計(jì)算機(jī)組成原理第一章課件(白中英編-科學(xué)出版社).ppt

計(jì)算機(jī)組成原理,第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 第二章 運(yùn)算方法和運(yùn)算器 第三章 存儲(chǔ)系統(tǒng) 第四章 指令系統(tǒng) 第五章 中央處理器 第六章 總線系統(tǒng) 第七章 外圍設(shè)備 第八章 輸入輸出系統(tǒng) 第九章 操作系統(tǒng)支持,目錄,一、課程性質(zhì)與任務(wù)（課程在專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的地位與課程教學(xué)目標(biāo)） “計(jì)算機(jī)組成原理”屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，必修課。面向應(yīng)用、突出實(shí)踐、偏向硬件和理論。 計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)教學(xué)中的一門核心課程，是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程所要必修的主干課。通過教學(xué)，使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的各主要部分（運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備）的構(gòu)成及工作原理有一個(gè)深刻的、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)也有一個(gè)較為深入的了解。 主要講解簡(jiǎn)單、單臺(tái)計(jì)算機(jī)的完整組成原理和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，包括運(yùn)算器部件、控制器部件、存儲(chǔ)器子系統(tǒng)、輸入/輸出子系統(tǒng)與輸入/輸出系統(tǒng)設(shè)備，圍繞各自的功能、組成、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、使用等知識(shí)進(jìn)行介紹；此外，該課程的工程性、實(shí)踐性、技術(shù)性比較強(qiáng)，還強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力、開創(chuàng)與創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能，這些要求更多的是通過作業(yè)、教學(xué)實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)完成，要求學(xué)生有意識(shí)地主動(dòng)加強(qiáng)這些方面的練習(xí)與鍛煉。 二、課程的基本要求（課程教學(xué)應(yīng)使學(xué)生達(dá)到的基本要求） 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述、計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示、運(yùn)算方法和運(yùn)算器、指令系統(tǒng)、隨機(jī)邏輯和微程序控制原理、存儲(chǔ)系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)外設(shè)簡(jiǎn)介，要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的組成和工作原理。 通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解計(jì)算機(jī)的組成原理及工作原理，以建立整機(jī)概念。本課程設(shè)有實(shí)驗(yàn)，以加深對(duì)課程內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。 三、課程總學(xué)時(shí)中各環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)分配 授課學(xué)時(shí)：48,教學(xué)大綱,第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 第二章 運(yùn)算方法和運(yùn)算器 第三章 存儲(chǔ)系統(tǒng) 第四章 指令系統(tǒng) 第五章 中央處理器 第六章 總線系統(tǒng) 第七章 外圍設(shè)備 第八章 輸入輸出系統(tǒng) 第九章 操作系統(tǒng)支持,目錄,第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論,1.概念 計(jì)算機(jī)（Computer）是一種以電子器件為基礎(chǔ)的，不需人的直接干預(yù)，能夠?qū)Ω鞣N數(shù)字化信息，進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的快速工具。