计算机组成原理。第一章绪论

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计算机组成原理(第三版)第一章

计算机组成原理(第三版)第一章

输出设备:显示器、 打印机、音响等
输入输出接口: USB、HDMI、 VG等
输入输出设备分类 :输入设备、输出 设备、存储设备等
总线与接口
接口:连接总线和计算机内 部各部件的硬件设备
总线:计算机内部各部件之 间的信息传输通道
总线类型:数据总线、地址 总线、控制总线
接口类型:并行接口、串行接 口、USB接口、PCI接口等
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1960年代集成电路 计算机出现提高了计 算机的集成度和性能
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1970年代大规模集 成电路计算机出现提 高了计算机的性能和 可靠性
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1980年代个人计算 机出现使得计算机进 入家庭和办公室
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1990年代互联网和 万维网的出现使得计 算机成为信息交流的 重要工具
添加标题
2000年代云计算和大 数据技术的出现使得计 算机成为数据处理和分 析的重要工具
计算机组成原理(第三版) 第一章大纲
汇报人:
目录
添加目录标题
01
计算机系统概述
02
计算机硬件组成
03
计算机软件组成
04
计算机中的信息表示
05
添加章节标题
计算机系统概述
计算机的发展历程
添加标题
1946年第一台电子 计算机ENIC诞生
添加标题
1950年代晶体管计 算机出现提高了计算 机的性能和可靠性
数据校验码
校验码的作用: 检测数据传输 过程中的错误
校验码的类型: 奇偶校验码、 海明码、循环 冗余校验码等
校验码的生成 方法:根据数 据位生成校验

校验码的应用: 数据传输、数 据存储等领域
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汇报人:

计算机组成原理第一章

计算机组成原理第一章
• 第一代计算机硬件采用电子管(体积大、功耗大)为基本器件,软件 主要为汇编语言。 其应用于 1945—1958 年。这一时期的计算机主 要为军事与国防技术服务,重点发挥计算机的 计算能力,帮助人们 解决复杂的计算问题。
• 1953,IBM开始研制计算机,并在几年时间里发展壮大,成为领头企 业,IBM在1958 年推出了最后一台电子管大型机产品 709。在第一 代计算机中,IBM 的成功产品是 IBM650 小型机,其销售量超过千台 ,在当时已是很了不起了。1958 年,中国科学院计算研究所成功 研 制出我国第一台小型电子管通用计算机“103 机”(八一型)。
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1.1
计算机历史
• 第四代计算机发展中的伟大成就是个人计算机的诞生。IBM 于 1981 年推出个人计算机, 其成为历史上最畅销的计算机。由于 IBM 个人 计算机设计的开放性,许多公司同样可以生产 个人计算机,从而推 动了新行业的发展,让成千上万人拥有了自己的计算机。第四代计算 机 发展的另一成果是网络的出现,它的迅猛发展使人们的生活方式 、文化活动等许多方面发生 了变化,网络目前已成为人们生活的一 部分。随着第四代计算机的发展,该领域的企业排序发生了变化,英 特尔(Intel)公司和微软(Microsoft)公司打败了世界上最大的 IBM 公司,成为世界上计算机产业的领导公司。
充分发挥硬件特性及通用性。目前 CPU 的设计一 定要考虑当今的软 件技术,以更好地配合软件来发挥 CPU 的效用,反之也一样。如在 2005 年,软件技术成熟了,已支持双内核 CPU 的运行,于是人们推 出台式机的双内核 CPU,而 双内核 CPU 技术早就用在了高端服务 器上,只不过这些软件只适合在服务器上运行。台式机 的双内核
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《计算机组成原理》 第四版 科学出版社版 第一章 课件

《计算机组成原理》 第四版 科学出版社版  第一章 课件

§3 计算机的硬件
1.3.1
1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5
硬件组成要素
运算器 存储器 控制器 适配器与输入输出设备
27
第一章 计算机系统概论
1.3.1
硬件组成要素
通过一个例子我们来了解数字计算 机的主要组成和工作原理。 假设给一个算盘、一张带有横格的 纸和一支笔,要求我们计算y=ax+b-c这 样一个题目。 解题步骤和数据记录在横格纸上, 请看过程,如表1.3所示。
第一章 计算机系统概论
第1章
home
计算机系统概论
1
第一章 计算机系统概论
第一章 计算机系统概论
§1 计算机的分类
§2 计算机的发展简史
§3 计算机的硬件
§4 计算机的软件
§5 计算机系统的层次结构
2
第一章 计算机系统概论
§1 计算机的分类
1.1.1
电子计算机的分类
1.1.2
1.1.3
数字计算机的分类
50
第一章 计算机系统概论
现代电子计算机组成
总之,现代电子计算机是由:
运算器、控制器、存储器、 适配器和输入/输出设备组成的。 并用系统总线连起来
51
第一章 计算机系统概论
§4 计算机的软件
1.4.1
1.4.2
软件的组成与分类
软件的发展演变
52
第一章 计算机系统概论
1.4.1
软件的组成与分类
计算机软件相对计算机硬件来说是 看不见,是计算机系统中不可少的无形 部件。主要有两大类:
5
第一章 计算机系统概论
数字计算机与模拟计算机的主要区别
数字计算机
数据表示方式 数字0/1

