(nèi)容經(jīng)譯碼識別出是取數(shù)指令，在執(zhí)行指令階段，將的內(nèi)容經(jīng)譯碼識別出是取數(shù)指令，在執(zhí)行指令階段，將00407H單元的數(shù)單元的數(shù)a讀到讀到R1寄存器；寄存器；接著控制器又進(jìn)入取指令階段，從接著控制器又進(jìn)入取指令階段，從00401H單元中取出指令單元中取出指令410040AH到到IR，PC內(nèi)容加內(nèi)容加1變?yōu)樽優(yōu)?0402H，IR中的指令經(jīng)譯碼中的指令經(jīng)譯碼識別出是乘法指令，于是

18、在執(zhí)行指令階段，從識別出是乘法指令，于是在執(zhí)行指令階段，從0040AH單元取出單元取出被乘數(shù)被乘數(shù)x，它與，它與R1中的乘數(shù)中的乘數(shù)a都送入都送入ALU中進(jìn)行乘法運(yùn)算，乘積中進(jìn)行乘法運(yùn)算，乘積存入存入R1；接著又從接著又從00402H單元取出新的指令并執(zhí)行之。單元取出新的指令并執(zhí)行之。如此逐條執(zhí)行程序中的每條指令，直到從如此逐條執(zhí)行程序中的每條指令，直到從00406H單元中取出指單元中取出指令令FFH，執(zhí)行停機(jī)指令，使控制單元不再循環(huán)發(fā)出節(jié)拍信號，執(zhí)行停機(jī)指令，使控制單元不再循環(huán)發(fā)出節(jié)拍信號，機(jī)器也停止了指令執(zhí)行過程。機(jī)器也停止了指令執(zhí)行過程。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論

19、軟件工程導(dǎo)論 2011)1、機(jī)器字長、機(jī)器字長字長以二進(jìn)制為單位，是計(jì)算機(jī)微處理器一次能同時處字長以二進(jìn)制為單位，是計(jì)算機(jī)微處理器一次能同時處理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)，它直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)的計(jì)算精理的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)，它直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度、功能和速度。度、功能和速度。2、運(yùn)算速度、運(yùn)算速度計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，是平均運(yùn)算速度。用平均運(yùn)算速度。用MIPS（百萬次（百萬次/秒）來描述。秒）來描述。時鐘頻率是決定運(yùn)算速度的重要指標(biāo)：是指微處理器在時鐘頻率是決定運(yùn)算速度的重要指標(biāo)：是指微處理器在單位時間（秒）內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。時鐘

20、頻率越高，其運(yùn)單位時間（秒）內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。時鐘頻率越高，其運(yùn)算速度就越快。一般時鐘頻率用兆赫（算速度就越快。一般時鐘頻率用兆赫（MHz）為單位。）為單位。如如Pentium III 800的主頻為的主頻為800MHz。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)3、存儲容量、存儲容量內(nèi)存反映了內(nèi)存儲器存儲數(shù)據(jù)的能力。存儲容量越大，內(nèi)存反映了內(nèi)存儲器存儲數(shù)據(jù)的能力。存儲容量越大，其處理數(shù)據(jù)的范圍就越廣，并且運(yùn)算速度一般也越快。其處理數(shù)據(jù)的范圍就越廣，并且運(yùn)算速度一般也越快。內(nèi)存的容量可以根據(jù)需要在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充。通內(nèi)存的容量可以根據(jù)需要在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充

21、。通常，微機(jī)的檔次越高，其擴(kuò)充的內(nèi)存容量也越大。目前常，微機(jī)的檔次越高，其擴(kuò)充的內(nèi)存容量也越大。目前微型機(jī)的內(nèi)存容量可達(dá)微型機(jī)的內(nèi)存容量可達(dá)512M。除內(nèi)存外，外存（如硬盤、除內(nèi)存外，外存（如硬盤、U盤）存儲容量很大。盤）存儲容量很大。存儲容量存儲容量=存儲單元個數(shù)存儲單元個數(shù)存儲字長存儲字長單位：字節(jié)單位：字節(jié)1字節(jié)（字節(jié)（B）=8位位 度量：度量：1K=210，1M=220， 1G=230ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)4、可靠性和可維護(hù)性、可靠性和可維護(hù)性可靠性以平均無故障的時間表示?？煽啃砸云骄鶡o故障的時間表示。可維護(hù)性以平局修復(fù)時間表示?？删S

