第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論(giln)第一頁(yè)，共30頁(yè)。第1頁(yè)/共29頁(yè)第二頁(yè)，共30頁(yè)。第3頁(yè)nn計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)第2頁(yè)/共29頁(yè)第三頁(yè)，共30頁(yè)。第4頁(yè)數(shù)字計(jì)算(j sun)機(jī)可進(jìn)一步分為：專用計(jì)算(j sun)機(jī)通用計(jì)算(j sun)機(jī)可分：巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和單片機(jī)六類它們的區(qū)別在于體積、簡(jiǎn)易性、功率損耗、性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量、指令系統(tǒng)規(guī)模和機(jī)器價(jià)格。第3頁(yè)/共29頁(yè)第四頁(yè)，共30頁(yè)。第5頁(yè)第4頁(yè)/共29頁(yè)第五頁(yè)，共30頁(yè)。第6頁(yè)際意義的問(wèn)題。用人工計(jì)算不一定能選出最佳方案的問(wèn)題。2自動(dòng)控制用計(jì)算機(jī)控制各種加工機(jī)床，不僅可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)

2、度(lodng qind)，而且生產(chǎn)效率高，加工精度高。還可以用一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)控制很多臺(tái)設(shè)備組成的生產(chǎn)線，還可以控制一個(gè)車間以至整個(gè)工廠的生產(chǎn)，其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效果更為顯著?！坝?jì)算機(jī)是提高生產(chǎn)力最簡(jiǎn)便的辦法” 。第5頁(yè)/共29頁(yè)第六頁(yè)，共30頁(yè)。第7頁(yè)商業(yè)業(yè)務(wù)、銀行業(yè)務(wù)、郵政業(yè)務(wù)等等方面。 (2)管理應(yīng)用企業(yè)管理、物資管理、資料圖書管理、人事管理、業(yè)務(wù)管理等等領(lǐng)域。5教育和衛(wèi)生6家用電器7人工智能第6頁(yè)/共29頁(yè)第七頁(yè)，共30頁(yè)。第8頁(yè)第7頁(yè)/共29頁(yè)第八頁(yè)，共30頁(yè)。第9頁(yè)適配器與輸入輸出設(shè)備第8頁(yè)/共29頁(yè)第九頁(yè)，共30頁(yè)。第10頁(yè)起來(lái)。目前采用半導(dǎo)體器件為內(nèi)存儲(chǔ)器。通常，在存儲(chǔ)器中把保存一

3、個(gè)數(shù)的若干個(gè)觸發(fā)器稱為一個(gè)存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)器是由許多存儲(chǔ)單元組成的。每個(gè)存儲(chǔ)單元都有編號(hào)，稱為地址。存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)稱為存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量， 用單位KB、MB來(lái)表示。第9頁(yè)/共29頁(yè)第十頁(yè)，共30頁(yè)。第11頁(yè)每一個(gè)基本操作就叫做一條指令，而解算某一問(wèn)題的一串指令序列，叫做該問(wèn)題的計(jì)算程序，簡(jiǎn)稱為程序。(2)指令的形式指令的內(nèi)容由兩部分組成：操作碼：操作的性質(zhì)地址碼：操作數(shù)的地址。指令的形式如下：第10頁(yè)/共29頁(yè)第十一頁(yè)，共30頁(yè)。第12頁(yè)基本指令，從而構(gòu)成了這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)不僅是硬件設(shè)計(jì)的依據(jù)，而且(r qi)是軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。因此，指令系統(tǒng)是衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)重要標(biāo)志。

4、第11頁(yè)/共29頁(yè)第十二頁(yè)，共30頁(yè)。第13頁(yè)而把執(zhí)行指令的一段時(shí)間叫做執(zhí)行周期。因此，控制器反復(fù)交替地處在取指周期與執(zhí)行周期之中。每取出一條指令，控制器中的指令計(jì)數(shù)器就加1，從而為取下一條指令做好準(zhǔn)備。在早期(zoq)的計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)中，通常把運(yùn)算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡(jiǎn)稱CPU。CPU與存儲(chǔ)器被稱為主機(jī)。第12頁(yè)/共29頁(yè)第十三頁(yè)，共30頁(yè)。第14頁(yè)機(jī)的字長(zhǎng)可以達(dá)到64位。計(jì)算機(jī)字既可以代表指令，也可以代表數(shù)據(jù)。如果某字代表要處理的數(shù)據(jù)，則稱為數(shù)據(jù)字如果某字為一條指令，則稱為指令字取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，它流向控制器；執(zhí)行周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向