,（1）以電子器件為物質(zhì)基礎(chǔ)：電子數(shù)字計(jì)算機(jī) （Digital Computer） （2）不需要人的直接干預(yù)：自動(dòng)化（存儲(chǔ)程序?yàn)榛A(chǔ)） （3）數(shù)字化信息：二進(jìn)制（計(jì)算機(jī)能夠具有邏輯判斷 和處理能力的基礎(chǔ)） （4）算邏運(yùn)算：基本運(yùn)算操作是算術(shù)和邏輯運(yùn)算 （5）快速工具： （A） 電子器件 （B）存儲(chǔ)程序,2、 層次：,（1）內(nèi)部特征： （A）高速高集成度開關(guān)元件 （B）數(shù)字化信息編碼 （C）邏輯判斷和處理能力 （D）存儲(chǔ)程序 （2）外部特征： （A）快速性（由（1）中（A）（D）決定） （B）準(zhǔn)確性（由（1）中（B）（D）決定） （C）邏輯性（由（1）中（A）（C）（D）決定） （D）通用性（由（1）中（A）（B）（C）（D）決定）,3、特征 ：,1.1.1 計(jì)算機(jī)的分類,計(jì)算機(jī)從總體上來說分為兩大類: 模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)。,各自主要特點(diǎn)： 模擬計(jì)算機(jī)由模擬運(yùn)算器件構(gòu)成，其變量由連續(xù)量（如：電壓、電流等）來表示，運(yùn)算過程也是連續(xù)的 數(shù)字計(jì)算機(jī)則是由邏輯電子器件構(gòu)成，其變量為開關(guān)量（離散的數(shù)字量），采用數(shù)字式按位運(yùn)算，運(yùn)算模式是離散式的,數(shù)字計(jì)算機(jī)與模擬計(jì)算計(jì)的主要區(qū)別,通用計(jì)算機(jī)類別,巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和單片機(jī)，它們的結(jié)構(gòu)規(guī)模和性能指標(biāo)依次遞減 隨著超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展,今天的小型機(jī)可能是明天的微型機(jī),而今天的微型機(jī)可能是明天的單片機(jī),1.1.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,計(jì)算機(jī)之所以迅速發(fā)展,其生命力在于它的廣泛應(yīng)用并協(xié)助人類取得了輝煌的成就。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍幾乎涉及人類社會(huì)的所有領(lǐng)域。本書歸納成六個(gè)主要方面來敘述： 科學(xué)計(jì)算 自動(dòng)控制和測(cè)量 信息處理 教育和衛(wèi)生 家用電器 人工智能,1.2.1 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)組成,運(yùn) 算 器,控 制 器,主存儲(chǔ)器,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,總線 和 輸入輸出接口,高速緩存,虛擬存儲(chǔ)器 (磁盤設(shè)備),中央處理單元CPU,1. 運(yùn)算器,算術(shù)運(yùn)算 邏輯運(yùn)算 采用二進(jìn)制數(shù)（容易實(shí)現(xiàn)） 位數(shù)越多，計(jì)算精度越高 計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器長度： 8位、16位、32位或64位,2. 存儲(chǔ)器,功能：保存或“記憶”數(shù)據(jù)和運(yùn)算過程 存儲(chǔ)的是0或1表示的二進(jìn)制代碼 主存采用半導(dǎo)體器件來作為存儲(chǔ)器 一個(gè)半導(dǎo)體觸發(fā)器記憶一個(gè)二進(jìn)制位 存儲(chǔ)單元： 在存儲(chǔ)器中保存一個(gè)n位二進(jìn)制數(shù)的n個(gè)觸發(fā)器，組成一個(gè)存儲(chǔ)單元 存儲(chǔ)器地址：存儲(chǔ)器是由許多存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào)，稱為地址 存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)器所有存儲(chǔ)單元的總數(shù)。通常用單位“KB、MB、GB”等表示 內(nèi)存儲(chǔ)器（主存）和外存儲(chǔ)器(輔存）,表示參加運(yùn)算的數(shù)據(jù) 從存儲(chǔ)器的哪個(gè)單元取 運(yùn)算的結(jié)果應(yīng)存到哪個(gè)單元,3. 控制器,控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地進(jìn)行工作 指令有兩部分：操作的性質(zhì)和操作的地址,指出指令所進(jìn)行的操作 加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等,電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想,存儲(chǔ)程序，程序控制 “存儲(chǔ)程序”，是把指令以代碼的形式事先輸入到計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器中，即用記憶數(shù)據(jù)的同一裝置存儲(chǔ)執(zhí)行運(yùn)算的命令，這些指令按一定的規(guī)則組成程序 “程序控制”，是當(dāng)計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后，程序就會(huì)控制計(jì)算機(jī)按規(guī)定的順序逐條執(zhí)行指令，自動(dòng)完成預(yù)定的信息處理任務(wù) 馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想 存儲(chǔ)程序并按地址順序執(zhí)行,馮諾依曼計(jì)算機(jī)的基本思想 采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。