第1章 计算机系统概述
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第1章 微型计算机系统概述
【学习目标】 了解微型计算机的发展。 了解微型计算机的特点。 认识微型计算机系统的组成。 了解微型计算机的主要性能指标。
1.1 微型计算机概况
世界上第一台电子计算机早在1946年就诞生了，然而微 型计算机在1971年才问世，它具有众多优点，其应用更 加广泛。微型计算机（见图1-1）具有体积小、重量轻、 耗电少、性价比最优、可靠性高、结构灵活等特点，其 应用深入到社会生活中的各个领域，并取得了飞速的发 展。计算机不仅能够完成数学运算，而且还可以进行逻 辑运算，同时还具有推理判断的能力。因此，人们又称 它为电脑。现在，科学家们正在研究具有思维能力的智 能计算机。随着科学技术的发展，人们对计算机的认识 也在不断地深入
操作系统方面
主流的操作系统有Linux、UNIX （System Ⅴ、UNIX BSD、SCO UNIX、 Solaris等）、Windows系列（现在主要有 Windows 98、Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、 Windows CE等）等。
图1-1 现代微型计算机
1.1.1 微型计算机的发展
现将有关计算机中央处理器（CPU）的一些基本概念介绍 如下： 中央处理器（CPU）是指把运算和控制功能集成在一起的 那块芯片，这块芯片俗称主机。 微型计算机系统是由中央处理器（CPU）配上一定容量的 存储器（或内存）、接口电路以及必要的外部设备组成。 单板机是指把CPU、一定数量的存储器芯片和I/O接口芯 片装在一块印刷电路板上，并在该板上配以具有一定功能的 输入、输出设备。 单片机是指把CPU、一定容量的存储器和必要的I/O接口 电路集成在一个硅片上。有的单片机还包括模数（A/D）和 数模（D/A）转换器。
【精品】计算机
7.在浮点加法运算中，完整的操作步骤是对阶。尾数相加、结果规格化、舍入、溢出检查。
8.定点运算器中一般包括ALU、寄存器、对路选择器、移位器和数据通路。
9.ALU的基本逻辑结构是快速进位加法器，它比行波进位加法器优越，具有先行进位逻辑，不仅可以实现高速运算，还能完成逻辑运算。
10.浮点运算器由阶码运算器和尾数运算器组成，它们都是定点运算器，尾数运算器要求能进行加、减、乘、除运算。
18.一条机器指令由一段微指令构成的微程序来解释执行；微指令可由一系列微命令组成。
19.控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常把这种控制命令叫做微命令。而执行部件接受此控制命令后进行的操作叫做微操作。
20.一条微指令可划分为微命令字段和控制字段；微指令的基本格式可分为水平型和垂直型。
12.虚拟存储器管理的基本方法有页式、段式和段页式三种。
13.在虚拟存储器中，一般采用全相联地址映像方法和LRU更新策略。
14.虚拟存储器中，程序正在执行时，由操作系统完成地址映像。
15.在磁表面存储器中，调频制(FM)记录方式目前主要用于单密度磁盘存储器，改进调频制(MFM)记录方式主要用于双密度磁盘存储器，而在磁带存储器中一般采用调相制(PE)和成组编码(GCR)记录方式。
21.由于数据通路之间的结构关系，微操作可分为相容性和相斥性两种;
在同一微周期中不可能同时出现的微命令，称之为互斥的微命令。
在同一微周期中可以同时出现的微命令，称之为相容的微命令。
22.在微指令的字段编码中，操作控制字段的分段必须遵循的原则包括：
把互斥性的微命令分在同一段内。
一般每个小段要留出一个状态0，表示不操作。
1.-1的补码定点整数表示时为1...1，用定点小数表示时为1...0。
第1章 计算机概述
第一章
计算机概述
第一章 计算机概述
第一章
计算机概述
第一章 计算机概述
1.1 1.2 1.3 1.4 计算机的发展历程 计算机的应用 计算机系统简介 计算机硬件的组成
第一章
计算机概述
第1章 计算机概述 章
1.1 计算机的发展历程
电子计算机又称电脑，是一种能够自动、高 速、精确地完成各种信息存储、数据处理、数值 计算、过程控制和数据传输的电子设备。1946年 2月，世界上第一台电子计算机（如图1-1所示） 在美国宾夕法尼亚大学问世，取名为ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）。
第一章
计算机概述
图1-1 第一台电子管计算机
第一章
计算机概述
