计算机组成原理第一章.ppt

计算机组成原理,授课人：何燕平,考核方式,实验成绩15%三次实验平时成绩5%笔试成绩80%,教学内容,第一章计算机系统概论,1.1计算机系统简介,一、计算机软、硬件的概念计算机系统,1.1计算机系统简介,一、计算机软、硬件的概念计算机系统,计算机的实体部分比如：主机、外设,计算机程序及其有关文档，也包括被版本化了的有关计算机的使用方法的信息,1.1计算机系统简介,二计算机的层次结构,二计算机层次结构,高级语言,虚拟机器M3,汇编语言,虚拟机器M2,机器语言,实际机器M1,微指令系统,微程序机器M0,二计算机层次结构,虚拟机通过配置软件扩展功能后形成的与实际机无关的机器。它将提供给用户的功能抽象出来，脱离了物理机,二计算机层次结构,用编译程序翻译成汇编语言程序,用汇编程序翻译成机器语言程序,用机器语言解释操作系统,用微指令解释机器指令,由硬件直接执行微指令,三计算机体系结构和计算机组成,三计算机体系结构和计算机组成,有无乘法指令,如何实现乘法指令,三计算机体系结构和计算机组成,IntelX86系列均是具有相同的体系结构代码兼容。相同结构的计算机可以有不同的组成方式。系列机：同一厂家生产、具有相同的系统结构，但有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。软件向上兼容（某档次机器编制的程序，不加修改就能运行在比它更高档的机器上）向后兼容（某种型号机器编制的程序，不加修改就能运行在比它后投入市场的机器上）。,1.2计算机的基本组成,一、冯诺依曼计算机的特点,一冯诺依曼计算机的特点,存储程序将指令和数据以同一形式（二进制）存入计算机的同一存储装置（存储器）中，使得计算机在工作时能自动、高速地从存储器中取出指令加以执行，并自动进到下一条指令执行。,结果,数据,指令,计算步骤和开始数据,计算结果,冯诺依曼计算机硬件框图,算术运算逻辑运算,存放数据和程序,将信息转换成机器能识别的形式,将结果转换成人们熟悉的形式,指挥程序运行,结果,数据,指令,计算步骤和开始数据,计算结果,冯诺依曼计算机硬件框图,1以存储器为中心的计算机硬件框图,二、计算机硬件框图,外设,主机,2.现代计算机硬件框图,运算器,控制器,输入设备,输出设备,存储器,输入设备,输出设备,中央处理器CPU,主存,辅存,2.现代计算机硬件框图,细化的计算机组成框图,I/O设备,ACC,ALU,运算器,控制器,CPU,1.机器字长CPU一次能处理数据的位数与CPU中的寄存器位数有关相关概念：存储字长：一个存储单元可存放的二进制代码位数指令字长：一条指令所具有的二进制代码位数字节（Byte）：一个标准字节被规定为8位二进制代码,1.3计算机硬件的主要技术指标,早期：机器字长=存储字长=指令字长当前：通常存储字长=机器字长=字节的2n倍例：常见字长=8位、16位、32位、64位等，分别称为8位机、16位机、32位机、64位机。指令字长=字节的整数倍单字节指令、双字节指令、三字节指令等。,三种字长的关系：,2.运算速度,3.存储容量,存放二进制信息的总数量主存容量存储单元个数X存储字长例：MAR10位，MDR8位210X8位字节数1字节（byte）=8位（bit）为计数方便1K=210,1M=220,1G=230,1T=240例：主存容量4GB辅存容量：字节数表示300GB硬盘,第一篇概论,1.4本书结构,第二篇计算机系统硬件结构,第三篇CPU,第四篇CU,小结,1、计算机系统是一个软、硬件的分层结合体。软、硬件在功能上具有逻辑等价性。2、现代计算机的基本组成仍遵循冯诺依曼原理。存储程序计