计算机组成原理—最系统的算机基础知识
【计算机组成原理】基础知识汇总（必背）
【计算机组成原理】基础知识汇总（必背）整理了⼀下超星上的题⽬以及教材《计算机组成原理第3版》——唐朔飞的课后题。
第 1 章计算机系统概论超星题⽬说明计算机系统的层次结构。
说明冯诺依曼体系结构的特点。
计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输⼊设备和输出设备5⼤部件组成。
指令和数据以同等地位存储在存储器中，并可按地址寻访。
指令和数据均⽤⼆进制代码表⽰。
指令由操作码和地址码组成，操作码⽤来表⽰操作的性质，地址码⽤来表⽰操作数在存储器中的位置。
指令在存储器内按顺序存放。
通常，指令是顺序执⾏的，在特定条件下可根据运算结果或根据设定的条件改变执⾏顺序。
早期的冯·诺依曼机以运算器为中⼼，输⼊/输出设备通过运算器与存储器传送数据。
知识点：冯·诺依曼机的基本⼯作⽅式是：控制流驱动⽅式冯·诺依曼机⼯作⽅式的基本特点：按地址访问并顺序执⾏指令什么是机器字长、指令字长、存储字长？机器字长是指CPU⼀次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长是⼀个指令字中包含⼆进制代码的总位数。
指令字长取决于从操作码的长度、操作码地址的长度和操作码地址的个数。
存储字长是⼀个存储单元存储⼆进制代码的位数。
存储字是存放在⼀个存储单元中的⼆进制代码组合存储单元是存放⼀个存储字的所有存储元集合。
其他存放欲执⾏指令的寄存器是：IR⼀个8位的计算机系统以16位来标⽰地址，则该计算机系统中有（65536）个地址空间。
指令流通常是（主存流向控制器）CPU内通⽤寄存器的位数取决于（机器字长）。
课后题什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电⼦线路和物理装置。
计算机软件：计算机运⾏所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺⼀不可，因此同样重要。
解释下列概念：主机、 CPU 、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
十六位体系结构计算机组成原理
十六位体系结构计算机组成原理
十六位体系结构计算机组成原理是指计算机的硬件和软件组成原理，可以分为以下几个部分：
1.中央处理器(Central Processing Unit, CPU)：负责执行计算机指令和进行数据处理。
CPU包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元(ALU)和寄存器等。
2.存储器：存储器包括主存储器和辅助存储器。
主存储器用于存储正在运行的程序和数据，可分为RAM和ROM。
辅助存储器用于长期存储程序和数据，如硬盘、光盘等。
3.输入输出设备：用于与外部设备进行数据交互，如键盘、鼠标、打印机、显示器等。
4.总线(Bus)：计算机内各个部件之间传送数据和控制信息的通道。
总线分为数据总线、地址总线和控制总线。
5.指令系统：计算机的指令系统决定了计算机的操作特性和功能。
按照十六位体系结构，指令由16位表示，可以包括逻辑运算、算术运算、存储和转移等操作。
6.中断系统：用于处理紧急情况和异步事件，如异常中断、硬件中断和软件中断等。
7.时钟系统：用于同步计算机内各个部件的工作节奏和时序，提供时钟脉冲。
8.控制单元(Control Unit)：负责控制计算机的操作，根据指令操作码的不同，控制单元产生特定的控制信号和时序信号，控制各个部件的工作。
9.运算器(アrithmetic and Logic Unit, ALU)：负责进行算术运算和逻辑运算，包括加法、减法、乘法、除法和与、或、非、异或等逻辑运算。
以上是十六位体系结构计算机组成原理的基本内容，具体实施中可能会有一些差异。
计算机组成原理-(完整版)
计算机组成原理-完整版前言计算机组成原理是计算机科学中最基础的课程之一，它主要研究计算机系统的各个组成部分的原理和关系。
它是计算机科学中最基础的课程之一，也是理解其他计算机科学领域的必备基础。
本文将介绍计算机组成原理中涉及的各个方面，从处理器到内存，再到输入输出系统，以及操作系统和应用层，详细解释它们的工作原理和相互关系。
