[工学]第1章 计算机系统概述---计算机组成原理第四版 白中英主编课件

微机原理及应用,主讲人 许峰,计算机组成原理,主讲:,许峰,E-mail：,2,基本描述,课程名称：计算机组成原理 课程英文名称：Principles of Computer Organization 课程性质：计算机科学与技术专业必修的核心专业基础课 先修课程：计算机导论、数字逻辑设计、汇编语言程序设计 后续课程：计算机接口技术、计算机系统结构、操作系统等,3,前言（一）,主要内容：重点讲解简单、完整、单台计算机的基本组成原理和内部运行机制，包括各大部件的工作原理、逻辑实现、设计方法及各部件互连构成整机的技术。,课程性质：专业必修课，核心课，是前续数电等基础课和后续操作系统等专业课的桥梁，起着承上启下的作用。,4,重点：计算机几大部件（存储器、运算器、控制器、输入输出系统及总线）的内部结构、组织方式和工作原理，以及部件和单元电路的设计思想。,难点：如何以控制流和数据流为主线，将计算机各大部件联系起来，建立整机概念。如CPU与存储器、CPU和I/O、存储器与I/O之间的逻辑关系，控制器如何控制每一条指令的执行过程，控制单元的设计思想和实现方案等。,课程内容,5,教学定位,计算机组成原理是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要专业基础课，在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用。学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。该课程为今后学习接口技术、计算机系统结构、嵌入式系统、操作系统、计算机网络等后续课程，全面培养学生计算机软硬件系统认识、设计与创新能力奠定良好的基础。,6,前言（二）,特点：本课程教学过程中，强调学习理论知识和增长科研与开创性工作的能力；强调理解硬件与软件的协调与实现的思路。,目标：掌握计算机的硬件系统的基本组成原理和简单的设计技术。,7,内容安排（总体）,主要内容： 1） 数据运算与运算器部件 2） 指令系统与控制器部件 3） 层次结构的存储器系统 4） 输入、输出系统与设备,8,内容安排（第一章）,计算机系统概论 从计算机的发展过程中介绍计算机的分类及应用； 通过一个程序的设计、运行介绍计算机系统的组成：软件和硬件组成，详细介绍软件的各种分类和硬件组成的各部分的功能及一些基本概念； 计算机系统的功能和层次结构。 目的：对计算机系统建立一个整体的、粗略的概念,9,内容安排（第二章）,运算方法和运算器 计算机中数据和文字的表示方法：定点、浮点数，码制，字符和字符串，汉字的表示，校验码 定点加法、减法运算及其实现 定点乘法、除法运算及其实现 定点运算器的组成 浮点运算方法和浮点运算器 重点： 运算中的数据表示及各种运算方法及其实现思想,10,内容安排（第三章）,存储系统 介绍存储器的分类、存储系统的分级结构、主存的性能指标； 简单介绍半导体存储器芯片的构成、工作原理及外部特性，重点介绍存储器扩展技术； 简单介绍提高存储速度的几种技术，重点介绍高速缓存（cache）、虚拟存储的工作原理和实现技术。,11,内容安排（第四章）,指令系统 简单介绍指令系统的发展与性能要求； 介绍指令的一般格式：操作码、操作数及指令长度； 重点介绍指令和数据的寻址方式； 简单介绍常用两种堆栈结构：串联堆栈和存储器堆栈及其操作； 简单介绍典型指令系统中指令的分类及常用指令。,12,内容安排（第五章）,中央处理器 介绍CPU的功能和组成； 通过具体例子介绍指令周期的概念，深入了解指令的执行过程； 简单介绍时序产生器和控制方式； 重点介绍微程序控制器的原理和设计技术 简单介绍几种CPU实现技术：流水CPU、RISC CPU、多媒体CPU,13,内容安排（第六章）,总线系统 介绍总线的概念和结构形态及其对系统性能的影响； 简单介绍接口的基本概念 重点介绍总线的仲裁、定时和数据传送模式 简单介绍几种典型总线,14,内容安排（第七章）,外围设备 简单介绍外围设备的一般功能和分类； 重点介绍CRT显示器、打印设备、硬盘等外围设备的一般原理。,15,内容安排（第八章）,输入输出系统 介绍输入输出的一般概念； 介绍几种信息交换的方式： 程序中断方式 DMA方式,16,教学体会,抽象：,散：,薄机型：,17,学生反应,1 难 2越看问题越多 3 不知考什么 4 输入、输出系统与设备,18,如何学好这门课给同学们提几点建议: 课程特点： 学习计算机硬件、软件的工作原理与相关知识。 课程特点:理论联系实际非常紧密的课程, 课程内容更新极快。 