第3章 计算机基本工作原理
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计算机组成原理—习题解答(第三章)
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第三章 3.10
题解：
⑴ 64K×32位 / 16K×8位 = 4×4 = 16片； ⑵ 见下页； ⑶ 8ms / 128 = 62.5us，刷新周期为62.5us，128个刷新周期； ⑷ 分散式对存储器刷新一遍用时128×0.5us×2=128us，在8ms
题解： 1ms(1000us)内必须刷新64次，每次刷新时间为1/4us ，则1ms内16us用于刷新，比例为1.6%。 或者， 1ms中包含的存取周期数为：1ms/250ns=4000个
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第三章 3.10
A6~0行 A13~7列
A6~0 刷新
A14
A15 -RAS
REF
A6~0 地址 -WE 多路 选择 -RAS0 器
-RAS1
片 选 译 -RAS2 码 器 2:4 -RAS3
-CAS
A6~0 -WE
16KX8 DRAM
16KX8 DRAM
第三章 3.6
3.6若用1M×1位的DRAM芯片构成1M×16位的主存储器 ，芯片内部存储元排列成正方形阵列，其刷新最大间隔时 间为4ms。则采用异步刷新时，两次刷新操作应相隔多长 时间？4ms时间内共需多少个刷新周期？
题解： 刷新定时信号的周期时间为： 4ms/1024 = 3.9us; ； 4ms时间内共需1024个刷新周期。
题解：
(1) 寻址范围=64K / (32/8) = 16K字；存储容量为16K×32bit。 (2) 字地址与字节地址的分配：（大端方式）
白中英 第五版 计算机组成原理第3章.
• 按字节编址：一个存储单元存放一个字节。 • 按字编址：一个存储单元存放一个字。
例如一个16位二进制字存储单元可以存放两个字节。
计算机组成原理
11
3.1.3 主存储器的技术指标
1、存储容量
指一个存储器所能容纳的二进制信息的总量。
•以比特表示容量。（bit）
•以字节数表示容量。（Byte） 如：某计算机存储器的容量为 16K ×16。
计算机组成原理
40
字和位同时扩展的连接方式： ＊ 各芯片的片内地址线、读/写控制线均对应地并接在地址和控制总线的 对应位上； ＊ 由高位地址（n位）译码产生2n个片选信号，决定芯片分成2n个组； ＊ 由数据线决定每组的芯片片数。
存储器模块条
存储器通常以插槽用模块条形式供应市场。这种模块条常称 为内存条，它们是在一个条状形的小印制电路板上，用一定 数量的存储器芯片，组成一个存储容量固定的存储模块。 内存条有 30 脚、 72 脚、 100 脚、 144 脚、 168 脚、 184 脚、 240 脚等多种形式。
• SDRAM与CPU的数据交换同步于外部的系统时钟信号，
并且以 CPU/存储器总线的最高速度运行，而不需要插入 等待状态。
数不满足存储器单元数要求时，需进行字扩展。
字位同时扩展法
• 当芯片的单元数和单元的数据位均不满足存储器的要求
时需要进行字和位的同时扩展。
存储器系统的存储容量： 2M×N位
使用芯片的存储容量：2L×K位(L≤M，K≤N)
需要存储器芯片个数：(2M×N)/(2L×K)
计算机组成原理
35
1．位扩展
当芯片的单元数满足存储器单元数的要求，但单元 中的位数不满足要求时，需要进行位扩展。
计算机系统结构第3章流水线技术
设计控制逻辑以协调不同阶段之间的操作， 确保指令顺序执行。
流水线调度
根据指令的依赖关系和资源可用性，动态调 度指令到不同的流水线阶段。
GPU设计中的流水线技术
线程级并行
通过划分线程块和线程束，实现线程级并行执行。
数据级并行
将数据划分为多个块，每个块在GPU的多个处理单元上并行处理。
指令级并行
通过指令调度和分支预测，实现指令级并行执行。
硬件资源共享
01
硬件资源共享是指流水线中的多个操作共享相同的硬件资源， 如寄存器、缓冲区等。
02
硬件资源共享能够提高资源利用率，减少硬件开销，降低成本。
需要注意的是，硬件资源。
流水线的性能指标
01
吞吐量
流水线每单位时间内完成的操作数 或任务数。