22、護(hù)性以平局修復(fù)時間表示。5、兼容性、性價比、網(wǎng)絡(luò)功能、兼容性、性價比、網(wǎng)絡(luò)功能6、外設(shè)配置、軟件配置、外設(shè)配置、軟件配置ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)2.2.1 中央處理器中央處理器CPUCPU2.2.2 存儲器存儲器2.2.3 輸入輸入/ /輸出設(shè)備輸出設(shè)備2.2.4 總線與接口的基本概念總線與接口的基本概念ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)CPU（Central Processing Unit）：是）：是運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器的統(tǒng)稱，通常集成（封裝）在一塊芯的統(tǒng)稱，通常集成（封裝）在一塊芯片上。它是整個計(jì)

23、算機(jī)的核心部分。片上。它是整個計(jì)算機(jī)的核心部分。功能：負(fù)責(zé)讀取并解釋、執(zhí)行指令。功能：負(fù)責(zé)讀取并解釋、執(zhí)行指令。 ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)運(yùn)算器：運(yùn)算器：執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算算術(shù)邏輯單元（算術(shù)邏輯單元（ALU）：）：l算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除l邏輯運(yùn)算：比較、與、或、非、移位邏輯運(yùn)算：比較、與、或、非、移位累加器：一種通用寄存器，累加器：一種通用寄存器，暫時存放暫時存放操作數(shù)操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果和運(yùn)算結(jié)果 【操作數(shù)：一條指令包含操作碼和地址碼，操作【操作數(shù)：一條指令包含操作碼和地址碼，操作 碼指定計(jì)算

24、機(jī)進(jìn)行何種操作，地址碼指定進(jìn)行碼指定計(jì)算機(jī)進(jìn)行何種操作，地址碼指定進(jìn)行 操作的數(shù)據(jù)的保存的地址?！坎僮鞯臄?shù)據(jù)的保存的地址。】通用寄存器組：通用寄存器組：暫存操作數(shù)或數(shù)據(jù)地址暫存操作數(shù)或數(shù)據(jù)地址 【聯(lián)系：累加器屬于通用寄存器，運(yùn)算更快】【聯(lián)系：累加器屬于通用寄存器，運(yùn)算更快】狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器：存放：存放ALU在工作中產(chǎn)生的狀態(tài)信息。如有在工作中產(chǎn)生的狀態(tài)信息。如有 無進(jìn)位，有無溢出，結(jié)果正負(fù)、是否零等。無進(jìn)位，有無溢出，結(jié)果正負(fù)、是否零等。 ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)控制器控制器功能：根據(jù)程序中每條指令的操作發(fā)出相應(yīng)的控制信號，功能：根據(jù)程序中

25、每條指令的操作發(fā)出相應(yīng)的控制信號，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他各部分進(jìn)行協(xié)調(diào)與控制，并對輸入和對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他各部分進(jìn)行協(xié)調(diào)與控制，并對輸入和輸出設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。輸出設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。指令寄存器（指令寄存器（IR）：）：保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令，在指令執(zhí)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令，在指令執(zhí)行過程中它決定指令的操作性質(zhì)及參與操作的操作數(shù)地址。行過程中它決定指令的操作性質(zhì)及參與操作的操作數(shù)地址。指令計(jì)數(shù)器（程序計(jì)數(shù)器，指令計(jì)數(shù)器（程序計(jì)數(shù)器，PC）：）：給出程序中下一條指令給出程序中下一條指令（要求計(jì)算機(jī)進(jìn)行基本操作的命令）在存儲器中的單元地（要求計(jì)算機(jī)進(jìn)行基本操作的命令）在存儲器中的單元地址。址。譯碼器