观念转变（教师角色、学生地位的转变）: 教师角色的转变： 教师从原来以教师为中心的“讲解者”的角色转化为学生学习的指导者、学生活动的导演者的角色。 学生地位的转变: 学生由原来单纯听讲、接受灌输的被动地位转化为：有机的主动参与、发现、探究的主体地位 ;,19,媒体作用、教学过程的转变: 媒体作用的转变： 教学媒体由教师的讲解工具转化为学生的认知工具 ; 教学过程的转变: 教学过程由传统的逻辑分析或逻辑综合 ,讲解说明式的过程转变为： 以意义建构理论指导下的教学过程 , 并通过意义建构形成自己的知识结构， 从而获得知识 ,掌握知识。,20,抓住教学过程中的3个环节 上课时要主动参与、发现、探究 将上课时的多媒体教案从教师手中转化为自己的认知工具 ，主动参与、发现、探究； 课堂上会布置自学内容，通过自学从而培养自学的能力； 独立完成作业 同学之间相互交流，一起讨论，但一定要独立完成作业； 实验课前要预习，写出预习报告，做到心中有数，有的放矢；实验课后，要写实验报告，总结经验和教训，提高自己分析问题和解决问题的能力，培养一种严谨科学作风。,21,收获与时间成正比 本课程理论联系实际非常紧密，内容更新极快。 只能采用解剖麻雀方法，教师在这里只起到抛砖引玉的作用。 因此同学们学习过程中，要花时间去学习、思索、实践， 有机地将本专业的知识结合起来，构成一个实际系统，解决实际问题。 收获与时间成正比, 花时间越多，收获将越大 。,22,学习方法很重要 复习并掌握先修课的有关内容 课堂：听讲与理解、适当笔记 课后：认真读书、完成作业 实验：充分准备、勇于实践 总成绩考试成绩 实验成绩平时成绩,学习 要求,23,考核形式,平时成绩（作业实验考勤）：30 期终考试：70,24,知识就是力量。电子计算机是这种力量的放大器。而把人类知识予以扩大的机器也会把一切方面的力量予以扩大。 费根鲍姆（美）,25,愿同学们通过本课程学习 在分析问题、解决问题的能力上有所提高！,26,Chapter 1 计算机系统的概论,从计算机的发展过程中介绍计算机的分类及应用； 通过一个程序的设计、运行介绍计算机系统的组成：软件和硬件组成，详细介绍软件的各种分类和硬件组成的各部分的功能及一些基本概念。（本章重点） 计算机系统的功能和层次结构。,目的：对计算机系统建立一个整体的、粗略的概念,1.1 计算机的发展和应用,电子计算机是一种不需要人工干预，能够自动、高速、准确地对各种信息进行处理和存储的电子设备。 一、发展 二、应用,28,一、发展与分类,按信息的表示形式和处理方式分两大类：模拟计算机和数字计算机，二者区别：,29,数字计算机分类,按照适应性分通用机和专用机： 通用机适应性强，但牺牲效率、速度和经济性； 专用机效率、经济、快速，但适应性差。 通用机又可根据其体积、功耗、存储容量、指令系统、价格等性能分为：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机。 巨型机体积大、功耗大、性能指标高、存储容量大、指令系统复杂，价格也贵； 单片机体积小，结构简单，性能指标低，价格便宜。 大型机、中型机、小型机、微型机的结构、规模介于巨型机和单片机之间并依次递减。,30,31,阿兰麦席森图灵（Alan Mathison Turing，1912.6.231954.6.7），英国著名的数学家和逻辑学家，被称为计算机科学之父、人工智能之父，是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。人们为纪念其在计算机领域的卓越贡献而设立“图灵奖”。,32,Charles Babbage,1822 差分机,1833 分析机,MARK I,ENIAC,电子计算机时代,计算机的起源,33,世界上第一台电子数字计算机 1946.2.15 ENIAC Electronic Numerical Integrator And Calculator ENIAC的设计开始于1943年, 一直使用到1955年。,计算机的产生和发展,34,ENIAC,1946年2月15 诞生地：美国 特点： 速度慢、 体积大、 重量大、 耗电多、 价格高。,计算机科学史上一个新的里程碑，标志着科学技术 进入了一个崭新的时代计算机时代！,“我谨向当年研制这台计算机的先驱者们表示祝贺。” 戈尔,ENIAC数据：占地170m2,使用了18800个电子管，重达30吨，功率150kw 。运算速度5000/秒。,35,ENIAC的特点： 采用十进制 20 个10位的累加器 用开关手动编程 18,000个电子管 重30 吨 占地170平方米 耗电140 KW 5,000次/秒加法运算,用手工搬动开关和拔插电缆来编程,36,世界上第一台电子计算机 ENIAC(1946),37,40年代的编程方法,38,39,40,以电子元器件为区分特征,计算机的发展经历四代,80年代初,日本提出了第五代人工智能计算机计划,计算机的发展概况,41,（1）.