第一章 計算機系統(tǒng)概論

1計算機組成與結(jié)構(gòu)陳自紅2概述計算機組成：主要指計算機硬件的具體實現(xiàn)方式及工作原理從三方面掌握本課程內(nèi)容硬件結(jié)構(gòu)：從物理上、邏輯上掌握計算機各部件和器件的構(gòu)成和作用實現(xiàn)方式：硬件聯(lián)接形式和內(nèi)部處理方式（如控制器、運算器的實現(xiàn)方式等）工作原理：計算機各部分內(nèi)部工作過程3本課程的重要地位

本課程是計算機及相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課，對后續(xù)課程（操作系統(tǒng)、接口與通信等）的學習十分重要?？佳斜乜颊n程。通過課程的學習主要掌握以下內(nèi)容

本課程主要講授單處理機系統(tǒng)的組成及工作原理。分析和說明計算機由哪些功能部件組成（結(jié)構(gòu)），各功能部件在整機中的作用，以及它們?nèi)绾瓮瓿筛髯运峙涞娜蝿眨üぷ髟恚?。學習難點 內(nèi)容較多、結(jié)構(gòu)復雜、要有數(shù)字邏輯的基礎(chǔ)學習思路（方法） 分析結(jié)構(gòu)、弄清原理、多做練習4

主要內(nèi)容計算機系統(tǒng)概述（計算機基礎(chǔ)、基本概念）運算方法和運算器（計算機中數(shù)據(jù)的表示和編碼：包括數(shù)值、非數(shù)值數(shù)據(jù)，整數(shù)、小數(shù)，漢字，校驗碼等。計算機中運算方法：定點運算、浮點運算、邏輯運算。運算器及實現(xiàn))內(nèi)部存儲器(存儲器芯片的結(jié)構(gòu)與工作原理，存儲器的組織與連接，高速存儲器、ＣＡＣＨＥ等)指令系統(tǒng)（指令格式、尋址方式、典型指令）中央處理器（CPU的組成及工作原理，控制器的實現(xiàn)，ＣＰＵ實現(xiàn)技術(shù)）總線系統(tǒng)（總線概念、總線技術(shù)）外圍設備（典型外圍設備基本工作原理）輸入輸出系統(tǒng)（輸入輸出控制方式）操作系統(tǒng)支持(調(diào)度，存儲管理，虛擬存儲器等)5第一章計算機系統(tǒng)概論第一節(jié)計算機分類 電子計算機從總體上來說分為兩大類:電子模擬計算機和電子數(shù)字計算機。電子模擬計算機的特點是數(shù)值由連續(xù)量來表示,運算過程也是連續(xù)的。電子數(shù)字計算機的主要特點是按位運算,并且不連續(xù)地跳動計算。6數(shù)字計算機又可分為專用計算機和通用計算機。專用和通用是根據(jù)計算機的效率、速度、價格、運行的經(jīng)濟性和適應性來劃分的。專用機是最有效、最經(jīng)濟和最快速的計算機,它是針對某一任務設計的計算機,但是它的適應性很差。通用機適應性很大,但是犧牲了效率、速度和經(jīng)濟性。通用計算機又分巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機和單片機六類。它們的區(qū)別在于體積、簡易性、功率損耗、性能指標、數(shù)據(jù)存儲容量、指令系統(tǒng)規(guī)模和機器價格。

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第二節(jié)計算機的發(fā)展1、計算機五代變化2、半導體存儲器芯片的發(fā)展3、微處理器的發(fā)展4、計算機體系結(jié)構(gòu)的變化 計算機體系結(jié)構(gòu)是在馮?諾依曼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，圍繞提高速度、提高字長、擴大存儲容量、降低成本、提高系統(tǒng)可靠性和方便使用等諸方面，通過新器件和新軟件提高計算機性能。 體系結(jié)構(gòu)上，從指令系統(tǒng)、微程序設計、流水線結(jié)構(gòu)、多級存儲器體系結(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)等方面的形成和發(fā)展。體系結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢：網(wǎng)絡化、智能化、模塊化、多媒體應用。8第三節(jié)計算機的硬件一、數(shù)字計算機硬件的組成硬件：指計算機中的電子線路和物理裝置。 計算機硬件由五大部分組成：即運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備。運算器進行數(shù)據(jù)處理或信息加工包括各種算術(shù)運算、邏輯運算和判斷處理存儲器存放程序和數(shù)據(jù)程序是計算機進行各種操作和控制的依據(jù)數(shù)據(jù)是計算機進行操作的對象計算機中存放的程序和數(shù)據(jù)都是二進制形式的9控制器控制計算機各部分自動協(xié)調(diào)的工作，完成的工作是從內(nèi)存中讀取指令，分析和解釋指令，然后按指令的要求發(fā)出操作命令，控制計算機各部分自動協(xié)調(diào)的工作。 簡單程序 指令形式 控制器的基本任務 指令流和數(shù)據(jù)流馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計算機的主要特征是：采用存儲程序和數(shù)據(jù)，由指令流來控制計算機的操作。輸入設備輸入信息到計算機中的設備輸出設備從計算機中輸出信息的設備10第四節(jié)計算機軟件一、軟件的組成與分類

計算機中的各種程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)文檔構(gòu)成計算機的軟件系統(tǒng)。計算機的軟件一般分為兩大類：系統(tǒng)軟件：便于計算機使用的系統(tǒng)管理程序(包括操作系統(tǒng)、語言處理、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等）應用軟件：針對用戶具體實際應用的程序11二、軟件的發(fā)展目的程序匯編程序源程序編譯程序操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

12第四節(jié) 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

一、多級組成的計算機系統(tǒng)微程序設計級一般機器級操作系統(tǒng)級匯編語言級高級語言級二、軟件與硬件的邏輯等價性1