流水线调度
根据子任务的依赖关系和资源需求，动态调 度子任务到不同的计算节点。
THANKS
感谢观看
将执行结果写回寄 存器或内存。
02
流水线的工作原理
数据流驱动
1
数据流驱动是指流水线中的操作按照数据流动的 方向依次执行，每个操作在完成前需要等待前一 个操作的结果。
2
数据流驱动的优点是能够充分利用数据依赖关系， 减少等待时间，提高流水线的吞吐量。
3
需要注意的是，数据流驱动需要精确控制数据流 动的顺序，以避免出现数据相关和冒险问题。
调试和维护困难
由于流水线中各个阶段是并行处 理的，调试和维护可能会比串行 系统更加困难。
05
流水线技术的应用
CPU设计中的流水线技术
指令划分
将指令划分为多个阶段，每个阶段对应一个 功能单元，从而并行执行多个指令。
数据路径设计
流水线调度
根据指令的依赖关系和资源可用性，动态调 度指令到不同的流水线阶段。
GPU设计中的流水线技术
线程级并行
通过划分线程块和线程束，实现线程级并行执行。
数据级并行
将数据划分为多个块，每个块在GPU的多个处理单元上并行处理。
指令级并行
通过指令调度和分支预测，实现指令级并行执行。
硬件资源共享
01
硬件资源共享是指流水线中的多个操作共享相同的硬件资源， 如寄存器、缓冲区等。
02
硬件资源共享能够提高资源利用率，减少硬件开销，降低成本。
需要注意的是，硬件资源。
流水线的性能指标
01
吞吐量
流水线每单位时间内完成的操作数 或任务数。
流水线调度
根据子任务的依赖关系和资源需求，动态调 度子任务到不同的计算节点。
THANKS
感谢观看
将执行结果写回寄 存器或内存。
02
流水线的工作原理
数据流驱动
1
数据流驱动是指流水线中的操作按照数据流动的 方向依次执行，每个操作在完成前需要等待前一 个操作的结果。
2
数据流驱动的优点是能够充分利用数据依赖关系， 减少等待时间，提高流水线的吞吐量。
3
需要注意的是，数据流驱动需要精确控制数据流 动的顺序，以避免出现数据相关和冒险问题。
调试和维护困难
由于流水线中各个阶段是并行处 理的，调试和维护可能会比串行 系统更加困难。
05
流水线技术的应用
CPU设计中的流水线技术
指令划分
将指令划分为多个阶段，每个阶段对应一个 功能单元，从而并行执行多个指令。
数据路径设计
计算机执行原理
计算机执行原理
计算机的执行原理可以概括为存储程序和程序控制。
在运行时，计算机先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作等加工，然后再按地址把结果送到内存中去。
这一过程会一直持续下去，直到遇到停止指令。
程序与数据一样存取，按程序编排的顺序，一步一步地取出指令，自动地完成指令规定的操作。
这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于1945年提出的，被称为冯·诺依曼原理。
以上内容仅供参考，如需更多专业信息，建议咨询计算机领域专业人士或查阅相关书籍文献。
《计算机科学概论》第3章 操作系统
2. 操作系统的组件
设备驱动程序
设备驱动程序负责与控制器进行通信 某个设备的驱动程序就类似于该设备的一个管家 例如：打印机的驱动程序
有了设备驱动程序，用户自己编写的程序需要使用某个设备时就 不需要了解该设备的细节
按照这种方式，其他软件组件的设计可以独立于具体设备特有的 特征 这么做的好处在于，使得操作系统可以独立于计算机的硬件
1. 软件综述
在软件分类中，由于学科的发展变化和权威的缺乏， 导致出现了一些矛盾的分类方法。
因此，应该把下面的分类方法看作我们学习、研究 软件的一种工具，而不是普遍接受的事实。
操作系统的体系结构
1. 软件综述
操作系统的体系结构
1. 软件综述
把某些工作通过实用软件来实现，可以降低操作系统的复杂性 实用程序和其他类别的软件没有十分明确的界定线。
操作系统的体系结构
2. 操作系统的组件
内存管理程序
内存管理程序负责协调计算机对主存储器使用的任务 在单任务的环境里，内存的管理比较简单 在多用户与多任务的环境里
许多程序和数据被共同存放在内存中，要求计算机能同时处 理多个需求，这时内存管理程序的职责就扩展了； 存储器管理程序必须为那些需要新的存储空间的程序找到空 闲的存储单元； 同时，跟踪那些不再被占用的存储单元，及时地释放他们 （标记为空闲状态）。