指令由操作碼和地址碼組成； 將程序和數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中，使計(jì)算機(jī)在工作時(shí)從存儲(chǔ)器取出指令加以執(zhí)行，自動(dòng)完成計(jì)算任務(wù)。這就是“存儲(chǔ)程序”和“程序控制”（簡(jiǎn)稱存儲(chǔ)程序控制）的概念； 指令的執(zhí)行是順序的，即一般按照指令在存儲(chǔ)器中存放的順序執(zhí)行，程序分支由轉(zhuǎn)移指令實(shí)現(xiàn)。 計(jì)算機(jī)由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入和輸出設(shè)備五大基本部件組成，規(guī)定了5部分的基本功能,控制器的基本任務(wù),按照計(jì)算程序所排的指令序列，先從存儲(chǔ)器取出一條指令放到控制器中，對(duì)該指令的操作碼由譯碼器進(jìn)行分析判別，然后根據(jù)指令性質(zhì)，執(zhí)行這條指令，進(jìn)行相應(yīng)的操作。接著從存儲(chǔ)器取出第二條指令，再執(zhí)行第二條指令，依次類推 取指令的一段時(shí)間叫做取指周期 執(zhí)行指令的一段時(shí)間叫做執(zhí)行周期 執(zhí)行完成指令的時(shí)間，稱為指令周期,指令字和數(shù)據(jù)字，指令流和數(shù)據(jù)流,某字為一條指令，則稱為指令字 某字代表要處理的數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)字 在取指周期中從內(nèi)存讀出的信息是指令流，它流向控制器 而執(zhí)行周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向運(yùn)算器 時(shí)間上：在取指周期中，CPU從內(nèi)存讀出的信息一定是指令；而執(zhí)行周期中從內(nèi)存讀出或?qū)懭氲男畔⒁欢ㄊ菙?shù)據(jù)。 空間上：指令一定流向控制器；而數(shù)據(jù)則是在內(nèi)存（或寄存器）與運(yùn)算器之間流動(dòng),適配器與輸入輸出設(shè)備,輸入設(shè)備把人們所熟悉的某種形式的信息變換為機(jī)器內(nèi)部所能接收和識(shí)別的二進(jìn)制信息形式 輸出設(shè)備把計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果變換為人或其它機(jī)器所能接收和識(shí)別的信息形式 I/O設(shè)備通常統(tǒng)稱為外圍設(shè)備 適配器(I/O接口)相當(dāng)于一個(gè)轉(zhuǎn)換器,它可以保證外圍設(shè)備用計(jì)算機(jī)所要求的形式發(fā)送或接受信息 系統(tǒng)總線構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息鏈接,是多個(gè)系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路,1.2.2 數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展史,世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator）誕生于1946年2月15日，是美國賓夕法尼亞大學(xué)摩爾理工學(xué)院的摩切利和?？ㄌ匕l(fā)明的。計(jì)算機(jī)的發(fā)展大致經(jīng)歷了五代的變化： 1946年開始，第一代電子管計(jì)算機(jī) 1958年開始，第二代晶體管計(jì)算機(jī) 1965年開始，第三代中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 1971年開始，第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī) 1986年開始，第五代巨大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)的發(fā)展史,什么是微型計(jì)算機(jī),微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer） 采用微處理器為核心構(gòu)造的計(jì)算機(jī) 微處理器（Microprocessor） 一塊大規(guī)模集成電路芯片 微型機(jī)的運(yùn)算和控制核心 中央處理單元（CPU：Central Processing Unit） 相對(duì)來說，微機(jī)性能、價(jià)格、體積較小 工作學(xué)習(xí)中使用的個(gè)人微機(jī) 生產(chǎn)生活中運(yùn)用的各種智能化電子設(shè)備,微處理器的基本性能指標(biāo),字長 微處理器每個(gè)時(shí)間單位處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位數(shù) 例如一次進(jìn)行運(yùn)算、傳輸?shù)奈粩?shù) 時(shí)鐘頻率 微處理器的處理速度 反映微處理器的基本時(shí)間單位 