計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)(薛紀(jì)文).ppt

計算機應(yīng)用基礎(chǔ),第1章計算機系統(tǒng)基礎(chǔ),1945年馮提出了正確的關(guān)于計算機組成與工作方式的建議，主要思想為：（1）用二進制代碼表示數(shù)據(jù)和指令：主要原因是電路實現(xiàn)簡單、可靠性高、邏輯運算簡單；（2）采用存儲程序工作方式（StoredProgram）：事先編制程序，然后將程序存儲于計算機的存儲器中，計算機在運行時將自動地、連續(xù)地從存儲器中依次取出指令加以執(zhí)行；（3）計算機硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備及輸出設(shè)備等五大部件構(gòu)成。,1.1計算機的產(chǎn)生與發(fā)展一、馮諾依曼原理（VonNeumann）,第一臺電子計算機ENIAC,美國賓夕法尼亞大學(xué)1946年2月ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)18000電子管30噸170平方米150kw5000次/秒,馮諾依曼,第一臺電子計算機ENIAC,二、計算機的發(fā)展過程及趨勢,1、電子計算機發(fā)展過程,2、計算機的發(fā)展趨勢,現(xiàn)代計算機不但具有集處理文字、圖形、圖像、聲音為一體的多媒體功能，而且也進入到了以網(wǎng)絡(luò)化為特征的時代，現(xiàn)代計算機的發(fā)展趨勢為：巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。目前，正處于超大規(guī)模集成電路全面發(fā)展和計算機廣泛應(yīng)用階段，據(jù)專家預(yù)計，新一代的計算機（第五代）應(yīng)是“智能化”計算機，它應(yīng)當(dāng)具有像人一樣的能看、能聽、能思考的能力。我國計算機的發(fā)展歷程(詳見教材)。,一、計算機分類1、按處理方式分類，可以把計算機分為模擬計算機、數(shù)字計算機以及數(shù)字模擬混合計算機。2、按計算機的功能分類，一般可分為專用計算與通用計算機。3、按照計算機規(guī)模、運算速度、存儲能力等因素劃分，通常將計算機分為巨型機、大型機、小型機和微型機等幾類。4、按照其工作模式分類，可將其分為服務(wù)器和工作站兩類。,1.2分類、性能指標(biāo)及應(yīng)用領(lǐng)域,位（Bit）在數(shù)字電子技術(shù)和計算機技術(shù)中采用二進制，代碼只有0和1，其中無論0還是1是計算機存儲的最小單位，一個二進位只能表示為2種狀態(tài)。字節(jié)（Byte）字節(jié)是計算機處理數(shù)據(jù)的基本單位，即以字節(jié)為單位解釋信息，簡寫為“B”。通常說某臺計算機的內(nèi)存容量是256M，則表示該機主存儲器的容量是256MB，也就是說有256M個存儲單元，每個存儲單元包含8位二進制數(shù)。在計算機內(nèi)部，數(shù)據(jù)傳送也是按字節(jié)的倍數(shù)進行的。在計算機中，1B=8b，1K=1024，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。字長CPU在單位時間內(nèi)一次處理的二進制數(shù)的多少稱為字長。即數(shù)據(jù)總線上一次可同時傳送的數(shù)據(jù)的位數(shù)。常用的字長有8位、16位、32位、64位等。也就是說的8位機、16位機、32位機、64位機。地址在微型計算機中，整個內(nèi)存被分成一個個字節(jié)，每個字節(jié)由一個唯一的地址來標(biāo)識。CPU能夠訪問內(nèi)存的最大尋址范圍與CPU的地址線的根數(shù)有關(guān)。如CPU的地址線有32根，則尋址范圍為0232-1,二、有關(guān)存儲器的幾個術(shù)語,三、計算機系統(tǒng)的性能指標(biāo),1、運算速度運算速度是衡量計算機性能的一項重要指標(biāo)。通常所說的計算機運算速度（平均運算速度），是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用“百萬條指令秒”（mips，MillionInstructionPerSecond）來描述。一般說來，機器的主頻越高，運算速度也就越快，主頻單位為兆赫茲（MHz）。2、存儲容量3、總線的傳輸速率在總線上每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)MB/S,即每秒處理多少兆字節(jié)，傳輸速率越高，總線的信息傳輸速度就越快。,4、字長字長是CPU一次可以處理的二進制位數(shù)，字長主要影響計算機的處理精度和速度，字長有8位、16位、32位和64位等之分。