具有优先级的队列的利与弊
操作系统的发展
批处理
操作系统的发展
传统批处理使得用户范围与机器范围的分界线变得明显;分工明确 专一，效率提高。
主要缺点：程序一旦提交给作业队列，用户就无法与它交互。
操作系统的发展
交互式处理－允许执行一个程序来通过远程终端与用户 对话。
操作系统的发展
实时处理－计算机在一个限期内被强制执行任务。
设备驱动程序
设备驱动程序负责与控制器进行通信 某个设备的驱动程序就类似于该设备的一个管家 例如：打印机的驱动程序
有了设备驱动程序，用户自己编写的程序需要使用某个设备时就 不需要了解该设备的细节
按照这种方式，其他软件组件的设计可以独立于具体设备特有的 特征 这么做的好处在于，使得操作系统可以独立于计算机的硬件
1. 软件综述
在软件分类中，由于学科的发展变化和权威的缺乏， 导致出现了一些矛盾的分类方法。
因此，应该把下面的分类方法看作我们学习、研究 软件的一种工具，而不是普遍接受的事实。
操作系统的体系结构
1. 软件综述
操作系统的体系结构
1. 软件综述
把某些工作通过实用软件来实现，可以降低操作系统的复杂性 实用程序和其他类别的软件没有十分明确的界定线。
操作系统的体系结构
2. 操作系统的组件
内存管理程序
内存管理程序负责协调计算机对主存储器使用的任务 在单任务的环境里，内存的管理比较简单 在多用户与多任务的环境里
许多程序和数据被共同存放在内存中，要求计算机能同时处 理多个需求，这时内存管理程序的职责就扩展了； 存储器管理程序必须为那些需要新的存储空间的程序找到空 闲的存储单元； 同时，跟踪那些不再被占用的存储单元，及时地释放他们 （标记为空闲状态）。
具有优先级的队列的利与弊
操作系统的发展
批处理
操作系统的发展
传统批处理使得用户范围与机器范围的分界线变得明显;分工明确 专一，效率提高。
主要缺点：程序一旦提交给作业队列，用户就无法与它交互。
操作系统的发展
交互式处理－允许执行一个程序来通过远程终端与用户 对话。
操作系统的发展
实时处理－计算机在一个限期内被强制执行任务。
计算机计算原理
计算机计算原理计算机计算原理是指计算机进行计算的基本原理和方法。
计算机计算原理主要包括数字逻辑、算术运算、存储器、控制器等方面的内容。
在计算机科学与技术领域中，计算机计算原理是非常重要的基础知识，它关乎着计算机系统的设计、性能优化和应用效果。
数字逻辑是计算机计算原理的基础，它是指利用数字信号进行逻辑运算的原理。
数字逻辑包括与门、或门、非门等基本逻辑门，通过这些逻辑门的组合可以实现各种逻辑运算，如与运算、或运算、非运算等。
数字逻辑的设计和实现是计算机硬件系统的基础，它直接影响着计算机系统的性能和功能。
算术运算是计算机进行数值计算的基本原理。
计算机通过算术逻辑单元(ALU)来实现加法、减法、乘法、除法等数值运算，这些运算是计算机进行复杂计算的基础。
算术运算的实现需要考虑运算的精度、速度和稳定性等因素，这直接关系着计算机系统的计算能力和应用效果。
存储器是计算机计算原理中的重要组成部分，它用来存储计算机运行时所需要的数据和指令。
存储器包括内存和外存两种形式，内存用来存储运行时的数据和程序，外存用来存储长期数据和程序。
存储器的设计和管理直接关系着计算机系统的运行速度和存储容量，它是计算机系统中的关键组成部分。
控制器是计算机计算原理中的核心部分，它用来控制计算机系统的运行和数据流动。
控制器包括指令译码、时序控制、中断处理等功能，它协调各个部件之间的工作，保证计算机系统能够按照程序的要求进行计算和运行。
控制器的设计和实现对计算机系统的性能和稳定性有着重要的影响，它是计算机系统中的关键组成部分。
综上所述，计算机计算原理是计算机科学与技术领域中的重要基础知识，它关乎着计算机系统的设计、性能优化和应用效果。
数字逻辑、算术运算、存储器、控制器等方面的内容是计算机计算原理的核心内容，它们共同构成了计算机系统的基本原理和方法。
只有深入理解和掌握计算机计算原理，才能够在计算机科学与技术领域中取得更好的成就。
第3章计算机硬件组成及工作原理
3)时间控制 对各种操作实施时间上的定时称为时间控制。 在计算机中，各种指令的操作信号以及一ห้องสมุดไป่ตู้指令的整个执行 过程都受到时间的严格定时。 4)数据加工 数据加工就是对数据进行算术运算和逻辑运算 处理。