计算机组成原理课件--第1章 计算机系统概论

计算机组成原理课件--第1章 计算机系统概论

1.4 计算机的性能指标
• 1.4.1 机器字长
• 机器字长是指CPU一次能处理数据的位数
– 目前,微型计算机的机器字长有8位、16位、32位几种档次,最 新推出的微处理器已达64位。
• 1.4.2 存储容量
• 存储容量表示存储器中存放二进制代码的总数,具 体表示有两种方法。
– (1)字节数 – (2)单元数(字数)×位数
1.3 计算机的层次结构
• 1.3.1 虚拟机的概念
• 虚拟机(Virtual Machine)是一个抽象的计算机,它将提供 给用户的功能抽象出来,使之脱离具体的物理机器,用户可 以不关心真实的计算机及其细节,它由软件实现,并与实际 机器一样,都具有一个指令集并可以使用不同的存储区域。
– 例如,一台机器上配有C语言和Pascal语言的编译程序,对C语 言用户来说,这台机器就是以C语言为机器语言的虚拟机,对 Pascal用户来说,这台机器就是以P 1.1.5 计算机的应用和发展趋势
– 1.科学计算 – 2.数据处理 – 3.过程控制 – 4.人工智能 – 5.计算机辅助工程 – 6.信息高速公路 – 7.电子商务
1.1 计算机系统简介
• 计算机的系统结构仍在继续发展,其 发展趋势是:
– ① 由于计算机网络和分布式计算机系统能为信息处理提 供廉价的服务,因此计算机系统进一步发展的最终目标, 是将有线电视、数据通信和电话“三网合一”,进入以通 信为中心的体系结构。
拟机。
1.3 计算机的层次结构
• 1.3.2 虚拟机的层次结构
应用语言虚拟机 M 5(应用语言) 用应用语言编写的应用语言程序经应用程序包翻译成高级语言程序
高级语言虚拟机 M 4(高级语言) 高级语言程序经编译程序翻译成汇编语言程序(或某种中间语言程序或机

计算机组成原理第1章ppt课件

计算机组成原理第1章ppt课件
和电路实现。
浮点数的表示与运算
浮点数的概念
浮点数是指小数点位置可以浮 动的数,用于表示更大范围、
更高精度的数值。
浮点数的表示方法
通常采用IEEE 754标准表示, 包括符号位、指数位和尾数位 。
浮点数的加减运算
需要进行对阶、尾数加减、规 格化等步骤,同时处理溢出和 舍入等问题。
浮点数的乘除运算
需要设计高效的算法和电路实 现,包括浮点乘法、浮点除法
地址译码器
将地址寄存器中的地址转换为对 应存储单元的选择信号。
存储体
由大量存储单元组成,每个存储 单元可存放一个字节或多个字节 的数据。
读写控制电路
根据CPU的命令控制存储器的读 写操作。
主存储器的性能指标与优化
存储容量
主存储器可以容纳的二进制信息量,通常以字节(Byte)为单位进 行衡量。
存取时间
逻辑门电路
基本逻辑门电路
介绍与门、或门、非门等 基本逻辑门电路的工作原 理和实现方法。
复合逻辑门电路
讲解与非门、或非门、异 或门等复合逻辑门电路的 工作原理和实现方法。
逻辑门电路的应用
介绍逻辑门电路在数字电 路中的应用,如组合逻辑 电路的设计和实现等。
03
计算机中的数据表示
数值数据的表示
定点数表示法
计算机的发展
计算机经历了从机械式计算机、电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算 机到超大规模集成电路计算机的五个发展阶段。
计算机系统的组成
硬件系统
包括中央处理器、存储器、输入 输出设备等,是计算机的物理基
础。
软件系统
包括系统软件和应用软件,是计算 机的逻辑基础。
数据
是计算机处理的对象,包括数值数 据、非数值数据和多媒体数据等。

