第一章 初识计算机_3

软件学院 初识计算机 第一章 软件学院2004年8月 1 1什么是计算机了解计算机的发展历史 特点 分类 应用 计算机文化 信息社会 1 2自动计算原理了解如何用硬件实现自动计算 1 3冯 诺依曼计算机模型了解计算机模型 计算机的基本组成 目录 软件学院2004年8月 图2 8 1 3冯 诺依曼计算机模型 软件学院2004年8月 一 冯 诺依曼型计算机基本结构 1 3冯 诺依曼计算机模型 冯 诺依曼型计算机的基本结构由五部分组成 运算器 也叫算术逻辑单元 ALU 是进行计算和逻辑操作的地方 控制器 用来对存储器 运算器 输入输出设备进行控制的部分 存储器 存储数据和程序的地方 输入设备 从计算机外部接受输入数据和程序 输出设备 将计算机的处理结果输出到计算机的外部 软件学院2004年8月 1 3冯 诺依曼计算机模型 控制器 输出设备 内存储器 输入设备 运算器 外存储器 存储器 主机 外设 数据 控制 地址或指令 软件学院2004年8月 计算机按照事先的安排进行工作 事先安排就是程序 例如使用计算机计算2 1 工作步骤是 把数 2 从指定的存储器单元中取出 暂存 把数 1 从指定的存储器单元中取出 暂存 计算 2 1 结果为 3 暂存 把结果 3 送入指定的存储器存储单元 上述计算步骤中 计算机的工作包括 取数 加法 存数 在这些操作中 除了知道做什么外 还要知道数据在地址 到什么地方去取 送到什么地方 1 3冯 诺依曼计算机模型 二 指令和程序 软件学院2004年8月 计算机所要完成的动作以及数据的地址称为指令 一条指令由操作码 地址码组成 在计算机内部 指令都是一些二进制的数码 1 3冯 诺依曼计算机模型 软件学院2004年8月 每种机器都有自己的指令系统 包括以下几个方面的指令 数据传送类 算术运算和逻辑运算类 程序控制类 输入输出类 管理类 加法 移位等 转移 循环等 停机 启动 复位 清除等 计算机要完成一项任务 需要很多条指令 按照顺序排好 一条条地执行 指令的集合称为程序 1 3冯 诺依曼计算机模型 软件学院2004年8月 有了程序 还要解决下述问题计算机才能工作 1 3冯 诺依曼计算机模型 三 存储程序原理 软件学院2004年8月 程序存放在什么地方 什么时间在什么地方取哪一条指令 执行一条指令后 可以自动取出下一条指令 对于 程序存放在存储器的程序存储区 程序存储区每一个单元都有一个地址 设置一个程序计数器 初始时记录第一条指令的地址 每执行一条指令 程序计数器自动加1 以备取下一条指令 相同指令组合 只存放在一个地方 需要时转去执行这段程序 然后再返回转出处 继续执行 1 3冯 诺依曼计算机模型 软件学院2004年8月 0 LADA 21 ADDA 12 MOVEA 20023 HELT4 END 控制器 2 1 的计算过程 输出设备 2002 输入设备 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 运算器 2 2 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 LADA 2 ADDA 1 MOWEA 2002 END 程序计数器 0 1 2 4 软件学院2004年8月 运算器的主要功能是完成算术运算 逻辑运算和逻辑判断 核心部件是算术逻辑单元 主要由加法器 寄存器和一些控制线路 图示一个假设的运算器逻辑图 四 运算器 1 3冯 诺依曼计算机模型 软件学院2004年8月 1 3冯 诺依曼计算机模型 加法器 多路开关 多路开关 C 1 寄存器 多路开关 非门 控制门 标志寄存器 输出门 总线发送器 总线接受器 溢出 地址总线 控制总线 数据总线 软件学院2004年8月 五 控制器 控制器是计算机的神经中枢 指挥计算机各部件协调地工作 主要有指令寄存器 指令计数器 译码器 时序节拍发生器 操作控制部件等 图示是一个控制器的基本结构 1 3冯 诺依曼计算机模型 软件学院2004年8月 1 3冯 诺依曼计算机模型 地址码 译码器 指令计数器 节拍发生器 操作控制部件 输入设备 输出设备 运算器 存储器 自动加 1 操作码 软件学院2004年8月 关于译码器计算机的一条指令由几个基本操作组成 例如取数指令的操作有从寄存器取数 存入寄存器中 数据的传送等 根据指令决定计算机要执行的基本操作 可以用硬件实现 称为译码器 也可以用软件来实现 称为微程序 关于CPU现在将运算器和控制器做在一起 称之为中央处理器 即CPU 也叫微处理器 1 3冯 诺依曼计算机模型 软件学院2004年8月 六 存储器 存储器用来储存程序和数据 存储器分为两大类 内存储器和外存储器 内存储器内存储器由超大规模集成电路做成 内存储器按字节进行编址 内存储器的容量和存取速度是主要的指标 内存储器分为随机存储器 RAM 只读存储器 ROM 可擦写只读存储器等 以及一些专用存储器 1 3冯 诺依曼计算机模型 软件学院2004年8月 外存储器软磁盘软磁盘3 5吋 存储容量1 44MB 硬磁盘硬盘以存储容量大而得到应用 光盘光盘是新型大容量存储器 一张光盘容量600MB U盘USB存储器是一种新型的移动存储器 它利用计算机上的USB接口供电和读取写入数据 容量从小到8M 大到256M不等 2 5基本组成单元 软件学院2004年8月 2 5基本组成单元 四 输入设备 输入设备除最基本的键盘外 还有 鼠标 游戏操作杆 光笔 触摸屏 扫描仪 麦克风 摄象机 数