第一代（1946年—1956年）是电子管计算机 第一代 （如图1-2所示）。这个时期使用的逻辑元件是电 子管，也称电子管时代。主存储器先采用延迟线， 后采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带。软件方面 使用机器语言和汇编语言编写程序。这个时期计 算机的特点是：体积庞大、运算速度低（一般每 秒几千次到几万次）、成本高、可靠性差、内存 容量小。这个时期的计算机主要用于科学计算， 从事军事和科学方面的工作。其代表机型有 ENIAC、IBM650（小型机）、IBM709（大型机） 等。
第一章
计算机概述
1.2 计算机的应用 1.2.1 科学计算 科学计算也称数值计算。计算机最初是为解 决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的 数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术 的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地 位不断提高。如在自然科学中的数学、物理、化 学、天文、地理等领域；在工程技术的航空、汽 车、造船、建筑等领域，都少不了计算机。特别 是在尖端科学领域中显得尤为重要。例如导弹、 飞船、卫星研究设计，都离不开计算机的精确计 算。
计算机概述
第一章 计算机概述
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计算机概述
第一章 计算机概述
1.1 1.2 1.3 1.4 计算机的发展历程 计算机的应用 计算机系统简介 计算机硬件的组成
第一章
计算机概述
第1章 计算机概述 章
1.1 计算机的发展历程
电子计算机又称电脑，是一种能够自动、高 速、精确地完成各种信息存储、数据处理、数值 计算、过程控制和数据传输的电子设备。1946年 2月，世界上第一台电子计算机（如图1-1所示） 在美国宾夕法尼亚大学问世，取名为ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）。
第一章
计算机概述
图1-1 第一台电子管计算机
第一章
计算机概述
第一代（1946年—1956年）是电子管计算机 第一代 （如图1-2所示）。这个时期使用的逻辑元件是电 子管，也称电子管时代。主存储器先采用延迟线， 后采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带。软件方面 使用机器语言和汇编语言编写程序。这个时期计 算机的特点是：体积庞大、运算速度低（一般每 秒几千次到几万次）、成本高、可靠性差、内存 容量小。这个时期的计算机主要用于科学计算， 从事军事和科学方面的工作。其代表机型有 ENIAC、IBM650（小型机）、IBM709（大型机） 等。
第一章
计算机概述
1.2 计算机的应用 1.2.1 科学计算 科学计算也称数值计算。计算机最初是为解 决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的 数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术 的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地 位不断提高。如在自然科学中的数学、物理、化 学、天文、地理等领域；在工程技术的航空、汽 车、造船、建筑等领域，都少不了计算机。特别 是在尖端科学领域中显得尤为重要。例如导弹、 飞船、卫星研究设计，都离不开计算机的精确计 算。
计算机组成原理选择题1
【章节】第一章计算机系统概述1．运算器的核心部件是。
A．数据总线 B．数据选择器 C．累加寄存器 D．算术逻辑运算部件答案：D2．存储器主要用来。
A．存放程序 B．存放数据 C．存放微程序 D．存放程序和数据答案：D3．对计算机软、硬件资源进行管理，是的功能。
A．操作系统 B．数据库管理系统 C．语言处理程序 D．用户程序答案：C4．电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为______。
A．CPU B．ALU C．主机 D．UP 答案：C5．输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为______。
A．操作系统 B．存储器C．主机 D．外围设备答案：D6．下列______属于应用软件。
A．操作系统 B．编译程序C．连接程序 D．文本处理答案：D7．冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是______。
A．多指令流单数据流；B．按地址访问并顺序执行指令；C．堆栈操作；D．存储器按内容选择地址。
答案：B8．计算机硬件能直接执行的只能是。
A．符号语言 B．机器语言 C．汇编语言 D．机器语言和汇编语言答案：B 9．由0、1代码组成的语言称为______。