26、：譯碼器：對指令進(jìn)行分析，確定指令類型、指令所要完成對指令進(jìn)行分析，確定指令類型、指令所要完成的操作，并確定指令操作對象（操作數(shù)地址和操作結(jié)果的的操作，并確定指令操作對象（操作數(shù)地址和操作結(jié)果的存放地址）。存放地址）。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)寄存器寄存器：寄存器是寄存器是CPU中內(nèi)部少量的存儲單元中內(nèi)部少量的存儲單元功能：進(jìn)行功能：進(jìn)行CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)的緩沖或記錄當(dāng)前的系內(nèi)部數(shù)據(jù)的緩沖或記錄當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)和信息。統(tǒng)狀態(tài)和信息。特點(diǎn)：存儲速度快特點(diǎn)：存儲速度快ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)CPU的性能指標(biāo)

27、的性能指標(biāo)1.運(yùn)行速度運(yùn)行速度：常用單位時間內(nèi)執(zhí)行多少條指令來表示：常用單位時間內(nèi)執(zhí)行多少條指令來表示：MIPs決定決定CPU速度的第一個要素是速度的第一個要素是數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)據(jù)總線寬度，它是用位，它是用位(8、16、32或或64)來衡量的?？偩€寬度決定了計(jì)算機(jī)可同來衡量的?？偩€寬度決定了計(jì)算機(jī)可同時處理的位數(shù)，這一數(shù)目也就是計(jì)算機(jī)中時處理的位數(shù)，這一數(shù)目也就是計(jì)算機(jī)中“字字”的長度。的長度。如如16位計(jì)算機(jī)中位計(jì)算機(jī)中“字字”長長16位。位。時鐘頻率時鐘頻率指的是指的是1秒鐘內(nèi)系統(tǒng)時鐘脈沖的次數(shù)，時鐘周期秒鐘內(nèi)系統(tǒng)時鐘脈沖的次數(shù)，時鐘周期越短，主頻越高，運(yùn)算速度就越快；越短，主頻越高，運(yùn)算速

28、度就越快；ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)CPU的性能指標(biāo)的性能指標(biāo)2、地址總線、地址總線計(jì)算機(jī)內(nèi)存組織中包含若干個存儲單元，每個存儲單元計(jì)算機(jī)內(nèi)存組織中包含若干個存儲單元，每個存儲單元有一個唯一的編碼，稱為地址。地址不變，只是存儲在有一個唯一的編碼，稱為地址。地址不變，只是存儲在那里的數(shù)據(jù)可以改變。因此，那里的數(shù)據(jù)可以改變。因此，CPU到存儲器的連線除了到存儲器的連線除了數(shù)據(jù)總線之外，還包括地址總線，數(shù)據(jù)總線之外，還包括地址總線，CPU通過地址總線向通過地址總線向內(nèi)存發(fā)送地址信息，找到指定的存儲單元，通過數(shù)據(jù)總內(nèi)存發(fā)送地址信息，找到指定的存儲單元，通

29、過數(shù)據(jù)總線讀寫存儲單元中的數(shù)據(jù)。而線讀寫存儲單元中的數(shù)據(jù)。而CPU地址總線的寬度決定地址總線的寬度決定了存儲單元的最大數(shù)目，如了存儲單元的最大數(shù)目，如20根地址線的內(nèi)存最多有根地址線的內(nèi)存最多有220=1MB個單元。個單元。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)CPU的性能指標(biāo)的性能指標(biāo)3.兼容性兼容性：特定特定CPU的機(jī)器語言必須使用該的機(jī)器語言必須使用該CPU的指令集（告訴的指令集（告訴CPU如何操作的具體指令集合）。如何操作的具體指令集合）。由于各處理器都有特定的指令集，為某種計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的由于各處理器都有特定的指令集，為某種計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的程序在另一種計(jì)算

30、機(jī)上可能無法運(yùn)行?？稍诮o定計(jì)算機(jī)程序在另一種計(jì)算機(jī)上可能無法運(yùn)行?？稍诮o定計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序即與該計(jì)算機(jī)的處理器兼容。上運(yùn)行的程序即與該計(jì)算機(jī)的處理器兼容。微處理器制造商在推出新型號產(chǎn)品時，必須仔細(xì)考慮兼微處理器制造商在推出新型號產(chǎn)品時，必須仔細(xì)考慮兼容性問題。特別地，制造商必須決定是否使新的芯片與容性問題。特別地，制造商必須決定是否使新的芯片與以前的型號向下兼容。具有向下兼容性的芯片能夠運(yùn)行以前的型號向下兼容。具有向下兼容性的芯片能夠運(yùn)行早期芯片上的程序。早期芯片上的程序。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)存儲器：存儲器：功能：存放指令和數(shù)據(jù)。功能：存

