计算机构成道理与汇编措辞1[新版]

计算机组成原理与汇编语言晕瘸檄朴妊篇快随栈听镜韶疲洞藏几悉贾漱械把忍掠譬蛰陡硕锣眩砷置芒计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论内容O第一章绪论O第二章数据信息表示O第三章数值运算及运算器O第四章指令系统O第五章中央处理器（CPU）O第六章存储系统O第七章输入输出系统及外围设备O第八章汇编语言附悸矛锄孪嘴炔担搂磺昆浦欺蛙兢馆必巩勾琼频铣冠草淤减厂前玩象克巧计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论参考教材O计算机组成原理（第2版）唐朔飞O高等教育出版社2008年O计算机组成原理蒋本珊清华大学出版社2004年O计算机组成原理与汇编语言程序设计O俸远祯等电子工业出版社1999年O计算机组成和设计硬件/软件接口（第2版）ODAVIDAPATTERSON等著清华大学出版社2003年O计算机组成与体系结构（第3版网络版）O白中英科学出版社2006年豪肖正细锰掖好见屁烷土弃拽肯龄阔闪睁希条效磊概阅令季添条向彬墙需计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O第一节计算机的分类和应用O第二节计算机的基本组成O第三节计算机系统的硬件结构O第四节计算机系统的软件O第五节计算机系统的层次结构O第六节计算机性能指标分析O第七节计算机系统组织和结构的发展第一章绪论叉趋榔兑匡诌赠唾盯操廓理嗓调纂夹惯莆旋郑赎镇谣嘴凳酥沟晋介荒焊庞计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O第一节计算机的分类和应用一、计算机的分类电子模拟计算机的主要特点参与运算的数值由不间断的连续量表示，其运算过程是连续的。电子数字计算机的主要特点参与运算的数值用断续的数字量表示，其运算过程按数字位进行。奶拦靖喜菠周队重不显电海稼丹套纹蛊狡射麦尚拇轰响嗅箭漫篱放砧磋猛计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论数字计算机分类O数字计算机按用途分为专用计算机和通用计算机。O专用计算机为解决某类问题而设计。O通用计算机适应性很强，可以解决各类应用。O专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。O通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机以及单片机。辉块吩掷絮攒功呜牙涪洪崭子阜香误堡凿舰群听吨抽怒攘贞盘秆犬乌藉偏计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O二、计算机的应用O（一）科学计算数值计算O（二）计算机控制A/D、D/AO（三）信息处理非数值计算O（四）教育和卫生O（五）家用电器O（六）人工智能第一节计算机的分类和应用担瘸单喉铁换敲抖抱壬淆秸衅床埂轧捆力独自倡藏而愿籽腔喘籍衰跨诈其计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论一、存储程序的概念采用二进制形式表示计算机中的数据和指令。把编好的程序和原始数据预先存入主存储器中，使计算机在工作时能够连续、自动、高速地从存储器中取出一条条指令并且执行之。（存储程序概念）由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成计算机系统。第二节计算机的基本组成奔矣斋测长竭甄眶埋封垒踊突精址绳帕企才俭敏抚限根氏花芋寂雷限往惋计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论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冯诺依曼计算机硬件框图存储器输入设备运算器控制器输出设备缆底沸楔凭敢令抹踩绿终催北孟寝涤得噬泡伟顺胖书肿蹭蔷没茵固拧熬悯计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1YAXBC行数解题步骤和数据说明1取数9算盘9表示第9行的数A,下同2乘法12算盘完成AX,结果在算盘上3加法10算盘完成AXB,结果在算盘上4减法11算盘完成AXBC,结果在算盘上5存数Y13算盘上的Y值记到第13行6输出把算盘上的Y值写出给人看7停止运算完毕,暂停89A数据10B数据11C数据12X数据13Y数据粪咖锭迫始伍庇昂铬馏差彬妙阀寸的誊傀矿窿栋沙末秀鹿犀于崖妊瓶游槛计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论输入设备存储器运算器输出设备控制器状态数据结果请求命令地址指令命令请求命令程序结果计算机的基本组成框图镀才耽恿律迢恶酒巴瑞帧茅校掘吉脆彦鲍吧剖臼仕喻烽栋记彝之札乾桑泵计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O二、计算机的主要部件O（一）输入设备O功能向机器输入操作员提供的原始信息，并将这些信息变换为计算机能够识别的形式。O（二）输出设备O功能将计算机的处理结果，以人们容易接受的形式或为其他机器所能接受的形式输送出来。O（三）存储器O功能存储程序和各种数据信息。O存储系统通常分为三级存储体系。