计算机组成与结构 - 大连理工大学课程建设工程_第1页
计算机组成与结构 - 大连理工大学课程建设工程_第2页
计算机组成与结构 - 大连理工大学课程建设工程_第3页
计算机组成与结构 - 大连理工大学课程建设工程_第4页
计算机组成与结构 - 大连理工大学课程建设工程_第5页
已阅读5页,还剩128页未读, 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

T

计算机组成与结构

大连理工大学软件学院

软件工程系赖晓晨

far.away@

学习的思路

1.宏观的视角一知道自己在学什么、做什么

2.注重内容而非形式一叫什么、是什么、为什么

3.勤于思考,透过现象看本质!

4.培养独立解决问题的能力、树立学习的信心!

5.Google是最好的老师()

课程说明

学时:

力上课:64学时

成绩:

十期末闭卷考试

9平时成绩(课堂提出问题与回答问题、作业完成

情况)

答疑:

«课程网立占:

9邮箱:far.away@

几点要求

。按时上课,认真听讲,笔记、复习。

。课上随时可以提问,鼓励大家提问,欢迎大

家和我一起讨论问题!

请大家按时独立完成课后作业。

♦:♦课上请大家关掉手机。

参考书目

。王爱英《计算机组成与结构》第4版,清华

大学出版社

。王爱英计算机组成与结构习题集,清华大

学出版社

。戴梅萼《微机原理》清华大学出版社

郑纬民《计算机体系结构》清华大学出版社

目录

第1章概论第7章存储系统

第2章逻辑部件第8章辅助存储器

第3章运算方法和第9章输入输出设备

运算部件第10章输入输出系统

第4章主存储器第11章计算机系统

第5章指令系统

第12章计算机设计

第6章中央处理部件

第一章计算机系统概论

计算机的语言

计算机的硬件

♦:.计算机系统的层次结构

计算机发展简史和用途

计算机网络

n

第一节

计算机的语言.

I

计算机的概念、自然语

言、高级语言、机器语

言、指令、助记符

*

一、什么是计算机

计算机是一种

能够接受输入、处

理数据、存储数据、

产生输出的设备

二、计算机语言的概念

自然语言

❖高级语言

指令、指令集

♦:♦机器语言

❖助记符、汇编语言

指令的组成

一条指令通常由两部分组成

力操作码:规定该指令执行的运行类型

Y地址码(操作数):规定对哪些数据进行运算

0011001

汇编语言

一条指令通常由两部分组成

力操作码:规定该指令执行的运行类型

Y地址码(操作数):规定对哪些数据进行运算

0011001

助记符

-----------------------------源操作数

ADDAX,[9]目的操作数

计算机指令举例

♦:♦指令举例:y=ax+b

MOVAX,[08]

MULAX,[10]800101a

ADDAX,[9]900011b

MOV[11],AX1001100X

CALLPRT11y

HALT

MOVAX,[08]

计算y=ax+b的实例MULAX,[10]

ADDAX,[9]

MOV[11],AX

指令指令指令CALLPRT

地址操作码地址码操作HALT

11011000(8)->AX

指令的操作码定义

20111010(AX)*(10)->AX

30011001(AX)+⑼->AX指令操作码

41101011AX->(11)加法001

5111print减法010

6000halt乘法011

数据地址除法100

800101a取数101

900011b存数110

1001100X打印111

停机000

11y

MOVAX,[08]

计算y=ax+b的实例MULAX,[10]

ADDAX,[9]

MOV[11],AX

指令指令指令CALLPRT

地址操作码地址码操作HALT

11011000(8)TAX

指令的操作码定义

20111010(AX)*(10)->AX

30011001(AX)+(9)一AX指令操作码

41101011AX->(11)加法001

5111print减法010

6000halt乘法011

数据地址除法100

800101a取数101

900011b存数110

1001100X打印111

停机000

11y

MOVAX,[08]

计算y=ax+b的实例MULAX,[10]

ADDAX,[9]

MOV[11],AX

指令指令指令CALLPRT

地址操作码地址码操作HALT

11011000(8)TAX

指令的操作码定义

20111010(AX)*(10)->AX

30011001(AX)+(9)-AX指令操作码

41101011AX->(11)加法001

5111print减法010

6000halt乘法011

数据地址除法100

800101a取数101

900011b存数110

1001100X打印111

停机000

11y

MOVAX,[08]

计算y=ax+b的实例MULAX,[10]

ADDAX,[9]

MOV[11],AX

指令指令指令CALLPRT

地址操作码地址码操作HALT

11011000(8)TAX

指令的操作码定义

20111010(AX)*(10)->AX

30011001(AX)+⑼->AX指令操作码

41101011AX->(11)加法001

5111print减法010

6000halt乘法011

数据地址除法100

800101a取数101

900011b存数110

1001100X打印111

停机000

11y

MOVAX,[08]

计算y=ax+b的实例MULAX,[10]

ADDAX,[9]