此外，我们还将介绍一些实际的例子，以帮助读者更好地理解这些概念。
计算机硬件组成处理器处理器是计算机的大脑，它是计算机中最为关键的部分之一。
处理器的任务是执行指令，它通过解码指令，再根据指令来执行相应的操作。
处理器包括控制单元和算术逻辑单元两部分。
控制单元是处理器的主控制中心，它决定了处理器要执行的操作，以及操作的顺序。
由于处理器的速度非常快，因此它能够在一个时钟周期内执行多个操作。
算术逻辑单元（ALU）则用于执行运算操作，例如加减乘除、位移等。
ALU从寄存器中读取数据，并根据指令进行相应的计算和操作。
存储器存储器用于存储计算机中的数据和指令。
存储器被分为两种类型：内存和外存。
内存是指计算机中直接可访问的存储，例如DRAM。
它是用于临时存储程序和数据的地方。
内存的访问速度非常快，但只能存储有限的数据量。
外存则是指计算机中不直接可访问的存储，例如硬盘。
它用于长期存储数据和程序。
虽然外存的访问速度相对较慢，但它能够存储大量的数据和程序。
输入输出设备输入输出设备是与计算机交互的途径，例如键盘、鼠标和显示器等。
输入设备用于将数据输入到计算机中，输出设备则用于从计算机中输出数据。
计算机系统架构冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是计算机系统的经典架构，它由储存器、算术逻辑单元、控制单元和输入输出设备组成。
程序存储在内存中，并通过控制单元来控制执行。
该体系结构具有良好的扩展性和通用性，适用于大多数计算机系统。
哈佛体系结构哈佛体系结构是一种采用不同存储器分别用于程序和数据存储的计算机系统。
计算机四级计算机组成原理知识点总结
计算机四级计算机组成原理知识点总结
计算机四级计算机组成原理涉及多个关键知识点，主要包括：
1.**计算机的基本组成**：计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。
其中，运算器和控制器合称为中央处理器（CPU）。
2.**指令系统**：指令是计算机执行某种操作的命令，通常由操作码和操作数地址码组成。
指令系统是指一台计算机中所有指令的集合。
指令的长度取决于操作码的长度、操作数地址码的长度和操作数地址的个数，与机器字长没有固定的关系。
指令可以分为零地址指令、一地址指令等多种类型。
3.**计算机硬件层次结构**：计算机硬件层次结构可以分为微程序机器层（M0）、传统机器层（M1）、虚拟机器层（M2）、汇编语言机器层（M3）和高级语言机器层（M4）。
每一层都对应着不同的指令系统和执行方式。
4.**存储系统**：存储系统包括主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。
主存储器是计算机直接访问的存储部件，其速度快，但容量小。
辅助存储器则容量大，速度慢，需要通过输入输出设备才能访问。
5.**输入输出系统**：输入输出系统负责计算机与外部世界的联系，包括输入设备和输出设备。
输入设备用于将外部信息输入到计算机中，输出设备用于将计算机的处理结果输出到外部世界。
6.**总线系统**：总线是连接计算机各部件的通信线路，包括数据总线、地址总线和控制总线。
总线系统负责在各部件之间传输数据和控制信号。
以上就是计算机四级计算机组成原理的主要知识点，掌握了这些知识，就能对计算机的基本组成和工作原理有深入的理解。
计算机组成原理(本全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
计算机组成原理知识点汇总
计算机组成原理知识点汇总本文将计算机组成原理的知识点做了系统的整理，方便大家系统学习。
如果您正在学习计算机体系结构，可以按照本文的知识点进行扩展学习。