集成度 表明微處理器的生產(chǎn)工藝水平 常用芯片上集成的晶體管數(shù)量來表達(dá),通用微處理器,4位微處理器 1971年，Intel 4004，第一個(gè)微處理器 8位微處理器 M6800、Z80和Intel 8080/8085 Apple公司蘋果機(jī) 16位微處理器 Intel 8086/8088 16位個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC：Personal Computer） 32位微處理器 80386，80486，PentiumPentium 4 32位PC機(jī)，APPLE公司的Macintosh機(jī) 64位微處理器,專用微處理器,單片機(jī)（微控制器，嵌入式控制器，MCU） Intel的MCS-48，MCS-51，MCS-96/98系列 愛特梅爾（Atml）公司的AT89系列（與MCS-51兼容），AT91系列（基于ARM內(nèi)核） Microchip Technology公司的PIC系列 數(shù)字信號(hào)處理器（DSP） 專注于數(shù)字信號(hào)的高速處理 美國德州儀器TI公司TMS320各代產(chǎn)品 主要應(yīng)用于通信、消費(fèi)類電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī) 主要應(yīng)用形式：嵌入式系統(tǒng) IP級(jí)結(jié)構(gòu)，芯片級(jí)結(jié)構(gòu)，模塊級(jí)結(jié)構(gòu),微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),1. 微處理器 2. 存儲(chǔ)器 3. I/O接口和I/O設(shè)備 4. 系統(tǒng)總線,控制總線CB,數(shù)據(jù)總線DB,地址總線AB,微處理器,I/O設(shè)備,I/O接口,存儲(chǔ)器,系統(tǒng)總線BUS,微處理器,微機(jī)的核心、控制中心，中央處理器CPU 大規(guī)模集成電路VLSI芯片，集成 控制器 運(yùn)算器（整數(shù)運(yùn)算器） 寄存器（高速存儲(chǔ)單元） 高性能微處理器內(nèi)部還有 浮點(diǎn)處理單元甚至多媒體數(shù)據(jù)運(yùn)算單元 存儲(chǔ)管理單元、代碼保護(hù)機(jī)制 Cache ,存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器（Memory）是存放程序和數(shù)據(jù)的部件 高性能微機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng) 微處理器內(nèi)部的寄存器（Register） 高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache） 主板上的主存儲(chǔ)器 以外設(shè)形式出現(xiàn)的輔助存儲(chǔ)器 主存儲(chǔ)器（主存、內(nèi)存） 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成 RAM部分?jǐn)嚯姾笮畔G失 相對(duì)造價(jià)高、速度快、但容量小 輔助存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱輔存或外存） 磁盤、光盤存儲(chǔ)器等構(gòu)成 相對(duì)造價(jià)低、容量大、信息可長期保存，但速度慢,RAM和ROM,I/O接口和I/O設(shè)備,I/O設(shè)備（Peripheral）：用戶與微機(jī)交互 輸入（Input）設(shè)備，如標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備：鍵盤 輸出（Output）設(shè)備，如標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備：顯示器 I/O接口（Interface）：外設(shè)和主機(jī)間的橋梁 完成信號(hào)變換、數(shù)據(jù)緩沖、聯(lián)絡(luò)控制等工作 較簡(jiǎn)單的I/O接口電路與主板一體 較復(fù)雜的I/O接口電路制成獨(dú)立的電路板（接口卡Card）,系統(tǒng)總線,總線（Bus）：傳遞信息的一組公用導(dǎo)線、信息通道 系統(tǒng)總線（System Bus）：微機(jī)系統(tǒng)中信息交換的主要公共通道 地址總線：?jiǎn)蜗蜉敵鲋鞔鎲卧騃/O端口的地址信息 數(shù)據(jù)總線：讀（Read）操作數(shù)據(jù)輸入微處理器；寫（Write）操作數(shù)據(jù)輸出到外界（主存或外設(shè)） 控制總線：有些控制信號(hào)或狀態(tài)信號(hào)輸出；有些請(qǐng)求或聯(lián)絡(luò)信號(hào)輸入 微機(jī)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，總線連接使得微機(jī)組合靈活、擴(kuò)展方便,個(gè)人微機(jī),8位時(shí)代：Apple-II機(jī)，中華學(xué)習(xí)機(jī) 16位時(shí)代：IBM PC系列機(jī) 1981年，IBM PC機(jī)：Intel 8088，DOS 1982年，IBM PC/XT（Expanded Technology） 1984年，IBM PC/AT（Advanced Technology） IBM PC/XT/AT機(jī)的兼容微機(jī) 32位時(shí)代：32位PC機(jī) IA-32或其兼容微處理器 Windows或Linux 64位時(shí)代：,計(jì)算機(jī)是由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、適配器、總線和輸入/輸出設(shè)備組成的。