MOV[11],AX

指令指令指令CALLPRT

地址操作码地址码操作HALT

11011000(8)TAX

指令的操作码定义

20111010(AX)*(10)->AX

30011001(AX)+⑼->AX指令操作码

41101011AX->(11)加法001

5111print减法010

6000halt乘法011

数据地址除法100

800101a取数101

900011b存数110

1001100X打印111

停机000

11y

MOVAX,[08]

计算y=ax+b的实例MULAX,[10]

ADDAX,[9]

MOV[11],AX

指令指令指令CALLPRT

地址操作码地址码操作HALT

11011000(8)TAX

指令的操作码定义

20111010(AX)*(10)->AX

30011001(AX)+⑼->AX指令操作码

41101011AX->(11)加法001

5111print减法010

6000halt乘法011

数据地址除法100

800101a取数101

900011b存数110

1001100X打印111

停机000

11y

计算机语言比较

汇编语言机器码

y=ax+bMOVAX,[08]11011000

MULAX,[10]20111010

ADDAX,[9]30011001

MOV[11],AX

41101011

CALLPRT

5111

HALT

6000

7

800101

900011

1001100

11

第二节

计算机硬件

计算机硬件组成部分、

总线

计算机硬件组成

♦:♦硬件是由电子的、磁性的、机械的器件组成

的物理实体,包括运算器、控制器(中央处

理器)、存储器、输入设备和输出设备等5

个基本组成部分。

CPU:

CentralProcessingUnit

硬件结构框图

硬件

主机外设

系

统

总

线计算机的硬件组成

算术运算、逻辑运算。加

法、移位

决定指令执行顺序、译码、

发出控制指令

地址选通、多级存储

接受原始数据,给出运算

结果

总线bus

ABus

CBus

DBus

a,bx

三总线结构计算机原理图

计算机的基本组成

第三节

计算机系统层次结构

虚拟机器、计算机语言

的演变、编程语言类型

计算机破件系统层次

计算机

系统级

寄存器级

门级

晶体管级

MOSTTL物理级

计算机软件系统层次

虚拟计舁机的层次结构

计算机体系的层次结构

软

件

部

分

硬

件

部

分

计算机语言

。机器语言:机器码结

构

^01110010化

。低级语言:汇编语言变

强

^movax,01h,

。高级语言:c、pascakfortun>basic

9for(i=0;i<100;i++);

。应用语言:数据库语言

^^Select

■■

计算机程序的执行方式

编译执行

解释执行

计算机系统与用户的关系

T

第四节

计算机发展简史

计算机阶段、计算机分

类、计算机用途

一、计算机发展历史

巴贝奇分析机

巴贝奇分析机部件

CharlesBabbage

1792-1871

后人复制的差分机

人类历史上第一台计算机:ENIAC

H重达30吨

占地170m2

H耗电150千瓦

H18000个电子管

H计算5000次/每秒

电子数字积分计算机

ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator

OWN山

计算机发展历史

。第一代(1946——1957):电子管

ENIAC.ABC、IBM701

机器语言、汇编语言

科学计算

下

计算机发展历史世

纪

第二代(1958——1964):晶体管最

伟

IBM7094.CDC1640大

的

发

高级语言明

数据处理、事物管理、工业控制

计算机发展历史

第三代(1965——1971):集成电路

IBM360.IBM370、DECPDP-X

操作系统

文字处理、图形处理

计算机发展历史

。第四代(1972至今)大规模集成电路LSI和超

大规模集成电路VLSI微型机

牵牛星8800

苹果APPLE-2

IBM一PC

数据库、网络等社会的各个领域

二、计算机的分类

按处理对象分类

1.模拟计算机:

速度快、精度低

2.数字计算机:

精度高、便于存储

3.数字模拟混和计算机:造价高

计算机的分类

♦按用途分类

专用计算机:

功能单一、结构简单、

可靠屉高、适应性差)特定

情况下最有效、最经济、最

快速

通用计算机:一J

功能齐全、适应

性强,在某些具体

环境下运行效率低

计算机的分类

*按规模分类

Y巨型:速度最快,处理能力最强

i大中型:通用,较快,较强

i小型:规模小,结构简单,设计试制周期短

小微型:小,巧,轻,使用方便,价格便宜

巨型机

巨型机:

速度最快、处理

能力最强。

例如:曙光4000L644GB内存,浮点运

算达每秒3万亿次.目前多用于战略武器(如

核武器和反导弹武器)的设计,空间技术,

石油勘探,中、长期天气预报等领域。

TOP10SitesforJune2007/lists/2007/06人

Formoreinformationaboutthesitesandsystemsin“皿…蓝色基因:万亿次浮点

completelist,367

运算每秒

RankSiteComputer---------------------------------------------------------------------

BlueGene/L-eServerBlueGene

DGE/NNSA/LLNL

Solution

UnitedStates

IBM

2OakRidgeNationalLaboratoryJaguar-CrayXT4/XT3

UnitedStatesCrayInc.

RedStorm-Sandia/CrayRedStorm

3NNSA/SandiaNationalLaboratories4

Opteron2.4GHzdualcore

UnitedStates

CrayInc.