计算机体系结构一、发展历史1.1946 ENIAC2.冯诺依曼EDVAC1)计算机思想：二进制存储控制2)计算机组成控制器运算器存储器输入输出3)时间轴a)代际划分第一代计算机1946-1957 电子管第二代计算机1958-1964 晶体管第三代计算机1965-1972 中、小规模集成电路第四代计算机1972~至今超大规模集成电路b)我国计算机发展2009研发出天河一号2010天河一号A 成为最快计算机2017神威太湖一号位于榜首4)辅助技术：CADCAMCAECAICIMS二、相关计算1.容量单位1B=8 bit1KB = 2^10 B= 1024 BTB PB EB ZB YB BB NB DB2.进制转换1)二进制、八进制、十进制、十六进制2)换算方法：统一换算成十进制，在转换为其他进制十进制转换为二进制十进制除以2 保留余数倒数3)各个进制的小数点转换：当前位数的值*（1/(进制^位数)）3.二进制码表示1)原码：表示范围-2^(n-1)-1 ~ 2^(n-1)-1如8位的就是-127~1272)反码：正数的反码等于补码负数的反码等于除符号位以外取反3)补码：正数的补码=反码负数的补码=反码+1表示范围-2^(n-1) ~ 2^(n-1)-1如8位的就是-128~127 -128的补码是1000000 人为规定4)移码补码的符号位取反5)特性00的补码、移码相同6)运算原码运算反码运算补码运算4.校验码1)奇偶校验码：根据1的位数1位数为奇数则是奇数校验码2)循环冗余CRC：多项式模2除法只能检错不能纠错3)海明校验码：有纠错功能5.ASCII编码1)汉字编码6.浮点数表示三、中央处理器CPU1.组成结构1)运算器a)作用：完成算术和逻辑运算，实现数据加工与处理b)组成：i.算术与逻辑计算单元ALUii.累加器AC（为ALU提供工作区，暂存ALU的操作数或运算结果）iii.状态字寄存器PSW：表征当前运算的状态及程序的工作方式一个保存各种状态条件标志的寄存器保存中断和系统工作状态等信息iv.寄存器组v.多路转换器2)控制器a)作用：取指令分析指令执行指令b)指令的组成指令码操作码c)内部寄存器i.程序计数器PC保存下一条指令的地址ii.指令寄存器IR保存当前执行的指令地址iii.指令译码器对IR中的指令的操作码进行译码iv.关系从PC中取出指令地址，送入IR，由译码器译码以后执行3)寄存器组a)数据寄存器DRi.暂时存放由主存储器读出的一条指令或一个数据字ii.作用作为CPU与外部存储设备的中转站弥补CPU与外部存储设备的速度差异b)地址寄存器AR用来保存当前CPU访问的主存的地址，直到主存信息读取完毕4)内部总线2.指令系统1)周期a)时钟周期：振荡周期计算机中最小、最基本的时间单位，一个时钟周期内，CPU只完成一个基本动作b)机器周期：完成一项基本操作的时间c)指令周期：完成一条指令需要的时间2)周期关系一条指令周期包含若干机器周期，一个机器周期包含若干时钟周期指令周期>机器周期>时钟周期3)流水线技术Pipeline程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术4)指令集a)复杂指令集CISCi.指令系统复杂，指令数目多ii.设有专用寄存器iii.指令字长不固定，指令格式多，寻址方式多iv.可访存指令不受限制v.各种指令的执行时间差大vi.采用微程序控制器vii.难以用优化编译生成高效的目标代码b)精简指令集RISCi.选取使用频度较高的简单指令以及很有用但不复杂的指令ii.指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少iii.只有取数、存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器中完成iv.CPU 中有多个通用寄存器v.采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成vi.控制器采用组合逻辑控制为主vii.采用优化编译技术3.寻址方式1)数据寻址a)立即寻址：操作数包含在指令中b)直接寻址：操作数位于内存中，指令中直接给出操作数的内存地址c)间接寻址：操作数位于内存中，指令中给出操作数地址的地址d)寄存器寻址：操作数存放寄存器中，指令中给出存放操作数的寄存器名e)寄存器间接寻址：操作数存放在内存中，操作数的内存地址位于某个寄存器中f)变址寻址：指令给出的形式地址A 与编制寄存器Rx 的内容相加，形成操作数有效地址；应用广泛如一组连续存放在主存中的数据g)基址寻址基址寄存器Rb 的内容与形式地址A 相加，形成操作数有效地址；基址寻址和变址寻址在形成有效地址时所用的算法是相同的；变址寻址是面向用户的，用于访问字符串、向量和数组等成批数据；基址寻址用于逻辑地址和物理地址的变换，解决程序在主存中的再定位和扩大寻址空间h)相对寻址：基址寻址的一种变通，由程序计数器PC 提供基准地址i)隐含寻址：指令中不明显地给出操作数的地址，其操作数的地址隐含在操作码或某个寄存器中j)堆栈寻址2)指令寻址a)顺序寻址：程序计数器PC +1b)跳跃寻址：程序转移执行时的指令寻址方式，它通过转移类指令实现4.