计算机组成原理(第一章).ppt

1、2020/7/27，计算机组成原理，讲师，四川大学计算机科学学院：倪运珠电子邮件：2020/7/27，书目，计算机组成原理，汤硕飞，高等教育出版社。计算机组成原理，白仲英，科学出版社。计算机组成与系统结构，王爱英，清华大学出版社，2000年12月版。计算机组成原理，王敏，电子工业出版社，2001年1月。计算机系统组织架构，约翰卡皮内利，2020/7/27，评分标准，最终总分=常规分数的30%，最终考试分数的70%，常规分数(满分100分):1。出勤：50分，旷工扣5分。2.课后练习：40分。3.课堂讲解或回答问题：10分(讲解一次10分，回答一次5分)，2020年7月27日，第1章：概述，本章

2、主要内容：计算机系统的基本组成，计算机系统的层次结构，计算机硬件系统的组织性能指标，1.1电子计算机的产生，ENIAC推出的第一台计算机：重30吨，占地170平方米，安装有18000个电子管，计算速度为5000次/秒。2010年，天河一号(二期系统)每秒钟有2570万亿次。缺点：存储容量小(只能存储20位十进制数字，字长为10位)。冯诺依曼在此基础上提出了现代计算机的模型，计算机系统的基本组成于2020年7月27日，冯诺依曼系统的基本思想是：(1)用二进制代码来表达信息(数据和指令)。指令由操作码和地址码组成。(2)采用“存储程序”和“程序控制”的方法。(3)计算机由五个基本部件组成：存储器、

3、运算单元、控制器、输入设备和输出设备。2020/7/27，1.2计算机系统的基本组成。信息数字化有两层含义：(1)计算机中的各种信息是用数字代码来表示的，如指令、数字数据、字符、图像等。(2)在物理机制上，数字代码由数字信号表示。2020/7/27，1.2计算机系统的基本组成。存储程序的工作方式包括三个要点：(1)预先编译程序；(2)预先存储程序；(3)自动连续执行程序。2020年7月27日，计算机系统的基本组成由计算机硬件(如五大组件)和计算机软件(如。2020年7月27日1.2.1，计算机硬件由五部分组成：算术单元、存储器、控制器、输入设备和输出设备。2020/7/27，1.2.1计算机硬

4、件组成，程序，结果，算术单元，输入设备，存储器，输出设备，控制器，计算机，对二进制数执行算术(-*/)和逻辑(与非)运算，2020/7/27，1.2.1计算机硬件组成，程序，结果，算术单元，输入设备，存储器，输出设备，控制器，存储信息，2020/7/27，1.2.1计算机硬件组成，程序，结果，算术单元，输入设备，2020/7/27，1.2.1计算机硬件组成，程序，结果，算术单元，输入设备，存储器，输出设备，控制器，计算机硬件组成，将原始信息转换成代码并将其发送到主机，2020/7/27，1.2.1计算机硬件组成，程序，结果，算术单元，输入设备，存储器，输出设备，控制器，并以可接受的形式输出处理

5、结果。2020年7月27日，在计算机的五个主要部件中，算术单元和控制器是信息处理的核心部件，所以它们统称为“中央处理器”。存储器、运算单元和控制器在信息处理操作中起主要作用，是计算机硬件的主要部分，通常称为“主机”。输入设备和输出设备统称为“外部设备”，简称为外围设备或输入/输出设备。2020/7/27，1.2.2计算机软件，1。软件：指能使计算机工作的程序和程序运行时所需的数据，以及与这些程序和数据相关的文本描述和图表数据，其中文本描述和图表数据也称为文档。程序数据文件2。分类：(1)系统软件是指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。2020/7/27，1.2.2计算机软件，(

6、1)系统软件，(a)操作系统(DOS、WINDOWS、UNIX、xenix)，(b)语言处理器解释器和编译器通常称为语言处理器。(3)数据库管理系统包括数据库和管理数据库的软件(4)服务程序(2)应用软件，2020/7/27，1.3计算机系统的层次结构，1.3.1层次结构模型1。从软硬件构成来看，2020/7/27，1.3计算机系统的层次结构，2。从语言功能来看，2020/7/27，1.3.2软件和硬件之间的逻辑等效，1。含义：(1)任何由软件完成的操作也可以直接由硬件实现；(2)任何由硬件执行的指令也可以由软件完成；2.固件：固件是介于传统软件和硬件之间的实体，在功能上类似于软件。微程序是计

7、算机软硬件结合的重要形式。2020年7月27日，1.3.2软件和硬件之间的逻辑等效，3。硬件和软件之间的功能分配硬件软化：软件完成更复杂的功能以减少硬件开销。软件强化：硬件完成复杂的功能以提高处理速度。固件化：运行微程序实现更复杂的功能以提高性价比，2020/7/27，1.4计算机硬件系统组织，1.4.1总线：一组信息传输线，可由多个组件分时共享。2020/7/27，1.4.2基于总线的典型系统结构，1。单总线结构，基于2020/7/27、1.4.2、2总线的典型系统结构。以中央处理器为中心的双总线结构，2020/7/27，1.4.4 1.4.3带通道或IOP的大规模系统结构，1。带通道的系统

8、，2020/7/27，1.4.3带通道或IOP的大规模系统结构，2。具有IOP的系统，2020/7/27，1.4.4多机系统，1。通过总线或交叉开关矩阵紧密耦合的系统每个节点都有一个中央处理器、一个本地存储器，可能还有外部存储器或其他外围设备。(见教材P10，图1-8)，2020/7/27，1.5计算机性能指标，1 .基本字长指操作数的基本位数。它影响计算精度和指令功能。2.存储容量(1)主存储容量是指存储单元的数量。它表示为：字节数(按字节寻址)、字长(按字寻址)。(2)外部存储容量通常表示为字节数。，2020/7/27，3。运算速度(1)定点/浮点运算时间(2)平均每秒执行的指令数(MIPS) (3)中央处理器时钟频率(千兆赫)4。数据路径宽度和数据传输速率(1)数据路径宽度指数据总线一次可以并行传输的数据位数量(2)数据传输速率指数据总线每秒传输的数据量也称为数据总线带宽数据传输速率=总