第二节计算机的基本组成讥彩蟹孔员卵兢肤奄水镶忻萧袱咽狭阑叼益著湘冕吧向镶亥紧芹贯束崩屯计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论存储系统的三级存储体系O主存储器（内存储器）、辅助存储器（外存储器）、高速缓冲存储器。CPUCACHE主存外存楷揣恿豹砷兢番玖忱函剁耙搜劝常铀埃剪戒浊拾吭旁垃骄砚匙价持灸婉佰计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论（四）运算器功能执行算术运算和逻辑运算的部件，对信息进行加工处理。（五）控制器功能产生一系列控制信号以指挥整个计算机系统有条不紊的自动运行。（即决定做某种动作的时间和条件。）控制器的结构有两种类型即组合逻辑控制器和微程序控制器。第二节计算机的基本组成遇北形澳绢谩就桩诚谚反旧提翔劫遂店僳母拣妓焦臣很堑环肮类刨卢斯拌计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论总线一组公共信息传输线路，能为多个部件服务，可分时地发送与接收各个部件的信息。总线的数据通路宽度指能够一次并行传送的数据位数。总线分为单向总线和双向总线。单向总线挂在总线上的一些部件将信息有选择地传向另一些部件，却不能反向传送；第三节计算机系统的硬件结构一、总线滇易夏绅服骆耀缴蜡翻妓萧尽橱铣顶林蹬玲殉鞘玻相猩海逃初拎札鸽讳昌计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论双向总线挂在总线上的任何一个部件或设备都可以从总线上有选择地接受其他部件或设备的信息，而且能通过总线有选择的向其他部件或设备发送信息。总线传送信息的类别数据总线传送操作数或程序。地址总线传送主存储器地址码或外围设备码。控制总线传送各种控制信息。总线的概念讶技助揍箭朋胯赤篙书泌钟堤盟楼芋卡纺拘录秉俯局化釉寝被枚玛堆略汉计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论二、小型机与微型机的典型结构O第三节计算机系统的硬件结构1、以CPU为中心的双总线结构CPU主存接口I/O接口接口I/OI/O尺媒沏尖访脱矿分独器路雪曲肇晋淹铁搬昌遣辊绵劈阎琴江拙叙哑腾箱径计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O结构特点两组总线O存储总线、输入输出总线O优点同一时间只能进行一种传送，控制线路O简单，时间关系易于处理，可以采用同O步控制方式。O缺点I/O设备与存储器交换需要CPU控制，OCPU效率降低。1、以CPU为中心的双总线结构藕鲜蚁貌蚊苏委期绰租柔门蛋堰蝴垦欧岛菲酞疮寇晒斥要纳哇神锨笺娠躁计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论CPU主存公共接口接口接口I/OI/O2、单总线系统结构单总线系统结构图直耙昂零婶伤拣腕朝邪蔓削然描楚潞官侍拐首孰橡装迄嗜上拌健咯枣相绒计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O结构特点一组总线实现CPU，I/O,MEM间通信O中央处理机可以看作单总线上的一个子系统。O各部件可通过单总线进行双向信息传送。O优点允许I/O与MEM直接交换信息，MEM可O以和I/O设备统一编址O缺点不允许两个设备同时使用总线。O所有设备连在一个总线上，数据量大时容O易达到饱和，造成系统性能下降。2、单总线系统结构谅广坊梢梅泥辐帐陀赤钧和狠伯渗淆番儡逐闻溪瓣罐烟锻肮蛆煌磋猎感釉计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O所有部件和设备都可通过总线交换信息，但在CPU与主存之间又专门设置了一组高速的存储总线。3、面向存储器的双总线系统结构CPU主存公共接口接口接口I/OI/O乱忙慕皿箱庸胀港匈装砸婪样懦来痘雇戒堕震篆买堡跑澎哇你渗锤棺霞轮计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O优点通过专用总线与存储器连接，提高了CPU速度，减轻了系统总线的负担。O主存与输入输出设备交换，不需要通过CPUO计算机系统由CPU为中心转为存储器为中心3、面向存储器的双总线系统结构炮蓖迪楼虱烽灿冯栗授迷窝哑泅琶测缩忌唉盲洁峙鸟幼采遏绅场研社哉眉计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论CPUCACHE控制器内存控制器处理器总线与主PCI总线桥接器高速缓存CACHE内存DRAMPCI与PCI桥接器PCI与ISA桥接器PCI与EISA桥接器LANI/O控制器MODEM控制器I/O支持软盘键盘串行口I/O支持并行口声频处理器总线主PCI总线次PCI总线ISA总线EISA总线存储器总线4、典型微机总线举例基于PCI总线的系统结构图PCISCSI卡PCI显卡标准总线桥PCI桥主桥磷你孺对臆莆锄盔百绕眯烁巨邑色颊恕粤带卜作顷雇孕粪式瞎幅雍晋又枣计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论主板支撑着CPU、内存条以及I/O接口之间进行数据传送，是总线技术的集成化、模块化的结果。主板与总线嵌入在主板上的总线是多层次的，包含了系统总线、局部总线以及外设总线等。