《计算机组成原理》第一章概述

1、1.1 计算机的现代发展史1.2 计算机的分类1.3 计算机的基本组成1.4 计算机系统的分级结构1.5 计算机系统的主要性能指标1.6 计算机的应用领域第一章 概 述返回目录开始1一、计算机的产生 # 1945年，美国数学家冯.诺依曼博士发表电子计算工具逻辑设计论文，提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想。 # 1946年, 美国宾夕法尼亚大学研制成功电子数字计算机 ENIACElectronic Numerical Integrator And Computer。重28吨，耗电150kW，占地170m2，用电子管18800个，继电器1500个，每秒5000次加法。 # 同时， EDVA

2、CElectronic Discrete Variable Automatic Computer 确定计算机的五个基本部件：运算器、控制器、存储器、输入和输出部分冯.诺依曼计算机。返回本章首页1.1 计算机的现代发展史2二、 计算机的发展第一代 电子管时代(1946-1958) 耗电高，体积大，运算速度慢，机器语言，汇编语言第二代 晶体管时代(1958-1965) 变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言第三代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒第四代 大规模与超大规模集成电路时代(1971至今) 向大型机和微型机两个方向发展现代计算机发展方

3、向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化3三、 微型计算机的发展微型计算机发展的五个阶段(以CPU划分）第一阶段 （1971-1973） 4/8位字长，4004/8008 简单指令，低速，机器/汇编语言 第二阶段 （1974-1978） 8位字长，8080/8085/Z80 后期出现微机操作系统CP/M第三阶段 （1978-1984） 16位字长，8086/Z8000/80286 指令丰富，速度快8/16M，高级语言，DOS第四阶段 （1985-1991） 32位字长，80386/80486 速度25-100M，WINDOWS操作系统第五阶段 （1992至今）准 64位， Windows9

4、5/97/98/2000 Pentium， Pentium Pro ，PII，PIII，P4返回本节41.2 计算机的分类巨型机世界几家公司生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成 Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I, 银河II, 银河III小巨型机功能同巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速 美国Convex公司的C系列机为其代表产品。大中型机大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一 调度主机资源，代表产品有IBM360，370，4300等。小型机它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用， 典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，国产太级工作站用于特殊的

5、专业领域，例如图象处理和辅助设计等。 典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。微型机个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉51.3 计算机的基本组成一、计算机的基本功能数据源和目的设备数据传送设备控制机制数据存储设备数据处理设备数据处理数据传送数据存储6二、计算机的一般结构 控制器：发布各种操作命令和控制信号等。运算器：主要进行算术和逻辑运算。存储器：存储程序、数据、中间结果和运算结果。I/O接口：计算机与外部设备之间传送程序、数据和结果等信号的通道。中央处理单元CPU（Central Processing Unit）：计算机的运算器和控制器。7三、总线1、总线作用：多个部件之间公

6、用的传送信息的一组连线，负责计算机各部件进行数据交换、控制信号、地址信号的发送和接收。2、总线组成：信号线、总线控制器、收发电路、转换器等3、总线分类：传递信息:并行总线、串行总线总线位置:器件总线、内部总线、外部总线8(1) 并行总线：多条线同时传递所有的二进制数位多位同时传递信息，速度快；结构复杂。计算机部件之间大量采用。(2) 串行总线：多位二进制信息公用一位信号线传递速度慢，但结构简单。部件之间距离较远时，采用串行总线可降低成本。（3）器件总线：大规模集成电路中采用的通信总线。（4）内部总线：计算机机箱内各部件之间的总线。（5）外部总线：主机与外部设备以及计算机与计算 机之间使用的总线

7、。9四、微型计算机微型计算机系统的硬件由两部分组成：主机和外设。1、微处理器MP(Micro-Processor)：是指CPU。计算机的运算器(ALU-算术逻辑单元)和控制器集成在一个芯片上，如：8086,80186,80286,80386,80486, Pentium,PII，PIII，P4等。102、总线（1）地址总线（AB-Address Bus)：用来指定寻址的存储器单元或I/O口。单向，成组使用（8086有20根地址线）。（2）数据总线（DB-Data Bus):用来传递信息的通讯线。双向，成组使用，计算机的位一般是指数据线的宽度（8086有16根数据线）。（3）控制总线（CB-Co

8、ntrol Bus):用以控制计算机各部件协调工作。各自独立，有发出，也有接收。（4）地址/数据复用总线：地址总线和数据总线复用，分时传送地址信息和数据信息，这样可以节省CPU引脚，但外部电路复杂。113、微型计算机系统（MCSMicro-Computer System）是以微型计算机（主机）为核心，配上外围设备、电源和软件等，能独立工作的完整计算机。121.4 计算机系统的分级结构一、计算机语言1、机器语言：机器能识别的二进制码（EXE文件）。2、汇编语言：机器语言用助记符号表示，速度快，汇编程序小。3、高级语言：面向用户，脱离具体机器，代码效率低，执行速度慢，对机器不直接，编译程序庞大。1

9、3二、汇编、编译和解释程序1、汇编程序：把汇编语言编写的程序（源程序）用机器翻译成机器硬件能执行的程序（目标程序）的程序称为汇编程序。2、编译程序：将高级语言源程序在计算机内转换成目标程序的程序。3、解释程序：计算机系统逐条读取用高级语言编写的源程序语句，每读一条，就执行与该条语句相对应的一组机器指令，直到结束。不产生目标码。执行该过程的程序称为解释程序。14三、实际的多级计算机面向问题的语言级汇 编 语 言 级操作系统机器级机 器 语 言 级微程序机器级数 字 逻 辑 级级0级1级2级3级4级5编译程序汇编程序操作系统微程序硬件电路151.5 计算机系统的主要性能指标基本字长：CPU直接处理

10、的二进制数据位数，常称为比特（bit） 字长越长，处理能力越强。 运算速度：单位时间内各类指令的平均执行条数，MIPS每秒百万条 指令数；MFLOPS（Million of FLOating-Point operrations Per Second) 。 计算机时钟频率主频也可评价速度，主频高则速度快。主存容量：主存储器的容量,常以字节数表示,称Byte 1Byte=8 bit（8位二进制代码），缩写为B 1024B=1KB 1024KB=1MB（1MB=1048576B） 1024MB=1GB 1024GB=1TB存取周期：从内存、外设读出或写入代码所需的全部时间 半导体存储器的存取时间一般从几至几百