31、放指令和數(shù)據(jù)。必須將必須將程序程序和和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)先存放在存儲器中。預(yù)先存放在存儲器中。概念：概念：存儲單元：存儲單元：存儲二進(jìn)制信息的部件，每個單元可存儲二進(jìn)制信息的部件，每個單元可以存放一個字或字節(jié)的信息，存儲器就是存儲單以存放一個字或字節(jié)的信息，存儲器就是存儲單元的集合。元的集合。單元地址：單元地址：存儲單元的編號，是區(qū)分存儲器中不存儲單元的編號，是區(qū)分存儲器中不同存儲單元的唯一標(biāo)志。同存儲單元的唯一標(biāo)志。操作：操作：存儲器讀存儲器讀操作：從存儲器取出數(shù)據(jù)，又稱為讀出。操作：從存儲器取出數(shù)據(jù)，又稱為讀出。存儲器寫存儲器寫操作：向存儲器存放數(shù)據(jù)，又稱為寫入。操作：向存儲器存放數(shù)據(jù)，又稱為寫入

32、。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)存儲器指標(biāo)：存儲器指標(biāo)：容量、速度和價格容量、速度和價格單位：單位：內(nèi)存容量一般以字節(jié)（內(nèi)存容量一般以字節(jié)（Byte，B）為單位，）為單位，1個字（個字（Word，W）等于）等于2個字節(jié)。目前，用來度量個字節(jié)。目前，用來度量主存容量的單位主要有千字節(jié)（主存容量的單位主要有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（）、太字節(jié)（TB）和皮字節(jié)）和皮字節(jié)（PB）。）。分類：分類：主存、外存、高速緩沖主存、外存、高速緩沖ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011

33、)1、主存、主存功能：功能： 用于存放正在運(yùn)行的程序和程序執(zhí)行中需要用到數(shù)據(jù)用于存放正在運(yùn)行的程序和程序執(zhí)行中需要用到數(shù)據(jù)構(gòu)造構(gòu)造：主存最基本構(gòu)件是存儲單元電路（主存最基本構(gòu)件是存儲單元電路（RS鎖存器）鎖存器）若干存儲單元電路構(gòu)成存儲單元若干存儲單元電路構(gòu)成存儲單元若干存儲單元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)排列構(gòu)成主存芯片若干存儲單元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)排列構(gòu)成主存芯片若干芯片排列成一塊內(nèi)存條若干芯片排列成一塊內(nèi)存條若干內(nèi)存條配置圍計(jì)算機(jī)主存若干內(nèi)存條配置圍計(jì)算機(jī)主存分類：分類：RAM與與ROM512M DDR400512M DDR400內(nèi)存條內(nèi)存條ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)

34、論 2011)1、主存、主存隨機(jī)讀寫存儲器隨機(jī)讀寫存儲器(RAM, Random Access Memory)既能讀取又能寫入信息，可以讀寫主存儲的任何單元；既能讀取又能寫入信息，可以讀寫主存儲的任何單元；一般用戶都是使用這部分內(nèi)存區(qū)域。一般用戶都是使用這部分內(nèi)存區(qū)域。在斷電后信息會丟失，一般存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)在斷電后信息會丟失，一般存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。據(jù)。只讀存儲器（只讀存儲器（ROM，Read Only Memory） ROM內(nèi)容不允許隨意改變，只能讀出其中的內(nèi)容內(nèi)容不允許隨意改變，只能讀出其中的內(nèi)容一般存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及計(jì)算機(jī)啟動時的初始程一般存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及計(jì)算機(jī)啟