A．汇编语言 B．人工语言 C．机器语言 D．高级语言答案：C10．计算机的算术逻辑单元和控制单元称为______。
A．ALU B．UP C．CPU D．CAD 答案：C11．计算机操作的最小单位时间是______。
A．时钟周期；B．指令周期；C．CPU周期；D．中断周期。
答案：A12．存储字长是指______。
A．存放在一个存储单元中的二进制代码组合；B．存放在一个存储单元中的二进制代码位数；C．存储单元的个数；D．机器指令的位数。
答案：B13．存储单元是指______ 。
A．存放一个字节的所有存储元集合；B．存放一个存储字的所有存储元集合；C．存放一个二进制信息位的存储元集合；D．存放一条指令的存储元集合。
答案：B 14．32位的个人计算机，一个字节由______位组成。
第1章计算机系统概论
18800电子管 18800电子管 30吨 30吨 150平方米 150平方米 150kw 5000次十进制加法 次十进制加法/ 5000次十进制加法/秒
ENIAC
ENIAC
ENIAC
ENIAC的特点： ENIAC的特点：十进制表示 的特点 程序用插线开关实现
为了改进程序的输入方式： 为了改进程序的输入方式： 二进制表达方 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制表达方 式和存储程序控制计算机构想。 存储程序控制计算机构想 式和存储程序控制计算机构想。提出并描述一 个计算机模型EDVAC 个计算机模型EDVAC
•它采用了间接寻址技术。在这种技术中，间接寻址指令所 它采用了间接寻址技术。在这种技术中， 它采用了间接寻址技术 形成的地址，不是存放操作数的地址， 形成的地址，不是存放操作数的地址，而是用来形成操作 数地址的地址。这种寻址技术在分类、 数地址的地址。这种寻址技术在分类、排序中是非常有用 的； •采用了专用的程序控制指令，这种指令对应于不同程序 采用了专用的程序控制指令， 采用了专用的程序控制指令 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对， LINK/TRA指令对 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对，即后来人们常 称的调用子程序/子程序返回指令对， 称的调用子程序/子程序返回指令对，对调用子过程等是 十分有效的； 十分有效的； •I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制 I/O 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU I/O设备间的字 CPU和 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU和I/O设备间的字 长能够匹配； 长能够匹配； •采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术 I/O处理机请求访问主存储器时 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期， CPU的主存访问请求延迟一个存储周期 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期，但是并不 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期； CPU的操作 CPU操作推迟一个存储周期 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期；
ENIAC
ENIAC
ENIAC
ENIAC的特点： ENIAC的特点：十进制表示 的特点 程序用插线开关实现
为了改进程序的输入方式： 为了改进程序的输入方式： 二进制表达方 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制 美国数学家冯.诺依曼，提出二进制表达方 式和存储程序控制计算机构想。 存储程序控制计算机构想 式和存储程序控制计算机构想。提出并描述一 个计算机模型EDVAC 个计算机模型EDVAC