5、運(yùn)算器。某些指令進(jìn)行過(guò)程中需要兩次訪問(wèn)內(nèi)存，一次是取指令，另一次是取數(shù)據(jù)，第13頁(yè)/共29頁(yè)第十四頁(yè)，共30頁(yè)。第15頁(yè)信息形式。適配器的作用相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)換器。計(jì)算機(jī)的輸入輸出設(shè)備通常稱為外圍設(shè)備。它們通過(guò)適配器部件與主機(jī)相聯(lián)系。作用：可以保證外圍設(shè)備用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)特性所要求的形式發(fā)送(f sn)或接收信息。總線是多個(gè)系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。借助系統(tǒng)總線，計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)部件之間實(shí)現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。第14頁(yè)/共29頁(yè)第十五頁(yè)，共30頁(yè)。第16頁(yè)第15頁(yè)/共29頁(yè)第十六頁(yè)，共30頁(yè)。第17頁(yè)計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度一般為每秒幾千次至幾萬(wàn)次，體積龐大，成本很高，可靠性較低。在此期間，

6、形成了計(jì)算機(jī)的基本體系，確定了程序設(shè)計(jì)的基本方法，“數(shù)據(jù)處理機(jī)”開始得到應(yīng)用。第二代為1958年開始的晶體管計(jì)算機(jī)。運(yùn)算速度提高到幾萬(wàn)次至幾十萬(wàn)次，可靠性提高，體積縮小，成本降低。在此期間，“工業(yè)控制機(jī)”開始得到應(yīng)用。第三代為1965年開始的中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)?？煽啃赃M(jìn)一步提高，體積進(jìn)一步縮小，成本進(jìn)一步下降，運(yùn)算速度提高到幾十萬(wàn)次至幾百萬(wàn)次。在此期間形成機(jī)種多樣化，生產(chǎn)系列化，使用系統(tǒng)化，“小型計(jì)算機(jī)”開始出現(xiàn)。第16頁(yè)/共29頁(yè)第十七頁(yè)，共30頁(yè)。第18頁(yè)億次。n由一片巨大(jd)規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的“單片計(jì)算機(jī)”開始出現(xiàn)。n50多年來(lái)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展過(guò)程，是在馮諾依曼型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上

7、，圍繞如何提高速度、擴(kuò)大存儲(chǔ)容量、降低成本、提高系統(tǒng)可靠性和方便用戶使用為目的，不斷采用新的器件和研制新的軟件的過(guò)程。n就系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身來(lái)說(shuō)，主要是指令系統(tǒng)、微程序設(shè)計(jì)、流水線結(jié)構(gòu)、多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)、輸入輸出體系結(jié)構(gòu)、并行體系結(jié)構(gòu)、分布式體系結(jié)構(gòu)、多媒體體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的形成和發(fā)展。第17頁(yè)/共29頁(yè)第十八頁(yè)，共30頁(yè)。第19頁(yè)信為中心的體系結(jié)構(gòu)。n(2) 計(jì)算機(jī)從數(shù)值計(jì)算為主過(guò)渡到知識(shí)推理為主，從而使計(jì)算機(jī)進(jìn)入知識(shí)處理階段(jidun)。n(3) 模塊化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。n(4)多媒體技術(shù)帶來(lái)的微處理器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信等方面的重大變革。第18頁(yè)/共29頁(yè)第十九頁(yè)，共30頁(yè)。

