计算机组成原理(唐朔飞)-

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第1篇概述§1.1计算机发展历史§1.2计算机常用术语§1.3计算机系统组成§1.4计算机性能指标§1.5计算机工作过程§1.3计算机系统组成1.3.1区别概念处理器计算机计算机系统运算器、控制器、寄存器构成的大规模集成电路—CPU微机硬件+软件系统CPU为核心，配以I/O接口、内存、外部设备、电源、机箱等硬件整体计算机体系结构——程序员所见到的计算机系统的属性概念性的结构与功能特性（指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理）计算机组成——实现计算机体系结构所体现的属性，（具体指令的实现）有无乘法指令如何实现乘法指令1.3.1区别概念1.3.2计算机系统的层次结构BarehardwareMicroprogrammingOperatingsystemCompilersassembler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来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1.计算机由五大部件组成2.指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访3.指令和数据用二进制表示4.指令由操作码和地址码组成5.存储程序6.以运算器为中心1.3.3冯·诺依曼计算机的特点§1.3.4现代计算机系统组成微机系统硬件系统软件系统主机外设CPU运算器控制器寄存器I/O接口内部存储器（主存）外部存储器（辅存）I/O设备电源系统软件应用软件操作系统语言处理程序数据库系统通用软件专业软件现代计算机系统硬件介绍现代计算机系统硬件介绍ISA插槽PCI插槽AGP插槽北桥芯片组南桥芯片组内存插槽CPU插槽IDE接口软驱接口并口连接器串口连接器ROMBIOS鼠标键盘USB接口主板电源插座现代计算机硬件系统介绍主板现代计算机硬件系统介绍外设\内存现代计算机硬件系统介绍显卡\声卡1、运算器名称：算术逻辑单元ArichmrticLogicUnit功能：算术运算、逻辑运算、位移、循环部件：ACC、ALU2、控制器功能：按照程序逻辑要求，控制程序中指令的执行顺序；根据指令寄存器中的指令码控制每条指令的执行过程。部件：程序计数器PC、指令寄存器IR、时序电路功能：暂时存储CPU执行程序时的常用数据、地址，减少CPU与外部的数据交换，加快CPU运行速度。部件：MQXMDRMAR3、寄存器组总线AB、DB、CB为一组导线，完成地址、数据、控制信息传输微机的存储和记忆装置，用以存放数据和程序分类内部存储器外部存储器硬盘光盘软盘优盘输入设备：键盘、鼠标，摄像头、扫描仪、触摸屏、MIC等

（指将原始信息，如数据、程序、控制命令等转换为计算机所能识别的信息，并存入计算机内存的设备。）输出设备：显示器、打印机、绘图仪等

（将存储在内存中的处理结果或其它信息，以能为人所接受的或能为其它计算机接受的形式输出。）输入/输出设备：移动存储介质、通讯设备等细化的计算机硬件框图CPUI/O分类：软件系统系统软件应用软件操作系统*语言处理程序*数据库系统通用软件*专业软件*对计算机本身进行操作和管理，提供给用户操作环境和软件运行环境。核心软件，管理计算机全部软件和硬件资源，组织计算机各部分协调工作，提供用户操作界面的运行平台。汇编程序解释程序编译程序软件：是程序、数据和相关文档的集合，是微机的灵魂，它存储在存储器中，不磨损、不消耗、需升级、可移植。单用户操作系统——单用户、多任务，如Windows批处理操作系统——以相同的作业为处理对象分时操作系统——多用户系统，如Unix、VMS实时操作系统——工业生产控制、数据处理，RDOS网络操作系统——网络配置、通讯、安全，WinNT分布式操作系统——分布式计算机，MDS、CDCS软件之操作系统目前常用：DOS、Windows、Unix、Linux、Vista分类：软件系统系统软件应用软件操作系统*语言处理程序*数据库系统通用软件*专业软件*

计算机语言分为机器语言、汇编语言、高级语言，语言处理程序负责将这些语言编写的程序翻译为计算机能读懂的语言，并将计算机的运算结果翻译为相应的人们能理解的语言程序。汇编程序解释程序编译程序计算机语言包括：机器语言、汇编语言、高级语言语言机器语言汇编语言高级语言发展第一代第二代第三代编程对象面向机器面向机器面向“过程”语句元素由“0”、“1”构成用助记符编程用语言按照语法规则编写，如BASIC运行条件机器直接理解运行需要“汇编器”翻译为机器语言才能执行需要“解释器”翻译为目标指令，再由“编译器”翻译为机器语言特点难学、难记、难读、难改，占内存少，速度快可读性、可记忆性好，效率高、实时性强易学、易懂，程序容量大，速度慢例子1011000000010000000001000000010101000100000011000000000MOVAL，16ADDAL，4MOVADDR6，ALC++语言ADDR6=16+4例子*把16送到AL；把4与AL相加，和存储在AL中；把AL中的数据送到地址6中。计算机系统计算机结构计算机处理器高级语言汇编语言机器语言计算机语言处理程序对应的编程硬件关系图FORTRAN科学计算和工程计算PASCAL结构化程序设计C＋＋面向对象Java适应网络环境分类：软件系统系统软件应用软件操作系统*语言处理程序*数据库系统通用软件*专业软件*汇编程序解释程序编译程序软件种类非常丰富日新月异服务软件、杀毒软件、游戏软件、管理软件、网络软件、作图软件、音乐软件……结论：硬件是各种有形电子元件、设备组成的实体；软件便于发挥硬件功能，提高机器效率的无形程序集合。前者是后者的物质基础，后者是前者的灵魂，相辅相成，互相促进，是不可分割的统一体。小结6、理解各种计算机语言的特点1、计算机系统的层次结构2、理解冯·诺依曼计算机的特点4、理解CPU内部控制器、运算器、存储器的各部件的关系和功能5、了解计算机软件的分类§1.3计算机系统组成3、掌握现代计算机系统的组成

第1篇概述§1.1计算机发展历史§1.2计算机常用术语§1.3计算机系统组成§1.4计算机性能指标§1.5计算机工作过程§1.4计算机性能指标指计算机能直接处理的二进制数据的位数机器字长用bit为单位，有8位、16位、32位、64位，为字节的倍数字长决定着计算机运算的精度、速度、造价1、机器字长2、运算速度主频吉普森法MIPS每秒百万条指令CPI执行一条指令的时钟周期数FLOPS每秒浮点运算次数

第1篇概述§1.1计算机发展历史§1.2计算机常用术语§1.3计算机系统组成§1.4计算机性