2.3.1 CPU组成
控制器和运算合称为中央处理单元(Central Processing Unit)，简称CPU。CPU是使整部计算机能 够运作的最核心、最重要的组件。 其作用就是当计 算机系统开始运行时，CPU从内存中读取操作它的软 件的指令与数据，透过ALU运算出结果后存回内存， 同时由主机板，与外界的I/O外围沟通，达到数据处 理的目的。
是CPU与内存RAM、ROM和输入/输出设备接口之间进行通讯 的通路。本节主要介绍片外总线。系统总线、I/O总线、 外部总线都是片外总线。
1. 系统总线——（也叫前端总线FSB）一般为CPU与存储
器(L2 Cache)、芯片组之间的连接总线。是CPU的数据、 指令等传输通道，也是I/O总线的过度总线。
总线的基本概念
3）数据送到哪里——地址总线作用
通过地址总线确定数据的来源和去向。
00
部数件据 1
地址总线
10
10
数据总线
01 部件2
10
数据
10 部件3
10
数据
11 部件4
10
3.1.2 计算机的总线结构
总线的定义：
总线就是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数据、地址 和控制信息的公共通路。总线通过分时共享的方式，将信息以一个或多 个源部件传送到一个或多个目的,是计算机中传输数据的公共通道。
于丰富程序设计手段、方便程序编制、提高程序的 质量、减少访问主存的次数以及压缩程序占用的内 存空间等方面都起着重要作用。每台计算机的指令 系统都有自己的一套寻址方式。
2.3.1 CPU组成
控制器和运算合称为中央处理单元(Central Processing Unit)，简称CPU。CPU是使整部计算机能 够运作的最核心、最重要的组件。 其作用就是当计 算机系统开始运行时，CPU从内存中读取操作它的软 件的指令与数据，透过ALU运算出结果后存回内存， 同时由主机板，与外界的I/O外围沟通，达到数据处 理的目的。
是CPU与内存RAM、ROM和输入/输出设备接口之间进行通讯 的通路。本节主要介绍片外总线。系统总线、I/O总线、 外部总线都是片外总线。
1. 系统总线——（也叫前端总线FSB）一般为CPU与存储
器(L2 Cache)、芯片组之间的连接总线。是CPU的数据、 指令等传输通道，也是I/O总线的过度总线。
总线的基本概念
3）数据送到哪里——地址总线作用
通过地址总线确定数据的来源和去向。
00
部数件据 1
地址总线
10
10
数据总线
01 部件2
10
数据
10 部件3
10
数据
11 部件4
10
3.1.2 计算机的总线结构
总线的定义：
总线就是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数据、地址 和控制信息的公共通路。总线通过分时共享的方式，将信息以一个或多 个源部件传送到一个或多个目的,是计算机中传输数据的公共通道。
于丰富程序设计手段、方便程序编制、提高程序的 质量、减少访问主存的次数以及压缩程序占用的内 存空间等方面都起着重要作用。每台计算机的指令 系统都有自己的一套寻址方式。
计算机导论课后习题及参考答案
计算机导论课后习题第一章绪论一、单项选择题1.世界上第一台电子计算机ENIAC诞生于（）。
A．1941年B．1946年C．1949年D．1950年2.世界上首次提出存储程序计算机体系结构的是（）。
A．莫奇莱B．艾仑·图灵C．乔治·布尔D．冯·诺依曼3.世界上第一台电子数字计算机采用的主要逻辑部件是（）。
A．电子管B．晶体管C．继电器D．光电管4.物理器件采用晶体管的计算机被称为（）。
A．第一代计算机B．第二代计算机C．第三代计算机D．第四代计算机5.下列叙述正确的是（）。
A．世界上第一台电子计算机ENIAC,首次实现了“存储程序”方案B．按照计算机的规模，人们把计算机的发展过程分为四个时代C．微型计算机最早出现于第三代计算机中D．冯·诺依曼提出的计算机体系结构奠定了现代计算机结构的理论基础6.计算机最早的应用领域是（）。
A．科学计算B．数据处理C．过程控制D．CAD／CAM／CIMS7.计算机辅助设计的简称是( )。
A．CAD B．CAM C．CAI D．CBE8.当前的计算机一般称为第四代计算机，它所采用的逻辑元件是（）。