8、第20頁(yè)它包括以下四類：(1)各種服務(wù)性程序，如診斷程序、排錯(cuò)程序、練習(xí)程序等；(2)語(yǔ)言程序，如匯編程序、編譯程序、解釋程序等；(3)操作系統(tǒng)；(4)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。應(yīng)用程序應(yīng)用程序是用戶利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決某些問(wèn)題而編制的程序。如工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動(dòng)控制程序、企業(yè)管理程序、情報(bào)檢索(qn bo jin su)程序、科學(xué)計(jì)算程序等等。第19頁(yè)/共29頁(yè)第二十頁(yè)，共30頁(yè)。第21頁(yè)編譯系統(tǒng)：編譯程序及運(yùn)行系統(tǒng)解釋系統(tǒng)：逐一解釋并計(jì)算。操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DB、DBMS）.第20頁(yè)/共29頁(yè)第二十一頁(yè)，共30頁(yè)。第22頁(yè)它通常由五個(gè)以上不同(b tn)的級(jí)組成，每一級(jí)都能進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，如

9、圖所示。第21頁(yè)/共29頁(yè)第二十二頁(yè)，共30頁(yè)。第23頁(yè)n也稱為混合級(jí)。n操作系統(tǒng)由機(jī)器指令和廣義指令組成。n廣義指令是操作系統(tǒng)定義和解釋的軟件指令。n第四級(jí)是匯編語(yǔ)言級(jí)。n它給程序人員提供一種符號(hào)形式語(yǔ)言，以減少程序編寫的復(fù)雜性。n由匯編程序支持和執(zhí)行。n如果應(yīng)用程序不采用匯編語(yǔ)言編寫，則這一級(jí)可以不要。n第五級(jí)是高級(jí)語(yǔ)言級(jí)。n面向用戶的，為方便用戶編寫應(yīng)用程序而設(shè)置的。n由各種高級(jí)語(yǔ)言編譯程序支持和執(zhí)行。第22頁(yè)/共29頁(yè)第二十三頁(yè)，共30頁(yè)。第24頁(yè)和解釋容易。n第四、五兩級(jí)編寫程序所采用的語(yǔ)言是符號(hào)語(yǔ)言，用英文字母和符號(hào)來(lái)表示程序，便于大多數(shù)不了解硬件的人們使用計(jì)算機(jī)。第23頁(yè)/共29

10、頁(yè)第二十四頁(yè)，共30頁(yè)。第25頁(yè)第24頁(yè)/共29頁(yè)第二十五頁(yè)，共30頁(yè)。第26頁(yè)第25頁(yè)/共29頁(yè)第二十六頁(yè)，共30頁(yè)。第27頁(yè)件完成，也可以由軟件來(lái)完成。對(duì)于某一機(jī)器功能采用硬件方案還是軟件方案，取決于器件價(jià)格、速度、可靠性、存儲(chǔ)容量、變更周期等因素。就目前而言，一些計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是，把原來(lái)明顯地在一般機(jī)器級(jí)通過(guò)編制程序?qū)崿F(xiàn)的操作，如整數(shù)乘除法指令、浮點(diǎn)運(yùn)算指令、處理字符串指令等等，改為直接由硬件完成。現(xiàn)在已經(jīng)可以把許多復(fù)雜的、常用的程序制作成所謂固件。就它的功能來(lái)說(shuō)，是軟件，但從形態(tài)來(lái)說(shuō)，又是硬件。隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，傳統(tǒng)的軟件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。第26頁(yè)/共29頁(yè)第二十七頁(yè)，共30頁(yè)。第28頁(yè)n遞減。n計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍包括：n科學(xué)計(jì)算、 自動(dòng)控制、測(cè)量與測(cè)試(csh)、信息處理、教育衛(wèi)生、家用電器、人工智能等領(lǐng)域等等。n計(jì)算機(jī)的硬件是由有形的電子器件等構(gòu)成的，包括：n運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、適配器、輸入輸出設(shè)備。n運(yùn)算器和控制器稱為CPUnCPU和存儲(chǔ)器稱為主機(jī)。第27頁(yè)/共29頁(yè)第二十八頁(yè)，共30頁(yè)。第29頁(yè)n(1)各種服務(wù)性程序，(2)語(yǔ)言(yyn)類程序，(3)操作系統(tǒng)，(4)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。n應(yīng)用程序是針對(duì)某一應(yīng)用課題領(lǐng)域開發(fā)的軟件。n計(jì)算機(jī)系統(tǒng)