电子管,电子管的缺点：体积大，能耗高，散热量大,42,42,第一代计算机的代表：IAS,43,43,（2）.晶体管,晶体管实质上是按显微比例的电子管制造的 晶体管的优点：体积小，能耗低，性能稳定,44,44,美国IBM公司于1959年生产的IBM 7094型采用晶体管的第二代电子计算机。它的体积减小了，运算速度却更快。,45,45,（3）.集成电路,将晶体管浓缩在一个芯片上,10微米芯片,0.18微米芯片,46,46,第三代计算机的代表：IBM360,著名的IBM 360型电子计算机系统带有一个中央存储器和几个外围存储器,这是IBM 360系统的中央控制部分,47,4.大规模集成电路和超大规模集成电路,进入20世纪60年代后，微电子技术发展迅猛。在1967年和1977年，分别出现了大规模集成电路和超大规模集成电路，并立即在电子计算机上得到了应用。由大规模和超大规模集成电路组装成的计算机，就被称为第四代电子计算机。 其特征是以每片上集成几百到几千个逻辑门的大规模集成电路（LSI）来构成计算机的主要功能部件，奔腾4芯片上已达到七亿五千万个晶体管。运算速度可达每秒几百万次甚至上亿次基本运算。在软件方面，出现了数据库系统、分布式操作系统等，应用软件的开发已逐步成为一个庞大的现代产业。,48,48,第四代计算机的代表：IBM微型计算机,49,机器字长与数据通路宽度,机器字长：是指参与运算的数的基本位数，也即CPU在同一时间内能够一次处理的二进制位数。 数据通路宽度:是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。 CPU内部数据通路宽度（内部总线）：机器字长 CPU外部数据通路宽度（系统总线）：系统总线位数,50,半导体存储器的发展 20世纪5060年代，所有计算机存储器都是由微小的铁磁体环 1970年，仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器 从1970年起，半导体存储器经历了11代：单个芯片1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、GB。 其中1K=210,1M=220,1G=230,51,微处理器的发展：Intel 4004,1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。 1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器）,52,4004包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm4mm，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。,53,8008,1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，因此仍属第一代微处理器。,54,8080 第二代微处理器,1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。 主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS。,55,Intel 8086 第三代微处理器,1978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微处理器，标志着第三代微处理器问世。它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶体管，售价360美元。,56,Z80微处理器,Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。,57,第一台微型计算机：Altair 8800,1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。 Altair定位在青年电脑迷市场 Paul Allen和Bill Gates在三周内为Altair开发出BASIC语言，MITS成为两个未来富翁的第一个客户,58,Apple,1976年3月，Steve Wozniak和Steve Jobs开发出微型计算机Apple I，4月1日愚人节这天，两个Steve成立了Apple计算机公司。 