•它采用了间接寻址技术。在这种技术中，间接寻址指令所 它采用了间接寻址技术。在这种技术中， 它采用了间接寻址技术 形成的地址，不是存放操作数的地址， 形成的地址，不是存放操作数的地址，而是用来形成操作 数地址的地址。这种寻址技术在分类、 数地址的地址。这种寻址技术在分类、排序中是非常有用 的； •采用了专用的程序控制指令，这种指令对应于不同程序 采用了专用的程序控制指令， 采用了专用的程序控制指令 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对， LINK/TRA指令对 间的控制转移，如它的LINK/TRA指令对，即后来人们常 称的调用子程序/子程序返回指令对， 称的调用子程序/子程序返回指令对，对调用子过程等是 十分有效的； 十分有效的； •I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制，并且在I/O处 I/O处理机与CPU间的通讯采用了中断控制 I/O 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU I/O设备间的字 CPU和 理机中采用字的拆、装技术以使得CPU和I/O设备间的字 长能够匹配； 长能够匹配； •采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术。即当I/O处理机请求访问主存储器时， 采用了DMA技术 I/O处理机请求访问主存储器时 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期， CPU的主存访问请求延迟一个存储周期 可能使CPU的主存访问请求延迟一个存储周期，但是并不 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期； CPU的操作 CPU操作推迟一个存储周期 中断CPU的操作，只是使CPU操作推迟一个存储周期；
计算机组成原理第一章总结
第一章计算机系统概述1.电子（电子线路）数字（电子线路是数学式）通用（计算机本身功能多样）计算机系统。
2.计算机系统由计算机硬件（构成计算机的所有实体部件的组合）和计算机软件（一系列按照待定顺序组织的计算机数据和指令的集合）组成。
3.硬件指由中央处理器，存储器以及外围设备等组成的实际装置，硬件的作用是完成每条指令规定的功能。
指令是计算机运行的最小的功能单位，指令是指示计算机硬件执行某种运算，处理功能的命令。
4.软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。
指令是用于设计的一种计算机语言。
5.计算机系统的层次结构：数字逻辑层，微体系结构层（这两层是硬件部分），指令系统层（处在硬件和软件系统），操作系统层，汇编语言层，高级语言层（这三层是软件部分）。
6.运算器（ALU，算术逻辑单元）（1）算术运算和逻辑运算（2）在计算机中参与运算的数是二进制的（3）运算器的长度一般是8，16，32或64位。
7.存储器（1）存储单元：在存储器中保存一个n位二进制数的n个触发器，组成一个存储单元。
（2）存储器地址：存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元的编号称为地址。
（3）内存储器（ROM,RAM）8.信息单位（1）位（bit，简写b）数字计算机信息单位；包含1位二进制（0或1）（2）字节（Byte,简写B）由8位二进制信息组成（3）字（Word）计算机一次所能处理的二进制位数，至少一个字节，通常把组成一个字的二进制位数称为字长9.存储器的分类（1）按照在计算机中的作用（主存储器，寄存器，闪速存储器，高速缓冲存储器，辅助存储器等）10.主存储器（主存）通常采用半导体存储器（1）随机存取存储器（RAM）CPU可读写，断电时内容被消除（2）只读存储器（ROM）CPU只能读写，断电后可保留其数据，存储在ROM中的软件常被称为固件。
11.寄存器（CPU内部的一组特殊存储单元）（1）读写速度比主存快的多，通常被用于使用最为频繁的数据项，以避免多次访问主存，减少主存访问可大大加快计算机速度。
第一章微型计算机系统概述
2. 字长
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
计算机一次能处理的二进制数字的位数。取决于微处理 器的内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度
3. 微处理器的集成度
微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 Pentium 310万管/片
4. 内存容量
是CPU可以直接访问的存储器，内存大小反映了计 算机即时存储信息的能力；
以上只是一些主要性能指标，还须综合考虑其他因素。
一、 二，八，十，十六进制数
十进制数的两个主要特点：
1. 有十个不同的数字符号：0, 1, 2, … 9。 2. 遵循“逢十进一”原则。
一般地，任意一个十进制数N都可以表示为：
N=Kn-1×10n-1+Kn-2 ×10n-2+······+K1×101+K0×100
+
m
K-1×10-1+K-2×10-2+······+K-m×10-m = Ki 10 i
i n 1
*基数：数制所使用的数码的个数
*权：数制中每一位所具有的位值.