35、動時的初始程序和數(shù)據(jù)。啟動計(jì)算機(jī)的指令保存在稱為序和數(shù)據(jù)。啟動計(jì)算機(jī)的指令保存在稱為ROM BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）芯片的特殊芯片中。（基本輸入輸出系統(tǒng)）芯片的特殊芯片中。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)1、主存、主存問題：問題：CPU執(zhí)行指令的速度遠(yuǎn)高于內(nèi)存的讀寫速執(zhí)行指令的速度遠(yuǎn)高于內(nèi)存的讀寫速度，因此，內(nèi)存制約了度，因此，內(nèi)存制約了CPU的執(zhí)行效率。的執(zhí)行效率。解決方法：多級存儲器解決方法：多級存儲器高速緩存（高速緩存（Cache）與主存構(gòu)）與主存構(gòu)成成Cache存儲系統(tǒng)，解決存儲系統(tǒng)，解決CPU與主存間速度不匹配的矛盾。與主存間速度不匹配的

36、矛盾。輔存與主存構(gòu)成虛擬存儲系輔存與主存構(gòu)成虛擬存儲系 統(tǒng)，彌補(bǔ)主存容量的不足。統(tǒng)，彌補(bǔ)主存容量的不足。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)2、高速緩沖存儲器（、高速緩沖存儲器（Cache）特點(diǎn)：特點(diǎn)：存儲速度比主存快，比存儲速度比主存快，比CPU內(nèi)部寄存器慢；內(nèi)部寄存器慢；容量較小，常置于容量較小，常置于CPU與主存之間。與主存之間。功能功能：存放當(dāng)前內(nèi)存中使用最多的程序和數(shù)據(jù)，并以接近存放當(dāng)前內(nèi)存中使用最多的程序和數(shù)據(jù)，并以接近CPU的速度向的速度向CPU提供程序指令和數(shù)據(jù)。提供程序指令和數(shù)據(jù)。當(dāng)當(dāng)CPU要存取主存中的某個信息時，首先要存取主存中的某個

37、信息時，首先CPU檢查檢查Cache，若，若Cache中有該信息，就直接訪問，若沒有，中有該信息，就直接訪問，若沒有， CPU將從主存中將包含該信息的數(shù)據(jù)塊復(fù)制到將從主存中將包含該信息的數(shù)據(jù)塊復(fù)制到Cache中，中， CPU再訪問再訪問Cache，讀寫該信息。，讀寫該信息。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)3、輔存（外存儲器）、輔存（外存儲器）由于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存由于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存(RAM)具有易失性，必須將數(shù)據(jù)由內(nèi)存?zhèn)骶哂幸资?，必須將?shù)據(jù)由內(nèi)存?zhèn)鬟f給磁盤之類的永久性存儲設(shè)備才能長久保存數(shù)據(jù)。這類存遞給磁盤之類的永久性存儲設(shè)備才能長久保存數(shù)據(jù)。這類存儲器通常

38、稱為外存。儲器通常稱為外存。功能：功能：用來存放暫時不執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。用來存放暫時不執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：只能與主存交換信息，不能直接與只能與主存交換信息，不能直接與CPU交換信息交換信息容量大、可靠性高、價格低。容量大、可靠性高、價格低。再脫機(jī)情況下，能永久地保存信息，但其存儲速度慢。再脫機(jī)情況下，能永久地保存信息，但其存儲速度慢。主要包括主要包括：磁盤存儲器、光盤存儲器和優(yōu)盤存儲器。：磁盤存儲器、光盤存儲器和優(yōu)盤存儲器。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)3、輔存（外存儲器）、輔存（外存儲器）（1）磁盤存儲器）磁盤存儲器3.5”3.5”軟盤軟

39、盤硬盤片及硬盤驅(qū)動器硬盤片及硬盤驅(qū)動器ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)3、輔存（外存儲器）、輔存（外存儲器）（2）光盤存儲器）光盤存儲器 CD-ROMCD-ROM：只讀光盤，不可重寫，成本低廉。：只讀光盤，不可重寫，成本低廉。 MODMOD：可擦寫型光盤。：可擦寫型光盤。 WORM-CDWORM-CD：一次性寫入，多次讀出。：一次性寫入，多次讀出。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)3、輔存（外存儲器）、輔存（外存儲器）（3）優(yōu)盤存儲器）優(yōu)盤存儲器也稱也稱U U盤，是一種快速、方便的可移動閃存設(shè)備。盤，是一種快速、