都是由元件構(gòu)成的有形物體，因而稱為硬件或硬設(shè)備。硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)際物理裝置的總稱 計(jì)算程序，因?yàn)樗菬o形的東西，稱為軟件或軟設(shè)備。軟件是指在硬件上運(yùn)行的程序和相關(guān)的數(shù)據(jù)及文檔 硬件是軟件的工作基礎(chǔ)，軟件是硬件功能的擴(kuò)充和完善。兩者相互依存，相互促進(jìn)。軟件與硬件的結(jié)合，構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng),計(jì)算機(jī)軟件程序數(shù)據(jù)文檔,軟件的發(fā)展演變,目的程序 匯編語言 算法語言 操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),目的程序,早期計(jì)算機(jī)中，人們直接用機(jī)器語言編寫程序，（又叫手編程序）計(jì)算機(jī)完全可以“識(shí)別”并能執(zhí)行，所以又叫做目的程序 用機(jī)器語言編寫程序很繁瑣，又耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，容易出錯(cuò)，出錯(cuò)后尋找錯(cuò)誤也相當(dāng)費(fèi)事，大大限制了計(jì)算機(jī)的使用,匯編程序,為了編寫程序方便翻譯和提高機(jī)器的使用效率，人們發(fā)明了匯編語言 借助于匯編程序，計(jì)算機(jī)本身自動(dòng)地把符號(hào)語言表示的程序（稱為匯編源程序）翻譯成用機(jī)器語言表示的目的程序,用約定的文字、符號(hào)和數(shù)字（助記符） 按規(guī)定 的格式來表示各種不同的指令,匯編語言,缺點(diǎn) 需熟悉具體機(jī)器的指令系統(tǒng) 節(jié)省的人力時(shí)間有限 和數(shù)學(xué)語言差異較大,高級(jí)語言,為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)化和便于程序交流，使不熟悉具體計(jì)算機(jī)的人也能很方便地使用計(jì)算機(jī)，人們又創(chuàng)造了各種接近于數(shù)學(xué)語言的算法語言（高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言）如C語言，VB等。 算法語言是指按實(shí)際需要規(guī)定好的一套基本符號(hào)以及由這套基本符號(hào)構(gòu)成程序的規(guī)則。 特點(diǎn) 比較接近數(shù)學(xué)語言，直觀通用 與具體機(jī)器無關(guān)，只要稍加學(xué)習(xí)就能掌握 便于推廣使用計(jì)算機(jī),編譯程序,用程序設(shè)計(jì)語言編寫的程序稱為源程序，這種源程序不能由機(jī)器直接識(shí)別和執(zhí)行，必須給計(jì)算機(jī)配備一個(gè)既懂算法語言又懂機(jī)器語言的“翻譯”，才能把源程序翻譯為機(jī)器語言 通常采用下面兩種方法： 編譯系統(tǒng)： 用編譯程序?qū)⒃闯绦蚓幾g成機(jī)器語言形式的目的程序，然后利用運(yùn)行系統(tǒng)輔助程序來運(yùn)行，編譯程序和運(yùn)行系統(tǒng)合稱為編譯系統(tǒng)。 解釋系統(tǒng) ：逐個(gè)解釋并立即執(zhí)行源程序的語句，它不是編出目的程序后再執(zhí)行，而是直接逐一解釋語句并得出計(jì)算結(jié)果,操作系統(tǒng),依靠計(jì)算機(jī)來管理自己和管理用戶 操作系統(tǒng)的作用 管理計(jì)算機(jī)資源（如：處理器、內(nèi)存等） 自動(dòng)調(diào)度用戶的作業(yè)程序 分類 批處理操作系統(tǒng) 分時(shí)操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了有組織地、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量相關(guān)數(shù)據(jù) 處理更方便 檢索更迅速 用戶使用更方便,計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu),軟硬件界面（Interface）,assembler,complier,Operating System,library,ISA,S/W,H/W,Application,S/W：Software 軟件 H/W：Hardware 硬件,ISA：Instruction Set Architecture 指令集結(jié)構(gòu),軟件與硬件的邏輯等價(jià)性,隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展和軟件硬化的趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件界限已經(jīng)變得模糊了 任何操作可以由軟件來實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件來實(shí)現(xiàn)；任何指令的執(zhí)行可以由硬件完成，也可以由軟件來完成 對(duì)于某一功能采用硬件方案還是軟件方案，取決于器件價(jià)格、速度、可靠性、存儲(chǔ)容量、變更周期等,軟件的特點(diǎn) 易于實(shí)現(xiàn)各種邏輯和運(yùn)算功能，但是常受到速度指標(biāo)和軟件容量的制約； 硬件的特點(diǎn) 可以高速實(shí)現(xiàn)邏輯和運(yùn)算功能，但是難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能或計(jì)算，受到控制復(fù)雜性指標(biāo)的制約。