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计算机组成原理讲案第一章

第一章　计算机系统概论 1.1　计算机系统简介 1.2　计算机的基本组成 1.3　计算机硬件的主要技术指标 1.1 计算机系统简介 1.2 计算机的基本组成 1.3　计算机硬件的主要技术指标 * * * 由具有各类特殊功能 的信息(程序)组成 1．计算机系统 计算机系统 计算机的实体 如主机、外设等 一、 计算机软、硬件的概念 硬件 软件 按任务需要编制成的各种程序 用来管理整个计算机系统 系统软件 应用软件 语言处理程序 操作系统 服务性程序 数据库管理系统 网络软件 软 件 计算机 高级语 言程序 目标 程序 结果 翻译 运行 2. 计算机的解题过程 机器语言程序直接在M1上执行 将汇编语言程序先翻译成机器 语言程序，再在 M1上执行 实际机器 M1 (机器语言程序) 虚拟机器 M2 (汇编语言机器) 机器语言程序直接在M1上执行 实际机器 M1 (机器语言程序) 第二级 第一级 二、计算机系统的层次结构 高级语言程序先翻译成汇编 语言程序，再在M1，M2上执行 将汇编语言程序先翻译成机器 语言程序，再在 M1上执行 虚拟机器 M3 (高级语言机器) 虚拟机器 M2 (汇编语言机器) 机器语言程序直接在M1上执行 实际机器 M1 (机器语言程序) 第二级 第一级 第三级 用编译程序翻译成汇编语言程序或其他中间语言程序 将汇编语言程序先 翻译成机器语言程序 虚拟机器 M3 (高级语言机器) 虚拟机器 M2 (汇编语言机器) 用微程序解释机器指令 实际机器 M1 (机器语言程序) 第二级 第一级 第三级 由硬件直接执行微指令 微程序机器 M0 (微指令系统) 第零级 二、计算机系统的层次结构 高级语言 虚拟机器 M3 汇编语言 虚拟机器 M2 操作系统 虚拟机器 机器语言 实际机器 M1 微指令系统 微程序机器 M0 用编译程序翻译 成汇编语言程序 用汇编程序翻译 成机器语言程序 用机器语言解释操作系统 用微指令解释机器指令 由硬件直接执行微指令 软 件 硬 件 虚拟机器 M4 虚拟机器 M3 虚拟机器 M2 实际机器 M1 微程序机器 M0 计算机体系结构 　　是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员(也包括汇编语言程序设计者和汇编程序设计者)所看到的传统机器的属性。 计算机组成 　　是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的(即程序员不知道的)硬件细节。(具体指令的实现) 有无乘法指令 如何实现乘法指令 1．计算机由五大部件组成 3．指令和数据用二进制表示 4．指令由操作码和地址码组成 6. 以运算器为中心 2．指令和数据以同等地位存于存储器 可按地址寻访 5．指令在存储器内按顺序存放 一、冯·诺依曼计算机的特点 算术运算 逻辑运算 存放数据 和程序 将信息转换成机 器能识别的形式 将结果转换成 人们熟悉的形式 指挥程序运行 冯·诺依曼计算机硬件组成 存储器 输入设备 运算器 控制器 输出设备 数据线 控制线/反馈线 二、计算机硬件组成 1．以存储器为中心的计算机硬件框图 程序 存储器 输出设备 输入设备 运算器 控制器 数据 结果 计算 控制线 反馈线 数据线 ALU 主存 辅存 CPU 主机 I/O 硬件 CU 2．现代计算机硬件组成 存储器 输入设备 运算器 输出设备 控制器 ALU CPU 主机 I/O CU 主 存 1．上机前的准备 建立数学模型 x9 x7 x5 x3 编制解题程序 确定计算方法 程序—运算的全部步骤 0, 1, 2, 1 指令—每一个步骤 三、计算机的工作步骤 - + - + - = ! ! ! ! x x 9 7 5 3 sin … — — — — ) ( ) ( 2 n yn x yn x = + = √ … — — — 取x 至运算器中 乘以x 在运算器中 乘以a 在运算器中 存ax2 在存储器中 取b 至运算器中 乘以x 在运算器中 加ax2 在运算器中 加c 在运算器中 = (ax + b)x + c 取x 至运算器中 乘以a 在运算器中 加b 在运算器中 乘以x 在运算器中 加c 在运算器中 计算 ax2 + bx + c 编程举例 000001 0000001000 打印 ? 停机 取数 α [α] ACC 存数 β [ACC] β 加 γ [ACC]+[γ] ACC 乘 δ [ACC]×[δ] ACC 指令格式举例 操作码 地址码 [?] 打印机 0000001100 0000001100 0000001011