Apple II是第一个带有彩色图形的个人计算机，售价为1300美元。Apple II及其系列改进机型风靡一时，这使Apple成为微型机时代最成功的计算机公司。,59,1981-PC元年,早在1980年7月，一个负责“跳棋计划”的13人小组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心，开始开发后来被称为IBM PC的产品。一年后的8月12日，IBM公司在纽约宣布第一台IBM PC诞生，这个开创计算机历史新篇章的时刻。 第一台IBM PC采用了主频为4.77MHz的Intel 8088 操作系统是Microsoft提供的MS-DOS IBM将其命名为“个人电脑（Personal Computer）,60,计算机的发展日新月异,从计算机的规模，运算速度上看， 巨型机、大型机、中型机、小型机、 微型机、单片机,从CPU的发展来看 40048008-8086-8088-80186-80286-80386-80486-586-pentium-PII-PIII-P4,61,62,（奔腾6（Pentium-6）一个芯片里就含有600万个晶体管）,63,CMOS元件的开关速度比人脑神经元的传输速度要快108。当其密度可以同人脑神经元相当时，可以想象计算机的功能将是何等的强大。所以过去一台大型计算机，现在就可以变成台式机、掌上机，象笔记本一样大。另外，利用嵌入式技术，可以实现非常小的嵌入式计算机芯片。,64,Moore 定律,Intel 公司的缔造者之一 Gordon Moore 提出,65,Intel 公司的典型微处理器产品,8080 8位 1974年 8086 16位 1979年 2.9 万个晶体管 80286 16位 1982年 13.4 万个晶体管 80386 32位 1985年 27.5 万个晶体管 80486 32位 1989年 120.0 万个晶体管 Pentium 64位（准） 1993年 310.0 万个晶体管 Pentium Pro 64位（准） 1995年 550.0 万个晶体管 Pentium 64位（准） 1997年 750.0 万个晶体管 Pentium 64位（准） 1999年 950.0 万个晶体管 Pentium 64位 2000年 4 200.0 万个晶体管,2007 年 芯片上可集成 3 亿 5 千万 个晶体管,预计 2010 年 芯片上可集成 8 亿 个晶体管,66,最快的五台超级计算机（截止到 2003.06）,1.IBM: Seaborg,6 080个 CPU 最大平均速度 7.304 TF (1012),67,2.IBM: ASCI White,8 192个 CPU 最大平均速度 7.304 TF (1012),最快的五台超级计算机（截止到 2003.06）,68,3.Linux NetworX : MCR Linux Cluster,最快的五台超级计算机（截止到 2003.06）,2 304个 CPU 最大平均速度 7.634 TF (1012),69,最快的五台超级计算机（截止到 2003.06）,4. HP : ASCI Q,4 096个 CPU 最大平均速度 13.88 TF (1012),70,最快的五台超级计算机（截止到 2003.06）,5.NEC: Earth Simulator,5 120个 CPU 最大平均速度 35.86 TF (1012),71,计算机的发展,（2008年6月）今天公布了第31次全球超级计算机统计报告，正式宣告该产业从TFlops时代跨入PFlops每秒千万亿次运算。 在最新排行榜上高居第一的就是本月初刚刚完工的IBM Roadrunner，安放在美国能源部Los Alamos国家实验室，由IBM PowerXCell 3.2GHz和AMD Opteron DC 1.8GHz两种处理器组成，拥有122400个计算核心，最高性能1.026PFlops，峰值性能1.37578PFlops，功耗2345.5千瓦特。 （2008年8月）曙光5000”系统峰值运算速度达到每秒230万亿次浮点运算。跻身于世界超级计算机第十、亚洲第一的行列。,72,最权威的超级计算机排名的参考网址 ,73,二、计算机的应用,2. 信息管理：银行系统，广泛采用金融终端；物资管理、财务管理等。,3. 辅助技术（计算机辅助设计与制造）,4. 过程控制,5. 人工智能：机器人、专家系统等,1. 科学计算：各种工程计算、天气预报。,6. 电子商务,7. 网络应用,计算机能为我们做什么？,8. 娱乐和游戏,74,计算机的发展趋势,计算机的发展趋势向着两极分化： 微型计算机向更微型化、网络化、高性能、多用途方向发展； 巨型机向更巨型化、超高速、并行处理、智能化方向发展。