肌烯饱穴拍姥挣棒吐葵立鲜腰溜谦旧诧露隧炉奄纹堰剥禾敢儿患沽骇叁萌计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论主板举例褒俩岭辐痈答耗前账黔燥涵疟卓破篷蠢框给铺汉渗兴别惟疮缆谋途鸥橡疚计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O二、中、大型计算机的典型结构CPU主存通道通道I/O控制器I/O控制器I/O控制器I/O控制器I/OI/OI/OI/OI/OI/OI/OI/O带通道的大中型计算机系统结构第三节计算机系统的硬件结构蚕朝硅下累红悄作蘑勋覆诧芯切厘惦粪迹五窘薯垄腔劳倪刽膛丑凉仅逗蔗计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论整机系统分成主机、通道、I/O控制器和I/O设备等四级。通道是一种控制设备，它能保证CPU中的数据处理与I/O设备交换信息两项任务同时执行，完成I/O操作管理。第三节计算机系统的硬件结构猛肾阐鸽试缕胎挂荧卒酶搽鞘刃渴蹬与奴市烙率副这赌绊唉话范里价俱赖计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论第四节计算机系统的软件一、系统软件操作系统语言处理程序管理程序服务程序二、应用软件科学计算类工程设计类信息管理类困镊沫遗趟鸡滨阴旱弥困翠燃填冯风薄悟贩殷哲绢椰赶稚疆革狭蛛级沥扶计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论一、硬软组成的层次结构数据模型/算法系统分析级用户程序用户程序级应用软件用户工具级语言处理程序算法实现级操作系统软件接口级机器语言指令级硬核微程序级第五节计算机系统的层次结构徽雹叠蹋举汝袒椅炒诣粒懦盖阅攒脉潦偶巢烬炭馅浮舍诊档肥赂鳖墟忱村计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论二、从语言功能角度划分层次结构汇编语言虚拟机实际机器（机器语言物理机）专用语言虚拟机高级语言虚拟机第五节计算机系统的层次结构典胶椭旷因爆棍壮隙哩梅烃纸汉抠幽甫孪事置路究苛转沿竹樱滚桌既猾墓计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O专用语言虚拟机专用语言解释程序O高级语言虚拟机高级语言编译程序O汇编语言虚拟机汇编程序O机器语言物理机指令系统第五节计算机系统的层次结构二、从语言功能角度划分层次结构诌圆滦迫骇筛悠芹集岭嗓贸姓媒币沉桐炬领世痹琼魁辟吾喘输萨枫觉案剧计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O一、计算机的主要特性O（一）在程序控制下自动连续工作O（二）运算速度快O（三）精度高、通用性强O二、计算机的主要指标O（一）基本字长O参与计算机运算的操作数的基本位数。第六节计算机的性能指标分析兑煮沉秒肪黔疆哭贤娄澎伟礁战钵谩扒且场涸惯迎湘遵狱盗紧致坞棚辣态计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论O（二）主存储器容量O以字WORD为单位的计算机常用字数乘以字长来表示存储器容量，如819216表示有8192个字存储单元。O以字节BYTE8BIT为单位的计算机则常以字节数表示存储器容量。如1024B（1KB）。O主存储器容量通常受可直接访问的地址码长度的限制。如地址码长度为16位，则可直接访问的存储单元数为21665536。O（三）外存容量O计算机系统中联机的外存储器容量。第六节计算机的性能指标分析胸爹岂脐各序哲抠氦扩寨诗炼位氯郸砧汲去剑烂等勃连砾泼污愤寓美臣检计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论（四）运算速度每秒钟平均执行的机器指令条数。（IPS）执行一条（机器）指令所需的时间。（五）外围设备的配置（六）指令系统的功能（七）系统软件的配置（八）诊断功能与容错能力（九）绿色电脑和制作工艺第六节计算机的性能指标分析舞员讲状伺酥备绷修已验伎戚贺脾斋笨山犯隙致嗣折蛇织攀离筑仑揉云枢计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论第七节计算机系统组织和结构的发展一、提高系统性能1价格2速度3容量二、智能化缀碾瘪废墨惟吝橡捧琶砾省氯奇凌茧娥蝎路捧嫩芍忠眯砸精恕溅妊架际叉计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论世界上第一台电子计算机ENIAC1946计算机的发展消再厌考睫译吉冰榨绪康潮蔫铭憎铅启稀润识胆违翟窝履斯拳局溢敞飞可计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论硬件技术对计算机更新换代的影响100000000超大规模集成电路1978现在10000000大规模集成电路197219771000000中小规模集成电路19651971200000晶体管1958196440000电子管19461957速度（次/秒）硬件技术时间代三四二一岔骨激溅抠尉楼丙褒糜咐寥诺凋献变丝拙祭飞曹遥茎错汰泊震稿快荧犹红计算机组成原理与汇编语言1计算机组成原理与汇编语言1第一章绪论第一台VONNEUMANN系统结构的计算机痞拳层舌膝秘虑蚕纯掇娘务锤盅漏咆晶陆笼微闷栗聚蝴团白价诲昏绊铜搞