整数部分 小数部分
式中，10称为十进制数的基数，i表示数的某一位，10i 称该位 的权，Ki 表示第I位的数码。 Ki 的范围为0~9中的任意一个数
设基数用R表示，则对于二进制，R=2, Ki为0或1， 逢二进一。
m
N= Ki 2i i n1
4. 按体积大小分：
(1) 台式机(又称桌上型) (2) 便携式(又称可移动微机、笔记本型、
膝上型、口袋型、掌上型和钢笔型)
四、微型计算机的主要性能指标
1. 运算速度
通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒 钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令／秒”(MIPS) 来描述。
计算机系统(课后习题答案)
DSP 芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号， 内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。
嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的 控制系统。
【1-6】冯·诺伊曼计算机的基本设计思想是什么？ [答案]
采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成。 将程序和数据存放在存储器中，计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完 成计算任务。这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。 指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移 指令实现。 计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定 了 5 部分的基本功能。
【2-6】将下列压缩 BCD 码转换为十进制数： （1）10010001 （2）10001001 （3）00110110
[答案] （1）91 （2）89 （3）36 （4）90
（4）10010000
【2-7】将下列十进制数用 8 位二进制补码表示： （1）0 （2）127 （3）－127 （4）－57
“计算机系统基础”习题解答
第 1 章 计算机系统概述
【1-1】简答题 （1）计算机字长（Word）指的是什么？ （2）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么？ （3）总线信号分成哪 3 组信号？ （4）外部设备为什么又称为 I/O 设备？ （5）Windows 的控制台窗口与模拟 DOS 窗口有什么不同？ [答案] （1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。 （2）指令的处理过程。处理器的“取指—译码—执行周期” 是指处理器从主存储器 读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作 （简称执行）的过程。 （3）总线信号分成 3 组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。 （4）因为外设以输入（Input）和输出（Output）形式与主机交换数据。 （5）Windows 的控制台窗口是基于 32/64 位 Windows 操作系统，模拟 DOS 窗口是基于 16 位 DOS 操作系统。
嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的 控制系统。
【1-6】冯·诺伊曼计算机的基本设计思想是什么？ [答案]
采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成。 将程序和数据存放在存储器中，计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完 成计算任务。这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。 指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移 指令实现。 计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定 了 5 部分的基本功能。
【2-6】将下列压缩 BCD 码转换为十进制数： （1）10010001 （2）10001001 （3）00110110
[答案] （1）91 （2）89 （3）36 （4）90
（4）10010000
【2-7】将下列十进制数用 8 位二进制补码表示： （1）0 （2）127 （3）－127 （4）－57
“计算机系统基础”习题解答
第 1 章 计算机系统概述
【1-1】简答题 （1）计算机字长（Word）指的是什么？ （2）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么？ （3）总线信号分成哪 3 组信号？ （4）外部设备为什么又称为 I/O 设备？ （5）Windows 的控制台窗口与模拟 DOS 窗口有什么不同？ [答案] （1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。 （2）指令的处理过程。处理器的“取指—译码—执行周期” 是指处理器从主存储器 读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作 （简称执行）的过程。 （3）总线信号分成 3 组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。 （4）因为外设以输入（Input）和输出（Output）形式与主机交换数据。 （5）Windows 的控制台窗口是基于 32/64 位 Windows 操作系统，模拟 DOS 窗口是基于 16 位 DOS 操作系统。
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1.4.2 电子 计算机的发展简史