40、方便的可移動閃存設(shè)備。相對軟盤而言，優(yōu)盤的容量更大、讀寫更快、壽命更相對軟盤而言，優(yōu)盤的容量更大、讀寫更快、壽命更長、體積更小、使用和攜帶都很方便，因而在問世之長、體積更小、使用和攜帶都很方便，因而在問世之時就被人稱為時就被人稱為“軟盤軟驅(qū)的終結(jié)者軟盤軟驅(qū)的終結(jié)者”。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)又稱外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)外部世界與主機(jī)之間的信息交又稱外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)外部世界與主機(jī)之間的信息交換，提供人機(jī)交互的硬件環(huán)境。換，提供人機(jī)交互的硬件環(huán)境。輸入設(shè)備（輸入設(shè)備（Input Device）功能：功能：將參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和程序送入計(jì)算機(jī)，并將參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和程

41、序送入計(jì)算機(jī)，并將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識別的信息，一般均通過將它們轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識別的信息，一般均通過接口主機(jī)連接接口主機(jī)連接。輸出設(shè)備（輸出設(shè)備（Output Device）功能：功能：將計(jì)算處理的結(jié)果轉(zhuǎn)化為人或其他設(shè)備所將計(jì)算處理的結(jié)果轉(zhuǎn)化為人或其他設(shè)備所能識別或接收的信息形式的裝置，也需通過設(shè)置能識別或接收的信息形式的裝置，也需通過設(shè)置接口主機(jī)連接接口主機(jī)連接ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)輸入設(shè)備：輸入設(shè)備： 如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 鍵盤：微機(jī)鍵盤廣泛采用鍵盤：微機(jī)鍵盤廣泛采用101/104鍵盤，其布局鍵盤，其布局來自打字機(jī)，稱

42、為來自打字機(jī)，稱為QWERT鍵盤。鍵盤。104104標(biāo)準(zhǔn)鍵盤標(biāo)準(zhǔn)鍵盤肖爾斯及其發(fā)明的肖爾斯及其發(fā)明的QWERTYQWERTY打字機(jī)打字機(jī)ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)輸入設(shè)備：輸入設(shè)備： 如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 鼠標(biāo)：美國科學(xué)家道格拉斯鼠標(biāo)：美國科學(xué)家道格拉斯恩格爾巴特在恩格爾巴特在1964年年發(fā)明，恩格爾巴特因此而獲得發(fā)明，恩格爾巴特因此而獲得1997年圖靈獎。年圖靈獎。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)輸入設(shè)備：輸入設(shè)備： 如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀如鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀 寫字板寫字板 掃描儀掃描

43、儀ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)輸出設(shè)備：如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀輸出設(shè)備：如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀 顯示器顯示器CRTCRT顯示器顯示器LCDLCD顯示器顯示器顯示卡顯示卡ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)輸出設(shè)備：如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀輸出設(shè)備：如顯示器、打印機(jī)、繪圖儀 打印機(jī)打印機(jī)針式打印機(jī)針式打印機(jī)噴墨打印機(jī)噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)激光打印機(jī)ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)計(jì)算機(jī)硬計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)件系統(tǒng)主機(jī)主機(jī)外部設(shè)備外部設(shè)備中央處理器中央處理器輸入輸出接口輸入輸出

44、接口內(nèi)存貯器內(nèi)存貯器運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器外存儲器外存儲器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備存儲器存儲器ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)總線（總線（BusBus）連接計(jì)算機(jī)各部分進(jìn)行信息傳送的一組公共傳輸線。連接計(jì)算機(jī)各部分進(jìn)行信息傳送的一組公共傳輸線?？偩€可理解為是由并行線路組成的總線可理解為是由并行線路組成的“高速公路高速公路” ，是傳送字節(jié)所需要的通道是傳送字節(jié)所需要的通道?？刂破骱瓦\(yùn)算器以及計(jì)?？刂破骱瓦\(yùn)算器以及計(jì)算機(jī)內(nèi)的所有部件都是通過總線連接的。算機(jī)內(nèi)的所有部件都是通過總線連接的。 ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程