,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(Computer architecture） 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件與硬件的界面指令系統(tǒng) 程序員所看到的計(jì)算機(jī)屬性外特性 計(jì)算機(jī)組成(Computer organization）組織 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)(Computer implementation） 計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，組成，實(shí)現(xiàn)是三個(gè)完全不同的概念，相互間有著十分密切的依賴關(guān)系和相互的影響。廣義的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)即包括經(jīng)典的指令集結(jié)構(gòu)，也包括計(jì)算機(jī)組成和實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究,習(xí)題1,4. 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的主要設(shè)計(jì)思想是什么？它包括哪些組成部分？ 5. 什么是存儲(chǔ)容量、單元地址、數(shù)據(jù)字、指令字？ 7. 計(jì)算機(jī)如何區(qū)分指令還是數(shù)據(jù)？ 14. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組織、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三個(gè)術(shù)語的概念是什么？彼此有什么關(guān)系？,第1章教學(xué)要求-1,了解計(jì)算機(jī)的類型：模擬和數(shù)字，專用和通用，巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、單片機(jī) 熟悉計(jì)算機(jī)的硬件組成部件及其作用 掌握主存有關(guān)概念：存儲(chǔ)器地址、存儲(chǔ)單元和存儲(chǔ)容量；位bit、字節(jié)byte、KB、MB、GB 掌握“存儲(chǔ)程序、程序控制”的馮諾依曼計(jì)算機(jī)的基本思想 區(qū)別操作碼和地址碼（操作數(shù)）、指令字和數(shù)據(jù)字、指令流和數(shù)據(jù)流 理解指令周期（控制器工作周期）：取指、譯碼、執(zhí)行,第1章教學(xué)要求-2,掌握總線、處理器總線和系統(tǒng)總線的概念，熟悉數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線的功能 理解目的程序、匯編程序、編譯程序的作用，區(qū)別機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言（算法語言） 掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)、軟件與硬件的邏輯等價(jià)性思想, 本章小結(jié),計(jì)算機(jī)從開始出現(xiàn)到目前經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的過程。按計(jì)算機(jī)所使用的微電子器件的發(fā)展可以將電子計(jì)算機(jī)分成五代。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)組成。 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)由有形的電子器件等構(gòu)成的，它包括運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入輸出設(shè)備及總線系統(tǒng)組成。 計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是計(jì)算機(jī)不同于一般電子設(shè)備的本質(zhì)所在。計(jì)算機(jī)的軟件一般分為系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序兩大類。 計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo)有：主頻、字長、運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量、可靠性、兼容性等。按照計(jì)算機(jī)的規(guī)?？煞譃榫扌蜋C(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)、單板機(jī)、單片機(jī)等。,