• 第一代 电子管时代 电子管时代(1946-1958) 耗电高，体积大，定点计算，机器语言， 耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言 • 第二代 晶体管时代 晶体管时代(1958-1965) 变集中处理为分级处理，浮点运算、 变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言 • 第三代 中小规模集成电路时代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次 秒 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒 • 第四代 大规模集成电路时代 大规模集成电路时代(1971至今 至今) 至今 向大型机和微型机两个方向发展 • 现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化 巨型化，微型化，网络化，智能化， 根据摩尔定律集成电路大体上每18个月翻一番，今后可再用 年 根据摩尔定律集成电路大体上每 个月翻一番，今后可再用10年。 个月翻一番
计算机组成与结构
清华大学 王爱英主编 主讲 马洪连
第一பைடு நூலகம்计算机系统概论
1.1 计算机的语言 自然语言：人类相互交流信息所用的语言 自然语言 高级语言：由于当前的计算机还不具备理解自然 高级语言 语言的能力，于是人们希望找到一种和自然语言 接近并能为计算机接受的语言，这种语言被称为 计算机的高级语言 。 机器语言：然而目前的通用计算机不会直接执行 机器语言 用高级语言编写的程序，因而要先将其翻译成机 器能执行的语言，这种语言被称为机器语言（由 二进制代码表示的指令组成）。 汇编语言：符号式程序设计语言。 汇编语言
1.4.3 计算机的六大分类
• 巨型机——世界几家公司生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成 Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I, 银河II, 银河III • 小巨型机——功能同巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速 美国Convex公司的C系列机为其代表产品。 • 大型机——大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调 度主机资源，代表产品有IBM360，370，4300等。 • 小型机——它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用， 典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，国产太级 • 工作站——用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等。 典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。 • 微型机——个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉
1．2计算机的硬件 组成计算机的基本部件有中央处理器CPU（运 算器和控制器）、存储器和输入、输出设备。
• 输人设备用来输人原始数据和处理这些数据的程序、输人的信息 有数字符、字母和控制符等。 • 输出设备用来输出计算机的处理结果。可以是数字、字母、表格、 图形等. • 存储器用来存放程序和数据，是计算机各种信息的存储和交流 中心。存储器可与CPU、输入输出设备交换信息，起存储、缓冲、 传递信息的作用， • 中央处理器又叫CPU，在早期的计算机中分成运算器和控制器两 部分，由于电路集成度的提高，现在已把它们集成在一个芯片中。 • 在计算机中各部件间来往的信号可分成三种类型，即地址、数据 和控制信号。通常这些信号是通过总线传送的， CPU发出的控制 信号，经控制总线送到存储器和输入输出设备，控制这些部件完 成指定的操作。与此同时，CPU（或其他设备）经地址总线向存 储器或输入输出设备发送地址，使得计算机各个部件中的数据能 根据需要互相传送。
1.4 计算机的现代发展史 1.4.1 计算机的产生
– 1945年, 美国数学家冯.诺依曼博士发表《电子计算工 具逻辑设计》论文，提出二进制表达方式和存储程序 控制计算机构想。 – 1946年, 美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算 机 ENIAC。重28吨，耗电150kW，占地170平米，用 电子管18800个，每秒5000次加法。
1.5 计算机的应用领域
• 科学研究计算
密码破译，天气预报，地质勘探， 密码破译，天气预报，地质勘探，卫星轨道计算
• 过程控制
机器人以及各种自动化装备，温度调节，阀门控制 机器人以及各种自动化装备，温度调节，
• 辅助设计 分析/制造 教学 辅助设计/分析 制造 分析 制造/教学
机械CAD，建筑CAD，CAE，CAM，CAI ，建筑 机械 ， ， ，
• • • • •
•
一般认为冯.诺依曼机具有如下基本特点: 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和 输出设备五部分组成。 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一存储 器中，由指令组成的程序可以修改。 数据以二进制码表示 指令由操作码和地址码组成。 指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器 指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序 替增。 机器以运算器为中心，数据传送都经过运算器。
本级 语言程 序经编译 程序翻 译成 机器语言程序或操作系统语言
虚拟机器 M2 （操作系统 语言机器）
一般用机器语言解释操作系统语言
实际机器 M1 （机器语言机器）
由 硬 件 或 微 程 序 *执 行 机 器 语 言
*注 ： 微 程 序 将 在 第 6 章 中 讲 述
图 1 .4
计算机系统的多级层次结构
1.3 计算机系统的层次结构（从语言功能层次划分）
虚拟机：通过配置软件扩展功能后形成的与实际机无关的 机器。它将提供给用户的功能抽象出来，脱离了物理机。
如图所示
虚拟机器 M4 （高级语言机器） 高级语言程序经编译程序翻译 成汇编语言或中间语言程序
虚拟机器 M3 （汇编语言或中 间 机 器 语 言）
• 数据处理
数据库管理，企业信息管理，统计汇总、 数据库管理，企业信息管理，统计汇总、办公自动化
• 智能模拟
人工智能、专家系统、 人工智能、专家系统、自学习