曹红根《计算机组成原理》第 1 章 计算机系统概论

曹红根《计算机组成原理》第 1 章 计算机系统概论
第 1 章 计算机系统概论
2020/10/10
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1
本章学习内容
• 计算机的发展历史 • 计算机系统的硬件组成 • 计算机的软件系统 • 计算机系统的组织结构 • 计算机的特点和性能指标 • 计算机的分类与应用
2020/10/10
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1.1 计算机的发展历史
• 从1946年2月15日第一台计算机-ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer)诞生以来,计算机的发展经历了近60年的迅猛发展。
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1.6 计算机的分类与应用
1.6.1 计算机的分类
1. 按处理的信息形式分 2. 按计算机字长分 3. 按计算机应用范围分 4. 按计算机规模分
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1.6.2 计算机的应用
1. 科学计算 2. 数据处理 3. 现代控制 4. 辅助设计 5. 人工智能 6. 网络应用
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小结
计算机的发展历史 计算机系统的硬件组成 计算机的软件系统 计算机系统的组织结构 计算机的特点和性能指标 计算机的分类与应用
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习题
• 完成书后P18习题1(做在书上)
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⑵ 总线上的各个部件可同时接收总线上的信息。 总线的使用规定,保证了总线上的信息不冲 突,且总线上的各部件可以共享总线信息。
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3. 总线的分类
• 按总线所在位置分 (1) CPU内部总线 (2) 部件内总线 (3) 系统总线 (4) 外总线

计算机导论-第一章绪论


算法
方法二、可以将八个球分为三组:A、B、 C。其中A、B中各有三个球,C中有两个。 用天平比较A和B的重量,若不平衡则轻的 小球在重量轻的那个组中。假设在A中,我 们从A中取两个小球进行比较,如果不平衡, 则马上可以知道哪个是轻的了;如果平衡, 则剩下的是较轻的。若第一次A、B平衡了, 则较轻的小球在C中。再秤一次必然也能找 到它。
• 操作系统
• 网络计算
• 软件工程
• 社会和职业问题
• 程序设计语言
• 科学计算
离散结构
• 主要内容:集合论、数理逻辑、近似代数、 图论和组合数学等。
• 以抽象和理论两个学科形态出现在 计算学 科中,为计算学科各分支领域解决其基本 问题提供了强有力的数学工具。
程序设计基础
• 内容包括:程序设计结构、算法、问题求 解和数据结构等。 • 基本问题主要包括:对给定的问题进行程 序设计、编码、测试和调试。
⑴计算设备是以抽象工具的层次构建的;
⑵大型软件系统的开发是以模块化的方式完成的,其 中每个模块被作为较大模块上的一种抽象工具; ⑶在计算机科学本身的发展中,抽象也扮演了很重要 的角色,有了它,研究人员可以把精力集中在一个 复杂领域的特定范围内。
算法
从这个例子当中第二种方法的 效率比 较高。可见算法在程序设计中的作用是很 重要的。算法与特定的计算机语言没有关 系,任何一种计算机语言的实现都离不开 算法的支撑。所以,算法是程序设计的核 心,也是软件技术的核心。
算法
• 算法的定义:是指解题方案的准确而 完整的描述,也可以说它是解决某一 特定问题的一组有穷规则的集合。

软件工程
• 主要内容:软件过程、软件需求与规格说明、软 件设计、软件验证、软件演化、软件项目管理、 软件开发工具与环境、基于构件的计算、形式化 方法、软件可靠性、专用系统开发等。

计算机01组成原理第一章PPT

史准确无误地验证着
系统结构
基本概念
1.1 计算机的发展与应用
计算机从总体上来说分为两大类:
模拟计算机和数字计算机。
各自主要特点: 模拟计算机由模拟运算器件构成,其变量由连续量 (如:电压、电流等)来表示,运算过程也是连续的
数字计算机则是由逻辑电子器件构成,其变量为开 关量(离散的数字量),采用数字式按位运算,运算 模式是离散式的
系统结构
基本概念

国际TOP500组织本月 2015年7月13日在德国举 行的 2015 年国际超级计算机大会上发布全球超 级计算机500强最新榜单,中国“天河二号”以 每秒3.386万万亿次的浮点运算速度第五次蝉联 冠军。该计算机由国防科技大学与中国的IT公司 浪潮合作制造。天河二号包含16000个计算机节 点,其中每个节点都包含两个 Intel Ivy Bridge Xeon处理器和三个Xeon Phi高性能计算卡。
系统结构
基本概念
冯·诺依曼
20 世纪 30 年代中期,冯·诺依曼大胆
的提出 : 抛弃十进制,采用二进制作为 数字计算机的数制基础。同时,他还说: 预先编制计算程序,然后由计算机来按 照人们事前制定的计算顺序来执行数值 计算工作。
系统结构
基本概念
根据冯诺依曼体系结构构成的计算机, 必须具有如下功能:
灵测验”。
系统结构
基本概念
阿兰·图灵(Alan Turing)