,75,计算机的发展趋势,微型化,巨型化,网络化,智能化,多媒体化,76,微型化,计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。,Altair 8800,77,77,巨型化,运算运算速度可达每秒几百万亿次运算的超级计算机。,1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。,CRAY-,银河,中国超级计算机： 国防科技大学研制的银河系列 国家智能计算机中心推出的曙光系列,78,网络化,计算机网络是计算机技术和通讯技术结合的产物。 使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作，是计算机网络发展的动力。,79,次时代便携电脑?,80,80,智能化,第一代机器人 机械手（1962） 第二代机器人 具有“感觉”的机器人 第三代机器人 装有启发式计算机的“智能”机器人,“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械来”。 笛卡尔（1637）,81,多媒体化,计算机和感觉媒体（如动画和声音）、表示媒体（如文字）、显示媒体（如显示器）、存储媒体（如磁盘和光盘）和传输媒体（如卫星通讯）结合的产物。,82,未来十年计算机的发展：能听会说,1. “能听会说”未来十年计算机的发展 2. “能听会说” 电话信息应用的主流 3. “能听会说” 网络多媒体通信服务的新概念,83,计算机发展的理论基础和规律,1、逻辑代数 2、图灵机：英国数学家图灵证明理想的通用数字计算机是可以制造出来的。现代通用数字计算机的数学模型 3、冯.诺依曼计算机原理：二进制存储程序并按地址顺序执行(程序控制） 4、Moore定律：微处理器内晶体管数每18个月翻一番 5、Bell定律：如果保持计算能力不变，微处理器的价格每18个月减少一半 6、Gilder定律： 未来25年（1996年预言）里，主干网的带宽将每6个月增加一倍 7、Metcalfe定律： 网络价值同网络用户数的平方成正比 8、半导体存储器发展规律：DRAM密度每年增加60%，每三年翻四倍 9、硬盘存储技术发展规律： 硬盘的密度每年增加约一倍,84,我国计算机技术的发展,1953年开始研究，1958年研究出第一台计算机，103型通用计算机 50年来相继研究出了第二代，第三代计算机。 80年代研究出了每秒亿次的巨型机，银河I,II,其他如曙光天演(清华BBS,学校高性能计算中心)。1985年6月，中国第一台自行研制的微机长城0520研制成功，其广告词是：“一台我们自己制造的能够处理中文的电脑”。 在高性能计算，并行计算上已紧跟国际先进水平，但计算机的核心部件CPU技术还远远落后。 中科院研究开发的龙芯GODSON,85,86,1.2.4 计算机的性能指标 吞吐量 表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，单位是字节/秒（B/S）。 响应时间 表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量，例如微秒（10-6S）、纳秒（10-9S）。 利用率 表示在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所占的比率，一般用百分比表示。,87,处理机字长 指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。当前处理机的字长有8位、16位、32位、64位。 字长越长，表示计算的精度越高。 总线宽度 一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。,88,存储器容量 存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。 其中K=210，M=220，G=230，T=240，B=8位（1个字节）。 存储器容量越大，记忆的二进制数越多。 存储器带宽 存储器的速度指标，单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用字节数/秒表示。,1.2 计算机系统的组成,一、计算机系统的软件 二、计算机系统的硬件,90,回顾一个程序的运行,编写程序输入程序（存储）运行 无论是汇编语言程序还是高级语言程序其运行过程都离不开系统的软件和硬件的支持。,91,计算机软件分类,概念：凡是用于计算机的各种程序统称为软件。 