性能指标1)主频a)计算机的时钟频率b)时钟周期=1/主频c)单位是GHzd)时钟频率为1GHz，时钟信号周期等于1ns 时钟频率为2GHz，时钟周期为0.5ns2)字长8位32位64位3)MIPS：每秒处理百万级的机器语言指令数4)MFLOPS：每秒百万个浮点操作，反映浮点运算情况5)CPI：每条指令的时钟周期数6)平均无故障时间MTBF：Mean Time Between Failure多次相继失效之间的平均时间该指标和故障率衡量系统的可靠性7)平均修复时间MTTR：多次故障发生到系统修复后的平均时间间隔。
计算机组成原理知识点汇总
计算机组成原理知识点汇总
计算机组成原理是一门计算机科学基础课程，它主要涉及计算机硬件结构和系统软件两个方面。
以下是一些知识点的汇总：
1. 计算机的基本组成：包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。
2. 计算机的存储器层次结构：主要包括寄存器、高速缓存、内存和外存，每一级存储器速度和价格都有所不同。
3. CPU的工作原理：CPU主要由控制器和ALU两部分组成，通过不同的指令和数据进行运算和控制，实现程序的执行。
4. 指令系统和编程：计算机执行的所有程序都是由一系列指令组成的，不同的指令可以执行不同的操作。
5. 总线和I/O系统：总线是连接不同部件的主要通道，而I/O系统则负责计算机与外部设备的数据传输和控制。
6. 中断和异常：计算机系统在执行程序时可能会遇到不正常的情况，这时就需要通过中断和异常机制来处理。
7. 计算机系统的性能分析与优化：通过各种性能指标和分析方法，可以对计算
机系统的性能进行评估和优化，以实现更高效的计算。
以上是计算机组成原理中的一些重要知识点，掌握它们对于理解计算机硬件和系统软件的设计和优化有重要的作用。
计算机组成原理
2、总线规范
每个总线标准都有详细的规范说明，一般包括以下几个部分 1）机械性能规范：模板尺寸、插头、连接器的规格及位置 等。 2）功能规范：信号线的序号、名称及功能等。 3）电气特性的规范：信号线的电平种类、动态转换时间、 负载能力等。
五、总线的性能指标
评价总线性能的优劣 1、总线宽度：主要是指数据总线的数目。如4/8/16/32/64 直接影响总线的传输率（吞吐量） 2、标准传输率（总线带宽） 单位时间内总线上传输数据的位数。以MB/S表示。 例如：某总线工作频率为8.33MHZ，总线宽度为16位，则 标准传输率为 8.33M×2B/s=16.66MB/s 3、总线定时协议（握手机制） 数据传输采用何种时钟控制。分为同步、异步、半同步、 分离式几种 4、总线控制方式：如仲裁机制、自动配置等。 5、总线复用 两种不同时出现的信号共用一组物理线路，即分时使用同 一组总线，称为总线的多路分时复用。其目的在于减少芯 片的引脚数。 6、信号线数：总线所包含的全部信号线的总数。 7、其它指标：如负载能力、电源电压、能否扩展等。
第三章 系统总线
3.1 总线概述 3.2 常用的总线标准 3.3 总线结构
3.4 总线控制
3.1 总线概述
一、为什么要用总线
机内部件间互连方式：
早期：分散连接 以运算器为核心，内部连线复杂，尤其是当I/O 与存储器交换信息时，都需要经过运算器，严重影 响CPU的工作效率。
采用存储器为核心的分散连接结构，虽采用中断、 DMA等技术，仍无法解决I/0设备与主机之间连接的 灵活性。 目前：总线连接
MAR MDR 容量 10 8 1 K × 8位 16 32 64 K × 32位
1K = 210
2 b = 1 KB 1B = 23b 221b = 256 KB 80 GB
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1981-PC元年
