計(jì)算機(jī)組成原理(唐朔飛)-

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第1篇概述§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語§1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成§1.4計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)§1.5計(jì)算機(jī)工作過程§1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1.3.1區(qū)別概念處理器計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)算器、控制器、寄存器構(gòu)成的大規(guī)模集成電路—CPU微機(jī)硬件+軟件系統(tǒng)CPU為核心，配以I/O接口、內(nèi)存、外部設(shè)備、電源、機(jī)箱等硬件整體計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)——程序員所見到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性概念性的結(jié)構(gòu)與功能特性（指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)類型、尋址技術(shù)、I/O機(jī)理）計(jì)算機(jī)組成——實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性，（具體指令的實(shí)現(xiàn)）有無乘法指令如何實(shí)現(xiàn)乘法指令1.3.1區(qū)別概念1.3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)BarehardwareMicroprogrammingOperatingsystemCompilersassembler用編譯程序翻譯成匯編語言程序用匯編程序翻譯成機(jī)器語言程序用機(jī)器語言來解釋操作系統(tǒng)用微指令解釋機(jī)器指令由硬件直接執(zhí)行微指令1.計(jì)算機(jī)由五大部件組成2.指令和數(shù)據(jù)以同等地位存于存儲(chǔ)器，可按地址尋訪3.指令和數(shù)據(jù)用二進(jìn)制表示4.指令由操作碼和地址碼組成5.存儲(chǔ)程序6.以運(yùn)算器為中心1.3.3馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)§1.3.4現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成微機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機(jī)外設(shè)CPU運(yùn)算器控制器寄存器I/O接口內(nèi)部存儲(chǔ)器（主存）外部存儲(chǔ)器（輔存）I/O設(shè)備電源系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)語言處理程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通用軟件專業(yè)軟件現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件介紹現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件介紹ISA插槽PCI插槽AGP插槽北橋芯片組南橋芯片組內(nèi)存插槽CPU插槽IDE接口軟驅(qū)接口并口連接器串口連接器ROMBIOS鼠標(biāo)鍵盤USB接口主板電源插座現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)介紹主板現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)介紹外設(shè)\內(nèi)存現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)介紹顯卡\聲卡1、運(yùn)算器名稱：算術(shù)邏輯單元ArichmrticLogicUnit功能：算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位移、循環(huán)部件：ACC、ALU2、控制器功能：按照程序邏輯要求，控制程序中指令的執(zhí)行順序；根據(jù)指令寄存器中的指令碼控制每條指令的執(zhí)行過程。部件：程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、時(shí)序電路功能：暫時(shí)存儲(chǔ)CPU執(zhí)行程序時(shí)的常用數(shù)據(jù)、地址，減少CPU與外部的數(shù)據(jù)交換，加快CPU運(yùn)行速度。部件：MQXMDRMAR3、寄存器組總線AB、DB、CB為一組導(dǎo)線，完成地址、數(shù)據(jù)、控制信息傳輸微機(jī)的存儲(chǔ)和記憶裝置，用以存放數(shù)據(jù)和程序分類內(nèi)部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器硬盤光盤軟盤優(yōu)盤輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)，攝像頭、掃描儀、觸摸屏、MIC等

（指將原始信息，如數(shù)據(jù)、程序、控制命令等轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的信息，并存入計(jì)算機(jī)內(nèi)存的設(shè)備。）輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀等