1945年,图灵被调往英国国家物理研究所工作。他
结合自己多年的理论研究和战时制造密码破译机的
经验,起草了一份关于研制自动计算机器(ACE: Automatic Computer Engine )的报告,以期实 现他曾提出的通用计算机的设计思想。图灵预言, 总有一天计算机可通过编程获得能与人类竞争的智

计算机组成原理第一章

计算机组成原理第一章计算机组成原理第一章主要涉及计算机发展的历史背景及计算机的基本概念。

在计算机产生之前,人们使用机械计算器进行数学计算,并且需要手动操作进行算术运算。

而计算机的诞生改变了这种情况,计算机可以自动执行计算任务,大大提高了计算速度和精确度。

计算机系统由硬件和软件两部分组成。

硬件包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备等。

而软件则是安装在计算机硬件上的程序和数据。

计算机通过执行软件中的指令来完成各种任务。

计算机的基本运算包括加法、减法、乘法和除法。

在计算机中,数值以二进制形式表示,并且利用电子开关来表示0和1。

这种二进制形式的计算和存储使得计算机系统更加高效和可靠。

在计算机系统中,信息的传输是通过电路连接实现的。

信息可以通过数据总线、控制总线和地址总线进行传输。

数据总线负责传输数据,控制总线负责控制和协调计算机内部各个部件的工作,地址总线用于指定存储器或者设备的地址。

计算机也需要进行数据的存储和检索。

内存是计算机存储数据和程序的地方,它被划分为多个存储单元,每个存储单元可以存储一个数据或者指令。

计算机还需要外部存储器来存储大量的数据,例如硬盘和光盘等。

计算机的指令集架构是计算机体系结构的重要组成部分。

指令集架构定义了计算机系统中处理器的指令和寄存器,以及指令的执行方式。

目前常用的指令集架构包括x86、ARM和MIPS 等。

计算机的工作方式可以分为单指令周期工作方式和多指令周期工作方式。

单指令周期工作方式意味着计算机每个指令在一个时钟周期内完成执行。

而多指令周期工作方式则允许计算机在一个时钟周期内执行多个指令。

总之,计算机组成原理第一章主要介绍了计算机的基本概念和发展历史,以及计算机系统的组成和工作方式。

了解这些基本知识对于理解计算机的工作原理和设计原则非常重要。

计算机组成原理(李小勇)第一章PPT课件

MIPS=指令数÷程序执行时间÷ 106
FLOPS:每秒钟浮点运算次数
FLOPS=程序中的浮点操作次数÷程序执行时间
MFLOPS:每秒百万次浮点运算次数
MFLOPS=程序中的浮点操作次数÷程序执行时间÷ 106
计算机学院体系结构中心
2020/11/24
1.3计算机的硬件
八、适配器与I/O设备 ➢ 输入设备:把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所
计算机学院体系结构中心
2020/11/24
1.3计算机的硬件
一、硬件组成要素 通过一个例子我们来了解数字计算机的主要组成 和工作原理。 假设给一个算盘、一张带有横格的纸和一支笔, 要求我们计算y=ax+b-c这样一个题目。 解题步骤和数据记录在横格纸上,请看过程。
计算机学院体系结构中心
2020/11/24
HLT
11110100
将立即数1传送到累加寄存器AL中 计算两个数的和,结果存放到AL中 将AL中的数传送到地址单元0008
停机
计算机学院体系结构中心
2020/11/24
1.3计算机的硬件
七、控制器的基本任务
➢ 控制器的基本任务:按照一定的顺序一条接着一条 取指令、指令译码、执行指令。取指周期和执行周 期
计算机学院体系结构中心
2020/11/24
1.1计算机的分类
三、通用计算机分类 通用计算机根据体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据 存储容量、指令系统规模和机器价格等可以分为: 超级计算机 大型机 服务器 工作站 微型机 单片机
计算机学院体系结构中心
2020/11/24
1.1计算机的分类
计算机学院体系结构中心
➢ Intel于1985年推出了32位微处理器Intel 80386。 ➢ 到现在的64位处理器和多核处理器
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