分类：系统程序和应用程序两大类。 系统程序：用来简化程序设计，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能和用途。如： 操作系统：用来管理计算机硬件、软件资源，自动调度用户的作业程序，使多个用户能有效地共用一套系统。 语言程序。如汇编程序、编译程序等。 各种服务性程序。如诊断程序、练习程序等。 数据库管理系统。 应用程序： 用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。如工程设计程序、自动控制程序、企业管理程序等。,92,计算机软件发展,以系统程序为例： 手工编程目的程序无需系统程序 汇编语言汇编源程序产生汇编程序 算法语言高级语言程序编译系统 操作系统从无到有，到各种操作系统 分批处理操作系统、分时操作系统、网络操作系统、实时操作系统、窗口操作系统等。,93,冯诺伊曼结构-存储程序,冯诺伊曼1946年首先提出： （1）计算机硬件有运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。 （2）计算机内部采用二进制来表示指令和数据。 （3）编好的程序和原始数据实现存入存储器，然后再启动计算机工作。,94,诺依曼计算机的工作原理可概述为： “存储程序” + “程序控制” 要点： 1以二进制表示数据和指令(程序) 2. 先将程序存入存储器中，再由控制器自动读取并执行 3. 由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。,冯诺依曼结构：,95,计算机硬件系统组成,96,输入信息,取出指令,97,计算机硬件存储器,功能：用来存储程序或数据。 几个基本概念： 存储容量：存储器所能存放的二进制代码的位数。通常用字节数表示，如40GB、1.4MB等。 存储单元、单元地址、单元内容 存储一定位数二进制代码的电路，称为存储单元。 每个存储单元的编号，称为单元地址。控制器根据地址访问存储单元。 构成存储单元电路的各触发器的状态值，就是单元的内容。 内存、外存 注意：单元内容和单元地址都是用二进制代码表示,98,计算机硬件运算器,功能：完成算术逻辑运算。 组成：核心是算术逻辑运算单元ALU，另外还包含累加器和一些寄存器。 典型结构示意图：,其内部工作原理和实现方法在第二章详细介绍。,99,计算机硬件控制器(1),功能：整个计算机的指挥中心。它发布各种操作命令控制计算机的各部件有条不紊地进行工作。 涉及的几个概念： 指令、程序 计算机要完成的每一个基本操作就叫一条指令。 为解决某一问题按一定顺序排列的一串指令序列叫做程序。 存储程序： 将程序存放到存储器中。 存储程序并按地址顺序执行是冯诺依曼型计算机的主要思想。,100,计算机硬件控制器(2), 取指周期、执行周期 控制器从存储器取指令的一段时间称为取指周期。 把执行指令的一段时间称为执行周期。 控制器就是通过反复地取指执行指令取指来实现程序的运行。 数据流、指令流 在取指阶段，从内存读出的信息为指令流； 在执行指令阶段，访问存储器流动的信息为数据流。,101,计算机硬件输入输出设备,输入设备：把人们所熟悉的某种信息形式变换成机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。如：键盘、扫描仪等。 输出设备：把计算机处理的结果变换成为人或其它机器设备所能接收和识别的信息形式。如显示器、打印机、绘图仪等。,输入输出设备统称外设。,102,计算机硬件适配器,相当于一个转换器，它可以保证外设用计算机系统所要求的形式发送或接收信息。 不同类型的外设有不同的适配器，使得被连接的外设通过总线与主机进行联系，以便于主机和外设并行协调地工作。 如：显卡、网卡等。,103,计算机硬件系统总线,连接计算机系统各部件并进行相互间数据传送的公共通道。 是构成计算机系统的骨架。 计算机系统中有很多种总线，总线的接口、控制等内容在第六章详细介绍。,104,计算机系统,硬件系统,软件系统,主机,外设,中央处理器（CPU）,内 存,运算器,控制器,输出设备：显示器、打印机、绘图仪、音响等,输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、麦克风等,外存：软盘、硬盘、光盘、闪存（优盘）等,网络设备：网络适配器、调制解调器、集线器等,只读存储器（ROM）,随机存储器（RAM）,高速缓冲存储器（Cache）,应用软件,系统软件,操作系统：Windows、 Unix、 Linux、 OS/2、 DOS,实用程序：诊断程序、排错程序等,程序设计语言：C、 Pascal、 Fortr