IBMThomas工WatsonResearchCenterBGW-eServerBlueGeneSol

4

UnitedStatesIBM

StonyBrook/BNL.NewYorkCenterforNev-/YorkBlue^erverBlueGene

5ComputionalSoencesSolution

UnitedStatesIBM

ASCPurple-eServerpSeriesp5575

DOE/NNSA/LLNL

61.9GHz

UnitedStates

IBM

RensselaerPolytechnicInstitute」Computional

eServerBlueGeneSolution

7CenterforNanotechnologyInnovations

IBM

UnitedStates

Abe•PowerEdge1955,2.33GHz,

NCSA

8.Infiniband

UnitedStates

Dell

MareNostrum-BladeCenterJS21

§BarcelonaSupercomputingCenter

Cluster,PPC970,23GHz,Myrinet

Spain

IBM-----------------------

LeibnizPechenzentrumHLRB-II-Atox470C地球模拟器

10

GermanySGI43万亿次浮点运算每秒

v

侬、百可以修费眄日向加2007,~2007

大型机

♦:♦大型机:这覆盖国内常

说的大、中型机。特点

是通用,具有很强的综

合处理能力和管理能力。

主要用于大银行、大公

司、规模较大的高校和

科研院所。

zSeries800大型机

小型机

♦:♦小型机:结构简单,维护

方便,成本较低,易于推

广。不需要经长期培训即

可维护和使用5主要用于

企业管理、数据采集与分

析。

PDP-11小型机

微型机

微型机:

以小、巧、轻、

使用方便、价格便

宜、软件丰富、功

能齐全、等优势而

拥有广大的用户

三、计算机的用途

计算机的发展趋势

巨型化

微型化

多媒体摩尔定律

网名各化

智能化

摩尔定律

19751985

晶

体10M-Mlnm500

(mlp»)

Ctranflivtoro)^OOO

B百

管

Permitm25万

丸

数

条

行

、

10OKJZJaoaBo__!_1.0每

砧

秒

1OK0,1

.▼ftoao

✓4004I0.01

每三年芯片集成度翻2翻。

•Introducedin1970

曲;J•Firstmicroprocessor

3Bl•4bitarchitecture!

1•2,250transistors

•12mm2

遛ElJ•Clock:108kHz

、s

Intel8085Microprocessor

•Introducedin1974

•8-bitarchitecture

•Stillusedinsome

microcontroller

applications!

Intel8086Microprocessor

•Introducedin1979

•29,000transistors

•33mm2

•Clock:5MHz

16bitarchitecture

LSM

Intel386Microprocessor

•Introducedin1985

•275,000transistors

•43mm2

•Clock:16MHz

•32bitarchitecture

金端霆蒿潴

LSM

Intel486Microprocessor

•Introducedin1989

•1,200,000transistors

•81mm2

•Clock:25MHz

•32bitarchitecture

•1stpipelined

implementationof

IA32

LSM

IntelPentiumMicroprocessor

CLOCKDRIVER

CODE•Introducedin1993

CACHE

•3,100,000transistors

CODE

TLB•296mm2

COMPLEX

BUSINTERFACEINSTRUCTION•Clock:60MHz

LOGICSUPPORT

一鼻,•32bitarchitecture

SUPERSCALER

INTEGER

EXEClfflON

•1stsuperscalar

implementationofIA32

MPLOGIC

LSM

巨型化

运算速度可达每秒几

百亿次运算。1975年

世界上第一台超级计

算机“Cray-1”超级计

算机应用:天气预报、

地震机理研究、石油

和地质勘探,卫星图

像处理等大量科学计CRAY-II

算的高科技领域。

中国超级计算机银河

国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2

国超级计算机曙光

国家职能计算机中心推出的:“曙光1000”、

“曙光20001”和“曙光3000”

微型化

Altair8800

eMac

SayhellotoiMac.

平果iMac

Icam

•Thinkdifferent

yiHnoiki@muc.coiH

多媒体

。多媒体就是计算机集图.

形、图像、声音、文字

处理为一版。多工某体技

术的目标是:无论在彳十

么虚方)只需要简单的

设备藐能自由自在地以

交互法对话方式收发所,

需要的信息。多媒体技

术的实质就是让人们利

用计算机以更接近自然

方式交换信息。

网络化

计算机网络:

计算机技术与通信技

术结合的产物。

计算机网络的发展动

力:

使用远程资源,

共享程序、数据和信

息资源。

智能化

使计算机具有视觉、听觉、语言、行为、思

维、逻辑推理等能力。

GarryKasparov

智能化

*智能化机器人、机器狗、机器昆虫等

智能化

*智能化机器人、机器昆虫、机器狗等

29tM•com

T

第五节

计算机网络

网络基础、网络拓扑、

网络协议、网络设备

一、网^<^出

计算机网络的概念

计算机技术和通信技术相结合,产生了计

算机网络。

地理位置不同,并具有独立功能的多个计

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论