计算机组成原理第二讲(概论).ppt

1、计算机组成原理,主讲：颜俊华 第二讲：概论,内容回顾,诺依曼体制的主要思想 信息的数字化表示 用数字化方法表示信息的优点 存储程序的核心内容,计算机系统组织,硬件系统 硬件系统：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等构成计算机硬件系统。 中央处理器：运算器和控制器（加Cache） 主机： CPU和存储器（加I/O接口和系统总线） I/O设备：输入设备和输出设备,硬件系统,常见计算机硬件系统组成,主存 辅存,CPU,主机,I/O,硬件,CU,硬件系统,常见计算机硬件系统组成,ALU,CPU,主机,I/O,CU,主 存,硬件系统,典型的硬件系统结构 以总线为基础的系统结构,CPU,主存,接口

2、,接口,I/O,I/O,系统总线（地址、数据、控制）,硬件系统,典型的硬件系统结构 采用通道或输入/输出处理机的大型系统结构,CPU,主存,通道,I/O控制器,I/O,通道,I/O,I/O,I/O,I/O控制器,I/O控制器,硬件系统,典型硬件系统结构 多机系统紧耦合系统：通过总线或交叉开关矩阵进行多机互连，通过共享存储器实现多机之间的信息交换,CPU,LM,共享存储器,I/O,I/O,. . .,CPU,LM,. . .,硬件系统,典型硬件系统结构 多机系统松耦合系统：通过通信网络连接各节点，节点之间以中断方式传送信息包。,软件系统,软 件,用来管理整个计算机系统,操作系统,语言处理程序(解

3、释、编译),数据库管理系统,服务性程序(编辑、调试 、 诊断),网络软件,按任务需要编制成的各种程序,科学计算类程序,工程设计类程序,数据处理类程序,信息管理类程序,自动控制类程序,系统组成层次结构,从硬、软件组成角度划分的层次结构模型,传统机器级（指令系统）,微程序级（微程序控制器）,逻辑部件级（硬件逻辑部件）,操作系统级（操作系统）,语言处理程序（解释、编译）,应用程序（软件资源）,用户程序级（用户程序）,系统分析级（数学模型、算法）,软件部分,图1-9 从组成角度划分的层次结构模型,硬、软界面,系统组成层次结构,从硬、软件组成角度划分的层次结构模型 （1）自上而下，计算机系统的逐级生成过

4、程 拟定指令系统（它是CPU硬、软界面所在） 创建硬件系统（称为硬核。能实现指令功能） 配置操作系统（它是系统软件的核心和基础） 配置语言处理程序及软件资源（将它们置于 操作系统的管理调度之下） 输入用户程序,系统组成层次结构,从硬、软件组成角度划分的层次结构模型 （2）自上而下，应用计算机求解问题的过程 系统分析级 用户程序级 操作系统级 传统机器级(或机器语言级) 硬件系统级,系统组成层次结构,从语言功能角度划分层次结构 机器语言 面向机器 汇编语言 面向机器 高级语言 面向问题,系统组成层次结构,从语言功能角度划分层次结构,计算机的解题过程,系统组成层次结构,从语言功能角度划分层次结构,

5、高级语言,虚拟机器 M3,汇编语言,虚拟机器 M2,机器语言,实际机器 M1,微指令系统,微程序机器 M0,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,软 件,硬 件,系统组成层次结构,硬软件功能划分,性能,硬件比例少,硬件比例增加,在完成相同功能的前提下:,价格,技术条件要求,性能,价格,技术条件要求,硬软件功能划分, 硬件软化: 软件完成较复杂功能, 以降低硬件开销。 软件硬化: 硬件完成较复杂功能, 以提高处理速度。 软件固化: 运行微程序实现较复杂功能,以提高性价比。,功能分配与设计目标、技术条件有关。, 关于指令系统的最小功能集合,计算机的特点,自动连续地执行程序 运算速度