• 早在1980年7月，一个负责“跳棋计划”的13人小组秘密来到佛罗 里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心，开始开发后来被称为IBM PC的产品。一年后的8月12日，IBM公司在纽约宣布第一台IBM PC诞生，这个开创计算机历史新篇章的时刻。 • 第一台IBM PC采用了主频为4.77MHz的Intel 8088 • 操作系统是Microsoft提供的MS-DOS • IBM将其命名为“个人电脑（Personal Computer）
数字硬件： 对数字进行处理、传输、和存储的硬件 转换硬件： 将各种形式的信息转换为数字信息，或者将数字 信息转换为各种形式的硬件（图像、声音、文字输入 输出设备，目前重要的设备是显示器）
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数字技术的三分天下
处理：
CPU, DSP, ASIC 传输： 总线(CPU内部、系统总线, I/O总线), 网络（LAN，WAN，INTERNET,无线网） 存储： RAM，ROM，FLASH，硬盘，光盘， 存储系统（RAID ，SAN ，NAS）
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硬件是相似的， 软件则各有各的不同
• 各种硬件在数字域都有相同或相似的内脏（只工具和设备外部虽然千变万化，内部 都是一样的（统一性）
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CPU的组成 示意图
1. 控制器 从内存取出一条 指令,并指出下条指 令的地址; 对指令进行译码, 产生相应的控制信号; 指挥并控制CPU, 内存和I/O设备之间 的数据传送. 2.运算器 加工信息.包括: 算术运算， 逻辑运算
注意： 寄存器、总线的位宽 /字长
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对计算机硬件的理解
硬件：对数字操作的机器系统
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计算机发展的理论基础和规律
1、逻辑代数
2、图灵机：英国数学家图灵证明理想的通用数字计算机是可以制造出来的。
现代通用数字计算机的数学模型
3、冯.诺依曼计算机原理：二进制存储程序并按地址顺序执行(程序控制） 4、Moore定律：微处理器内晶体管数每18个月翻一番 5、Bell定律：如果保持计算能力不变，微处理器的价格每18个月减少一半 6、Gilder定律： 未来25年（1996年预言）里，主干网的带宽将每6个月增加一倍 7、Metcalfe定律： 网络价值同网络用户数的平方成正比 8、半导体存储器发展规律：DRAM密度每年增加60%，每三年翻四倍 9、硬盘存储技术发展规律： 硬盘的密度每年增加约一倍
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4004
4004包含2300个晶体管，尺寸规格为3mm×4mm，计 算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。 19
8008
1972年4月，霍夫等人开发出 第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P 沟道MOS微处理器，因此仍 属第一代微处理器。
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8080 第二代微处理器
小 型 机
微 型 机
单 片 机
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3、计算机硬件系统
• 计算机硬件：一切构成计算机的物理实体
硬件系统构成思想：计算机的基础理论 （冯诺依曼思想： 存储程序，程序控制等，大部分 已经有50年）未变
因此，计算机的关键部件没有大的改变
即：计算机五大功能部件
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计算机硬件系统的组成
• 运算器（完成算术运算，逻辑运算）
二
三
IBM360/370系列 CDC6000/7600,STAR-100,CRAY-1 NOVA,PDP-11 DJS-130/200 微型机 APPLE, IBM-PC VAX系列 长城0520, …………….