45、導(dǎo)論 2011)ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)總線分為內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線系統(tǒng)總線分為內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線系統(tǒng)總線包括：總線包括：內(nèi)部總線：內(nèi)部總線：指芯片內(nèi)部連接各元件的總線指芯片內(nèi)部連接各元件的總線 系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線：指連接指連接CPU、存儲器和各種、存儲器和各種I/O模塊模塊等主要部件的總線，分為地址、數(shù)據(jù)、控制總線。等主要部件的總線，分為地址、數(shù)據(jù)、控制總線。 外部總線：外部總線：是微機(jī)是微機(jī)CPU和外部設(shè)備之間的總線和外部設(shè)備之間的總線ShanXi

46、University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)系統(tǒng)總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線系統(tǒng)總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線地址總線（地址總線（Address Bus，AB）用于給出源數(shù)據(jù)或目的數(shù)據(jù)所在主存單元或用于給出源數(shù)據(jù)或目的數(shù)據(jù)所在主存單元或I/O端口的地址端口的地址是單向傳送：只能從是單向傳送：只能從CPU傳向外部存儲器或傳向外部存儲器或IO端口端口 數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（Data Bus，DB）用于用于CPU 與主存儲器、與主存儲器、CPU 與與I/O 接口之間傳送信息。接口之間傳送信息。數(shù)據(jù)總線的寬度決定每次能同時傳輸信息的位數(shù)。是決定數(shù)據(jù)總線的寬度決定每次能同時傳

47、輸信息的位數(shù)。是決定計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)。計(jì)算機(jī)性能的主要指標(biāo)。計(jì)算機(jī)總線的寬度等于計(jì)算機(jī)的字長計(jì)算機(jī)總線的寬度等于計(jì)算機(jī)的字長。目前，微型計(jì)算機(jī)。目前，微型計(jì)算機(jī)采用的數(shù)據(jù)總線有采用的數(shù)據(jù)總線有16位、位、32位、位、64位等幾種類型。位等幾種類型。 具有雙向傳送功能具有雙向傳送功能:CPU 存儲器或存儲器或I/OShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)系統(tǒng)總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線系統(tǒng)總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線控制總線（控制總線（Control Bus，CB）控制總線用來傳送控制信號和時序信號?？刂瓶偩€用來傳送控制信號和時序信號?？刂菩?/p>

48、號中，有的是微處理器送往存儲器和控制信號中，有的是微處理器送往存儲器和IO接口接口電路的，如讀寫信號，片選信號、中斷響應(yīng)信號等；電路的，如讀寫信號，片選信號、中斷響應(yīng)信號等；也有是其它部件反饋給也有是其它部件反饋給CPU的，比如：中斷申請信號、的，比如：中斷申請信號、復(fù)位信號、總線請求信號、限備就緒信號等。因此，復(fù)位信號、總線請求信號、限備就緒信號等。因此，控制總線的傳送方向由具體控制信號而定，一般是雙控制總線的傳送方向由具體控制信號而定，一般是雙向的。向的。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)系統(tǒng)總線的性能指標(biāo)：系統(tǒng)總線的性能指標(biāo)： 總線的帶寬總線的帶寬

49、：指的是單位時間內(nèi)總線上可傳送：指的是單位時間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量。的數(shù)據(jù)量?？偩€的位寬：總線的位寬：指總線能同時傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。指總線能同時傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。總線的工作頻率總線的工作頻率：工作頻率越高，總線工作速：工作頻率越高，總線工作速度越快，總線帶寬越寬。度越快，總線帶寬越寬?？偩€帶寬總線帶寬=總線位寬總線位寬/8總線工作頻率總線工作頻率MB/sShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)為了使計(jì)算機(jī)產(chǎn)品成為全國范圍內(nèi)即插即用的工業(yè)化組為了使計(jì)算機(jī)產(chǎn)品成為全國范圍內(nèi)即插即用的工業(yè)化組裝件，確保外設(shè)能與任一新計(jì)算機(jī)相聯(lián)，近幾十年來計(jì)裝件，確保外