A.晶体管B.集成电路C.电子管D.大规模集成电路9.按照计算机用途，可将计算机分为（）。
A．通用计算机和个人计算机B．数字计算机和模拟计算机C．数字计算机和混合计算机D．通用计算机和专用计算机10.计算机中所有信息的存储都采用（）。
A．十进制B．二进制C．八进制D．十六进制11.计算机最主要的工作特点是（）。
A．存储程序与自动控制B．高速度与高精度C．可靠性与可用性D．有记忆能力12.计算机硬件的组成部分主要包括运算器、存储器、输入设备、输出设备和（）。
A．控制器B．显示器C．磁盘驱动器D．鼠标器13.客机、火车票系统属于（）方面的计算机应用。
A．科学计算B．数据处理C．过程控制D．人工智能14.个人计算机属于（）。
A．小巨型机B．小型计算机C．微型计算机D．中型计算机15.计算机之所以能实现自动连续执行，是由于计算机采用了（）工作原理。
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3.3.4 神经计算机（2） 神经计算机（2
神经计算机将用于制造机器人的视觉、语言处理系 统等，其中每一种用途都需要识别大量不清楚或不 确定的数据，并进行直观的判断。 中国科学院两项最新科研成果，“高精度双权值突 触 神 经 元 计 算 机 ——CASSANN-II” 和 “ 高 速 二 值 HOP FIELD网络神经计算机” 达到国际先进水平。 半导体神经网络包括了微电子、计算机、自动化、 信息处理、应用数学等多个学科，对我国人工智能 与信息技术的发展有很重要的意义，也将为微电子 开辟新的应用领域和潜在的市场。
冯诺伊曼的两项基本原则（2） 诺伊曼的两项基本原则（ 层次化存储
硬件模型
传统计算机 网络计算机
网络计算机 传统计算机 Registers 南桥、北桥、 南桥、北桥、… Memory
IDE、SCSI、PCI、 IDE、SCSI、PCI、…
软件模型
与连接技术无关 TCP/IP是连接技术
Hard Disk
图3.2 计算 机系统的组成
应用软件
数 据 库 管 理 系 统 (Oracle、 IBM 、DB2 等 ) 文字处理软件 表格处理软件 辅助设计软件 实时控制软件 其他应用软件
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3.3 超越冯诺依曼结构 超越冯
3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 并行计算 向量计算机 生物计算机 神经计算机 量子计算机 三值光计算机
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3.3.1 并行计算（1） 并行计算（1
1. 并行性 所谓并行性是指在同一时刻或在同一时间段内完成 两种或两种以上的工作，并行性是指时间 上的重叠。严格地说，并行性可分为同时 性和并发性两种形式。同时性是指两个或 多个事件在同一时刻发生，如书法家左右 手同时书写。并发性是指两个或多个事件 在同一时间段内发生。
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3.3.1 并行计算（2） 并行计算（2
2. 并行处理 提高计算机性能的措施之一是提高计算机处理的并 行性，一般主要是采用“时间重叠”和 “资源重叠”的方法。 “时间重叠”是指多个处理过程在时间上互相错开， 轮流使用一套硬件设备的各个部分，以加 快硬件周转，提高计算机的处理速度，采 用流水线方式工作的计算机称为流水线计 算机系统。 “资源重叠”是指采用重复设置硬件设备的方法， 即计算机中资源最紧张的设备就使用多个， 如多处理器系统。
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冯诺伊曼的两项基本原则（1） 诺伊曼的两项基本原则（ 程序也是数据
程序 数据
本机 存储
程序
数据
本机 存储
程序
数据
网络 存储
程序
数据
网络 存储
浏览器模型 （HTML里面加URL）
网络计算模型 (代码中加URL)
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3.3.5 量子计算机