IBM CDC 美 中国 APPLE ， IBM DEC 长城计算机
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四
世界上第一台电子数字计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)，由美国宾夕 法尼亚大学于1946年研制成功并投入使用。
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第一台微型计算机：Altair 8800
• 1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375 美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。 • Altair定位在青年电脑迷市场 • Paul Allen和Bill Gates在三周内为Altair开发出BASIC语言， MITS成为两个未来富翁的第一个客户
• 总线基本概念
• 总线的仲裁
• 影响总线性能的基本因素
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第八章重点内容
• I/O设备的特点
• I/O接口的功能
• 常用设备
11
第九章重点内容
• • • • 查询方式基本原理 中断方式基本原理 DMA方式基本原理 通道方式基本原理
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1. 计算机的发展简史
类型 时期 主要器件 重 要 特 征
量子计算机：
量子计算的概念远比光子计算和生物计算出现得晚，但却具有更大的革 命潜力 。
信息存储器
目前，在室温下能够制造出单电子内存，在大约7平方纳米大小的位元 上，每一平方纳米就能存储250GB的信息。
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2、计算机的分类
计算机
电子模拟计算机
电子数字计算机
通用计算机
专用计算机
巨 型 机
大 型 机
中 型 机
• 1978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微处理器，标 志着第三代微处理器问世。它采用16位寄存器、16位 数据总线和29000个3微米技术的晶体管，售价360美 元。
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Z80微处理器
• Zilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微 型计算机和工业自动控制设备。当时，zilog、 Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。
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第五章重点内容
• 指令系统基本概念 • 指令基本格式 • 指令系统寻址方式
8
第六章重点内容
• CPU的功能（控制器的功能）
• 指令周期基本概念
• 常用指令的指令周期及其数据通路流程 • 时序产生器和控制方式基本原理 • 微程序控制器工作原理 • 微程序设计基本概念
• 硬布线控制器基本概念
9
第七章重点内容
15
16
17
第四代计算机中 微处理器的发展：Intel 4004
• 1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4 位芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微 处理器和微机时代从此开始。 • 1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包 括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存 器芯片和4004微处理器）
• 主存储器（存放程序以及数据）
• 控制器（控制指令的执行序列，根据指令的功能给出 实现指令功能所需要的控制信号） • 输入设备，能将人能够识别的信息形式转换为机器能 够识别的形式 • 输出设备
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计算机硬件组成框图
运算器 系统总线 控制器 CPU
存储器
主机
接口——输入设备 外围设备 接口——输出设备
• 1953年开始研究，1958年研究出第一台计算机，103型通用计算 机 • 50年来相继研究出了第二代，第三代计算机。 • 80年代研究出了每秒１亿次的巨型机，银河I,II,其他如曙光天演 (清华BBS,学校高性能计算中心)。1985年6月，中国第一台自行 研制的微机长城0520研制成功，其广告词是：“一台我们自己制 造的能够处理中文的电脑”。 • 在高性能计算，并行计算上已紧跟国际先进水平，但计算机的核 心部件CPU技术还远远落后。 • 中科院研究开发的龙芯／GODSON
1
第1章 计算机系统概论
1、 计算机发展简史 2、 计算机分类 3、 计算机硬件系统 4、 计算机软件系统
5、 计算机系统层次结构
第一章 重点内容
• • • • • 计算机发展简史 计算机分类、应用 计算机硬件系统 计算机软件系统 计算机系统层次结构
3
第二章重点内容
• 二进制表示以及进制转换运算 • 2X、X/2 、X/64的求解方法 • 真值、原码、补码、 移码、 反码的编码方法。
1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微 处理器就此诞生。 主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍， 可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000 个晶体管，处理速度为0.64MIPS。
21
Intel 8086 第三代微处理器
24
Apple
• 1976年3月，Steve Wozniak和Steve Jobs开发出微型计 算机Apple I，4月1日愚人节这天，两个Steve成立了 Apple计算机公司。 • Apple II是第一个带有彩色图形的个人计算机，售价为 1300美元。Apple II及其系列改进机型风靡一时，这使 Apple成为微型机时代最成功的计算机公司。
– 熟练掌握
• 纠错码和检错码
– 奇偶校验熟练掌握 – 海明计算
• BCD码 机器数 校验码概念
4
第三章重点内容
• • • • • 原码补码一位乘法运算 无符号位乘法器的电路实现 先行进位电路CLA74182原理 利用74182及74181电路构造多级先行进位电路 浮点数加减法运算
5
第四章重点内容（一）
• • • • 存储器的分类和技术指标 存储器的分级结构及相关特点 半导体读写存储器组成、工作原理及特点 半导体只读存储器分类及特点 • DRAM刷新原理及方法
6
第四章重点内容（二）
• 存储器译码方式
• 存储器扩展方式,与CPU的连接(重点)
• 高速存储器(双端口存储器,相联存储器基本 概念,交叉编址) • 高速缓冲存储器的组成及工作原理 (重点)
第一代
1 9 4 6 - 电子管 1958
19581964 19641971