50、設(shè)能與任一新計(jì)算機(jī)相聯(lián)，近幾十年來計(jì)算機(jī)工業(yè)界制定了許多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線。算機(jī)工業(yè)界制定了許多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線。a、機(jī)械結(jié)構(gòu)、尺寸、引腳的分布位置；、機(jī)械結(jié)構(gòu)、尺寸、引腳的分布位置； b、數(shù)據(jù)線、地址線的寬度，傳送規(guī)模；、數(shù)據(jù)線、地址線的寬度，傳送規(guī)模； c、總線主設(shè)備數(shù)；、總線主設(shè)備數(shù)； d、定時控制方式，同步，異步，半同步、定時控制方式，同步，異步，半同步 系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)：ISA、EISE、VESA、PCI、USB、AGPShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)總線標(biāo)準(zhǔn)：總線標(biāo)準(zhǔn)：PCIPCI（Peripheral Component Periph

51、eral Component InterconnectInterconnect，外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)），外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)）它是目前個人電腦中使用最為廣泛的接口，幾它是目前個人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。 從總線數(shù)據(jù)寬度上看，從總線數(shù)據(jù)寬度上看，PCIPCI總線有總線有32bit32bit、64bit64bit之分；從總線速度上分，有之分；從總線速度上分，有33MHz33MHz、66MHz66MHz兩種。兩種。目前流行的是目前流行的是32bit 33MHz32bit 33MHz，最高可以達(dá)到，最高可以達(dá)到64bit 133MHz64

52、bit 133MHz，可得到超過，可得到超過1GB/s1GB/s的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸速率。速率。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)總線訪問總線訪問CPU通過總線訪問主存或外設(shè)，稱為總線訪問或總線操通過總線訪問主存或外設(shè)，稱為總線訪問或總線操作。作。CPU的動作不外乎內(nèi)部操作和總線操作兩種。的動作不外乎內(nèi)部操作和總線操作兩種。 CPU內(nèi)部操作并不需要通過總線，非?？?。內(nèi)部操作并不需要通過總線，非?？?。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)2.3.1 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件2.3.2 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件ShanXi Univers

53、ity (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)能指揮計(jì)算機(jī)工作的程序與程序運(yùn)行時所需要的能指揮計(jì)算機(jī)工作的程序與程序運(yùn)行時所需要的數(shù)據(jù)，以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文字說明和數(shù)據(jù)，以及與這些程序和數(shù)據(jù)有關(guān)的文字說明和圖表資料。圖表資料。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它與硬件息軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，它與硬件息息相關(guān)，缺少了任何一個，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都不能發(fā)息相關(guān)，缺少了任何一個，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都不能發(fā)揮其作用。揮其作用。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)(1)、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件(2)、應(yīng)用軟件：又稱為應(yīng)用程序，它是用戶、應(yīng)用軟件：又稱為應(yīng)用程序，它是用戶

54、在各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域在各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)具體的任務(wù)需要根據(jù)具體的任務(wù)需要所開發(fā)編制的各種程序。所開發(fā)編制的各種程序。如信息管理軟件、文字處理軟件、圖形軟件、如信息管理軟件、文字處理軟件、圖形軟件、工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動控制程序、工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動控制程序、企業(yè)管理程序、科學(xué)計(jì)算程序等。企業(yè)管理程序、科學(xué)計(jì)算程序等。ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)系統(tǒng)軟件是指管理、調(diào)度、監(jiān)視和維護(hù)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)軟件是指管理、調(diào)度、監(jiān)視和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件資源的程序集合，使系統(tǒng)資源得到合理統(tǒng)軟硬件資源的程序集合，使系統(tǒng)資源得到合理調(diào)度，確保高效率運(yùn)行。調(diào)度，確保高效率運(yùn)行。常用的系統(tǒng)軟件有：常用的系統(tǒng)軟件有：（1）操作系統(tǒng)）操作系統(tǒng)（2）語言處理程序）語言處理程序（3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（4）服務(wù)性程序）服務(wù)性程序（5）網(wǎng)絡(luò)管理軟件）網(wǎng)絡(luò)管理軟件ShanXi University (軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論 2011)操作系統(tǒng)（操作系統(tǒng)（Operating System）功能功能管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種軟、硬件資源，使其被管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種軟、硬件資源，使其被高效使用高效使用；為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和用戶之間提供接口，為用戶為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和用戶之間提供接口，為用戶提提供方便供