量子计算机(光子计算机)是一种新型计算机。它遵循 着独一无二的量子动力学规律(特别是量子干涉)来实 现一种信息处理的新模式。 在量子计算机中，基本信息单元(叫做一个量子位或 者qubit，也叫做昆比特)不同于传统计算机，并不是 二进制位而是按照性质四个一组组成的单元。qubit 不仅能在相应于传统计算机位的逻辑状态0和1稳定 存在，而且也能在相应于这些传统位的混合或重叠 状态存在。
3.1 计算的概念
3.1.1 狭义的计算 3.1.2 广义的计算 3.1.3 计算机的计算模型
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3.1.1 狭义的计算
计算作为数学的研究对象已有几千年了。计算本身不 等于数学，但数学确实是起源于对计算的研究。 狭义的计算(传统的计算的概念)，是指数的计算，即 通过掌握的数学知识对数进行的一些运算，如加、减、 乘、除、三角函数和微积分等等。这也是我们日常生 活中所说的计算的概念。
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3.3.2 向量计算机 （1）
1.标量 什么是标量呢？通常我们将程序中所使用的常量、变 量或数组等其他结构的每一个元素都称为标量。 程序的指令序列称为“标量指令序列”，它的执行过 程为“标量处理”过程。一般来说，一条标量指令只能 处理一个或一对操作数。 基于冯诺依曼结构的计算机属于标量计算机。
3.3.3 生物计算机（2） 生物计算机（2
1. 密集度高：可以达到现有半导体超大规模集成电 路的10万倍 。 2. 动作速度快：分子逻辑元件的开关速度比目前的 硅半导体逻辑元件开关速度高出1000倍以上。 3. “自我修复” 的机能：可靠性非常之高，经久耐 “ 用，具有“半永久性”。 4. 耗能小：由于这种有机分子的生物化学元件是利 用化学反应来进行工作的，所需能量甚少，因此根 本不存在元件发热的问题。
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3.3.3 生物计算机（1） 生物计算机（1
所以，有的科学家设想：假如有机物的分子也具有 这种“开”和“关”的功能，那岂不是可以把它们 作为计算机的基本构件，从而造出“有机物计算机” 吗？ 科学家发 现，一些半醌类有 机化合物的分子具 备 “开”和“关”两种电态功能，可以把它当成一个 开关。科学家们还进一步发现，蛋白质分子中的氢 也具备“开”和“关”两种电态功能，因而也可以 把一个蛋白质分子当成一个开关。 从理论上说，只要是用半醌类有机化合物的分子或 蛋白质的 分子作元件，就能 制造出“半醌型” 或 “蛋白质型”的计算机。由于有机物分子总是存在 于生物体 内，所以人们把这 种有机物计算机称 作 “生物计算机”，或称作“分子计算机”。 /webnew/
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3.3.4 神经计算机（1） 神经计算机（1
神经计算机是一种智能计算机，它在接受与处理命 令时模拟人脑的思维功能，它将把人造神经元组装 起来，形成智能“机器脑”。 它是与神经解剖学有着密切联系，并模拟人脑思维 方法的一种计算结构。它是一种很有发展前景的未 来计算机。
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3.3.1 并行计算（3） 并行计算（3
3. 并行计算 利用并行计算机系统进行信息的并行处理称为并行 计算。并行计算的内容主要包括并行计算 方法、并行计算模型、并行算法、并行程 序设计、并行测试程序、测试结构分析等 等。其中，并行算法是并行处理的研究重 点之一。 并行算法的目标就是以空间换时间。即通过增加空 间的维数和处理器的台数，来换取算法实 现所需的时间
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3.2 冯诺依曼结构
3.2.1 “存储程序”原理 存储程序” 存储程序 3.2.2 冯诺依曼结构 诺依曼结构 3.2.3 计算机系统组成
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3.2.1 “存储程序”原理 “存储程序”原理
