《计算机组成原理》第3版PPT电子课件教案-第一章 计算机系统概论.ppt

第一章 计算机系统概论,1.1计算机的分类和应用： 1.计算机的分类：1)数字计算机 2)模拟计算机 2.数字计算机(通用计算机)：p2 图1.1,单片机 微型机 小型机 中型机 大型机 巨型机,体积 功耗 性能,数据存贮量,指令系统,价格,简易性,低,高,低,高,3.计算机应用： 1) 科学计算 2)自动控制 3) 测量和测试 4)信息处理(商务处理和管理应用) 5)教育和卫生 6) 家用电器 7)人工智能,1.2 计算机硬件： 1. 计算y=ax+bc 用算盘进行解题过程：见p8 表1.5。 见计算机动画演习：y=ax+b-c。 2. 数字计算机的主要组成结构：见p8图1.2。 存贮器 运算器 控制器 适配器与输入设备/输出设备 系统总线 见计算机动画演习：数字计算机的主要组成结构。,中央处理机(cpu),运算器： 1) 功能：执行加、减、乘、除等算术运算/逻辑运算。 2)运算器结构示意图：见p9 图1.3 运算器：alu,寄存器，累加器，总线等组成。 3)见计算机动画演习：运算器结构示意图。 4) 二进制数运算规则： 加法规则： 0+0=0 0+1=1+0=1 1+1=0，向高位有进位1. 乘法规则： 00=0 01=10=0 11=1。,存贮器 1)功能:保存或记忆解题原始数据和解题步骤(程序和数据) 2)存贮器结构示意图：见p9 图1.4 存贮体，地址码寄存器,数据码寄存器，读写线路等组成。 3)见计算机动画演习：存贮器结构示意图。 4）存贮容量：存贮器所有存贮单元总数。 8bit=1b(字节) 210b=1024b=1kb 220b=1024kb=1mb 230b=1024mb=1gb 240b=1024gb=1tb 5)存贮器： 内存贮器(主存贮器)：用半导体存贮器构成。 外存贮器(辅存贮器)：磁盘存贮器(硬盘和软盘)， 光盘存贮器。,控制器： 1)功能：控制计算机各个部件有条不紊工作。从内存顺序取出一条指令，执行这条指令。解题步骤加以分析，然后完成某种操作。 2)指令的形式： op:操作码，决定指令操作的类型。n位二进制，共有2n种类型指令；例如p11表1.7，n=3,共有8种不同的指令类型。 d:地址码，决定操作数的地址(主存或通用寄存器的地址)。 3)见计算机动画演习：指令和数据在存贮器中二进制存贮形式。 4)指令系统：一台计算机全部指令的集合。 5) 主机：cpu+主存运算器控制器主存。 6) 指令流：从主存中读出的指令信息。 数据流：从主存中读出的数据信息。,适配器与输入设备/输出设备 1)输出设备：例如：各类打印机，绘图仪，crt显示器，声卡等。 2)输入设备：例如：键盘，鼠标等。 磁盘既是输入设备，又是输出设备。 输入设备、输出设备一定通过适配器才能和主机连接。 系统总线： 多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。包括地址，数据，控制信息。,3.计算机发展历史： 第一台电子数字计算机：1946年美国。 从计算机制造用器件角度讲，计算机发展经历五代： 第一代：1946年, 电子管； 第二代： 1958年,晶体管； 第三代：1965年,中小规模集成电路； 第四代：1971年,大规模和超大规模集成电路； 第五代：1986年，巨大规模集成电路。 计算机系统发展趋势：网络化，智能化，模块化，多媒体技术。,1.3 计算机软件 1.软件：程序和数据。 2.软件分类： 1)系统程序：各种服务程序，语言程序(汇编、编译、解释)，操作系统管理计算机硬件和软件资源，数据库管理系统。 2)应用程序：为解决某些问题而编制的程序。 3. 软件发展： 手编程序汇编程序算法语言(编译、解释) 目标程序(目的程序，二进制程序)：机器语言编写程序。机器能执行。 源程序：用算法语言编写的程序。机器不能执行。,1.4计算机系统层次结构 1.多级组成的计算机系统：p16图1.6, 见计算机动画演示：一6.计 算机系统结构。 (1)若计算机是微程序设计的计算机,计算机系统是5级： 微程序设计级，一般机器级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。 (2)若计算机是布线逻辑设计的计算机,计算机系统是4级： 一般机器级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。,1.5 补充：数制转换 1.十进制数r进制数（例如：r=2,8,16): r= 2, 0, 1 r= 8, 0, 1, 2, 3 , 4, 5, 6, 7 r=16, 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f 方法： 整数部分：把十进制整数，不断地用r除，余数法。 小数部分：把十进制小数，不断地用r乘，取整法。,25.75d=? 2 25 1 8 25 1 16 25 9 2 12 0 8 3 3 16 1 1 2 6 0 0 0 2 3 1 2 1 1 0 25d=11001b 25d=31q 25d=19h,0.75 0.75 0.75 2 8 16 1.50 6.00 12.00 2 1.00 c 0.75=0.11b 0.75=0.6q 0.75=0.ch 25.75=11001.11b 25.75=31.6q 25.75=19.ch,2.把任何一个r进制数如何转换成十进制数？ an-1a0.a-1 a-m n=an-1rn-1+ +a1 r1+a0 r0 +a-1 r-1+a-mr-m 例如： 11.1b=121+120+12-1=3.5 11.1q= 181+180+18-1=9.125 11.1h= 1161+1160+116-1=17.0625,3. 二进制数 和 八进制，16进制的转换方法： 3位二进制数可写成 4位二进制数可写成 一个八进制数字 一个十六进制数字 000-0 0000- 0 001 -1 0001- 1 010-2 011-3 1001- 9 100-4 1010- a 101-5 1011- b 110-6 1100- c 111-7 1101- d 1110- e 1111- f,（1） 如何把一个二进制数转换成八进制数（或十六进制数） 以小数点为基准，整数部分的二进制数字，从最低位开始，从右 向左，3位一组（十六进制为4位），若最高位的组不满3位（或4位），在它的左面添0；小数部分二进制数字，从小数最高位开始，从左向右3位一组（或4位），若最低位的组不满3位（或4位），在它的右面添0。把每组的3位（或4位）二进制数写成一位八进制（或16进制）数字即可。 例如: 011 011.110 b 0001 1011.1100 b 3 3 . 6q 1 b .