（將存儲(chǔ)在內(nèi)存中的處理結(jié)果或其它信息，以能為人所接受的或能為其它計(jì)算機(jī)接受的形式輸出。）輸入/輸出設(shè)備：移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)、通訊設(shè)備等細(xì)化的計(jì)算機(jī)硬件框圖CPUI/O分類：軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)*語言處理程序*數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通用軟件*專業(yè)軟件*對(duì)計(jì)算機(jī)本身進(jìn)行操作和管理，提供給用戶操作環(huán)境和軟件運(yùn)行環(huán)境。核心軟件，管理計(jì)算機(jī)全部軟件和硬件資源，組織計(jì)算機(jī)各部分協(xié)調(diào)工作，提供用戶操作界面的運(yùn)行平臺(tái)。匯編程序解釋程序編譯程序軟件：是程序、數(shù)據(jù)和相關(guān)文檔的集合，是微機(jī)的靈魂，它存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，不磨損、不消耗、需升級(jí)、可移植。單用戶操作系統(tǒng)——單用戶、多任務(wù)，如Windows批處理操作系統(tǒng)——以相同的作業(yè)為處理對(duì)象分時(shí)操作系統(tǒng)——多用戶系統(tǒng)，如Unix、VMS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)——工業(yè)生產(chǎn)控制、數(shù)據(jù)處理，RDOS網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)——網(wǎng)絡(luò)配置、通訊、安全，WinNT分布式操作系統(tǒng)——分布式計(jì)算機(jī)，MDS、CDCS軟件之操作系統(tǒng)目前常用：DOS、Windows、Unix、Linux、Vista分類：軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)*語言處理程序*數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通用軟件*專業(yè)軟件*

計(jì)算機(jī)語言分為機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言，語言處理程序負(fù)責(zé)將這些語言編寫的程序翻譯為計(jì)算機(jī)能讀懂的語言，并將計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果翻譯為相應(yīng)的人們能理解的語言程序。匯編程序解釋程序編譯程序計(jì)算機(jī)語言包括：機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言語言機(jī)器語言匯編語言高級(jí)語言發(fā)展第一代第二代第三代編程對(duì)象面向機(jī)器面向機(jī)器面向“過程”語句元素由“0”、“1”構(gòu)成用助記符編程用語言按照語法規(guī)則編寫，如BASIC運(yùn)行條件機(jī)器直接理解運(yùn)行需要“匯編器”翻譯為機(jī)器語言才能執(zhí)行需要“解釋器”翻譯為目標(biāo)指令，再由“編譯器”翻譯為機(jī)器語言特點(diǎn)難學(xué)、難記、難讀、難改，占內(nèi)存少，速度快可讀性、可記憶性好，效率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)易學(xué)、易懂，程序容量大，速度慢例子1011000000010000000001000000010101000100000011000000000MOVAL，16ADDAL，4MOVADDR6，ALC++語言ADDR6=16+4例子*把16送到AL；把4與AL相加，和存儲(chǔ)在AL中；把AL中的數(shù)據(jù)送到地址6中。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)處理器高級(jí)語言匯編語言機(jī)器語言計(jì)算機(jī)語言處理程序?qū)?yīng)的編程硬件關(guān)系圖FORTRAN科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算PASCAL結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)C＋＋面向?qū)ο驤ava適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境分類：軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)*語言處理程序*數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通用軟件*專業(yè)軟件*匯編程序解釋程序編譯程序軟件種類非常豐富日新月異服務(wù)軟件、殺毒軟件、游戲軟件、管理軟件、網(wǎng)絡(luò)軟件、作圖軟件、音樂軟件……結(jié)論：硬件是各種有形電子元件、設(shè)備組成的實(shí)體；軟件便于發(fā)揮硬件功能，提高機(jī)器效率的無形程序集合。前者是后者的物質(zhì)基礎(chǔ)，后者是前者的靈魂，相輔相成，互相促進(jìn)，是不可分割的統(tǒng)一體。小結(jié)6、理解各種計(jì)算機(jī)語言的特點(diǎn)1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2、理解馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)4、理解CPU內(nèi)部控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器的各部件的關(guān)系和功能5、了解計(jì)算機(jī)軟件的分類§1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成3、掌握現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

第1篇概述§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語§1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成§1.4計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)§1.5計(jì)算機(jī)工作過程§1.4計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)指計(jì)算機(jī)能直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)機(jī)器字長用bit為單位，有8位、16位、32位、64位，為字節(jié)的倍數(shù)字長決定著計(jì)算機(jī)運(yùn)算的精度、速度、造價(jià)1、機(jī)器字長2、運(yùn)算速度主頻吉普森法MIPS每秒百萬條指令CPI執(zhí)行一條指令的時(shí)鐘周期數(shù)FLOPS每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)

第1篇概述§1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史§1.2計(jì)算機(jī)常用術(shù)語§1.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成§1.4計(jì)算機(jī)性