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3.3.5 量子计算机（1） 量子计算机（1
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3.1.3 计算机的计算模型
计算模型是刻画计算这一概念的一种抽象形式系统或 数学系统，而算法是对计算过程步骤(或状态)的一种 刻画，是计算方法的一种能行实现方式。 20世纪30年代是计算模型研究取得突破性进展的时期。 哥德尔、丘奇(A.Church)、图灵(A.M.Turing)、波斯特 (A.Church) (A.M.Turing) (E.L.Post)等人在研究中陆续提出了一批计算模型，如 递归函数、λ演算、图灵机、波斯特系统等，并称这 些模型是用算法方法解决问题的极限。 图灵提出的形式化的理想计算模型(称为图灵机)深刻 地揭示了计算这一本质概念，为可计算理论奠定了基 础。
1. 程序 ： 计算机程序是指预先设定好的，能够在计算机系统 中运行的程序。随着科研工作的开展和计算机在各 行各业应用的推广，为了提高效率和可靠性，围绕 程序的设计、描述、构造、分析、测试和验证等方 面，发展了许多技术，它们被统称为程序技术。 2. “存储程序”原理 将我们根据特定问题编写的程序存放在计算机存储 器中，然后按存储器中存储程序的首地址执行程序 的第一条指令。以后就按照该程序的规定顺序执行 其他指令，直至程序结束执行。
第3章 计算机基本工作原理
（时间：2次课，4学时）
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第3章 计算机基本工作原理
3.1 3.2 3.3 3.4 计算的概念 冯诺依曼结构 诺依曼结构 超越冯诺依曼结构 超越冯 诺依曼结构 思考题
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/webn同性质的、相互独立的标量称为“向量”， 如数组中的N个元素。对这样一组数的运算称为“向 量处理”。一条向量指令可以处理N个或N对操作数。 因此，向量指令的处理效率要比标量指令的处理效 率高得多。 能够使用向量指令的计算机称为向量计算机。向量 处理结构目前已成为解决数值计算问题的一种最重 要的高性能结构。它有两个主要优点：效率高和适 用性广。
TCP/IP、NETBIOS、HTTP、 TCP/IP、NETBIOS、HTTP、…
Internet
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3.2.3 计算机系统组成
一个完整的计算机系统应包含硬件系统和软 件系统。 硬件系统是指组成计算机的物理设备，即由 电子器件、机械部件构成的具有输入、输出、 处理等功能的实体部件。 软件系统是指计算机系统中的程序以及开发、 使用和维护程序所形成的文档。
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3.2.2 冯诺依曼结构
主要由五部分组成：存储器、运算器、控制器、 输入设备、输出设备。
输入设备 程序 数据 存储器 输出设备 结果 主机
运算器
控制器
图例： ................................................................................................
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运算器 中 央 处 理 器 (CPU) 主机 内存储器 硬件 系统 随 机 存 储 器 (RAM ) 输 入 设 备 (键 盘 、鼠 标 、扫 描 仪 等 ) 外部设备 输 出 设 备 (显 示 器 、打 印 机 、绘 图 仪 等 ) 外 存 储 器 (硬 盘 、软 盘 、磁 带 、光 盘 等 ) 计 算 机 系 统 系统软件 系统服务程序 软件 系统 操 作 系 统 (Windows、UNIX、Linux 等 ) 编译程序 语言处理系统 解释程序 汇编程序 监 控 、检 测 程 序 连接编辑程序 连接装配程序 调试程序 其他服务程序 控制器 只 读 存 储 器 (ROM )