字長越長，表示一次讀寫和處理的數(shù)的范圍越大，處理數(shù)據(jù)的速度越快，計算精度就越高。5、兼容性兼容性是指一臺計算機及其附屬設(shè)備、數(shù)據(jù)文件和程序能在多大的程度上與其他計算機共同工作或理解其他計算機的相同命令、數(shù)據(jù)格式或語言。6、外設(shè)配置和軟件配備7、可靠性,1.3微型計算機系統(tǒng)的主要組成及工作原理,一、微型計算機系統(tǒng)的主要組成硬件(Hardware):計算機系統(tǒng)中的實際裝置的總稱。它可以是電子的、電的、磁的、機械的、光的元件或由它們組成的計算機部件或計算機。軟件(Software):軟件是相對于硬件而言的，是使硬件充分發(fā)揮其功能的所有程序的總和。,圖1.2計算機系統(tǒng)組成,計算機五大硬件部件關(guān)系圖,微型計算機的硬件組成,SDRAM內(nèi)存條,DDR內(nèi)存條,CPU中央處理器,硬盤,一、數(shù)制及其表示方法（一）、數(shù)制及其要素：數(shù)制：按進位原則進行計數(shù)的方法。例：十進制數(shù)有:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十種狀態(tài)。我們說：十進制數(shù)基數(shù)10，變化范圍0（10-1）看一個十進制數(shù)：4094每一位十種數(shù)碼的狀態(tài)(09)千百十個本位值的大小=數(shù)本位權(quán)103102101100如：千位=4103=4000,1.4數(shù)制、碼制和編碼,十進制數(shù)有二個要素：1.基數(shù)：十每一位0、1、2、3、4、5、6、7、8、10-1（逢十進一）。2.位權(quán)：10i某一位數(shù)的大小=數(shù)位權(quán).二個要素也適用于二、八、十六進制二進制數(shù):基數(shù)2位權(quán)2i八進制數(shù):基數(shù)8位權(quán)8i十六進制數(shù):基數(shù)16位權(quán)16i,數(shù)制的表示方法第一種方法：（數(shù)值）R，其中R為進制的類型。第二種方法：數(shù)值后跟一特定大寫英文字母，十進制數(shù)用表示符D(或者可省略)，二進制數(shù)用表示符B，八進制數(shù)用表示符Q，十六進制數(shù)用表示符H。例：十進制數(shù)423，表示為（423）10或423D或423二進制數(shù)1001，表示為（1001）2或1001B八進制數(shù)237，表示為（237）8或237Q十六進制數(shù)5FE，表示為（5FE）16或5FEH,推廣一般形式（任意十進制）：N=kn10n+kn-110n-1+k0100+k-110-1+k-m10-m=ki10i(i=-mn)對于任意進制:N=kiRiR基數(shù)，Ri位權(quán)，逢R進一,例:二進制數(shù)B=10011101B=127+124+123+122+120=（157）10,二、數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換：在計算機里進行運算和處理均是按二進制數(shù)處理的，而二進制數(shù)寫起來麻煩，書寫時又以八進制或十六進制表示，日常生活中又常用十進制，因此就有數(shù)制之間轉(zhuǎn)換問題：1、R進制向十進制轉(zhuǎn)換方法：各位按權(quán)展開相加。例：13Q=181+380=111100B=123+122+021+020=122CH=2161+12160=44,2、十進制數(shù)向R進制轉(zhuǎn)換方法：整數(shù)部分和小數(shù)部分要分開處理：整數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法：除以R取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)自下而上排列。小數(shù)部分轉(zhuǎn)換方法：乘以R取整數(shù)，直到積為0或達(dá)到精度的要求，整數(shù)自上而下排列。,3、二進制數(shù)向八進制、十六進制轉(zhuǎn)換方法：以小數(shù)點為基準(zhǔn)向左和向右每三位（四位）劃為一組，不足三位（四位）補零。然后將每組轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的八進制（十六進制）數(shù)碼，把得到的八進制（十六進制）數(shù)碼拼起來即可。（說明：八進制為每3位一組，十六進制為每4位一組）,4、八進制、十六進制數(shù)向二進制轉(zhuǎn)換方法：按“一位拆三位”，可以將八進制數(shù)向二進制轉(zhuǎn)換；按“一位拆四位”，可以將十六進制數(shù)向二進制轉(zhuǎn)換。,