第1章 计算机系统概论

1、计算机组成与结构王爱英（第四版）齐鲁师范学院 梁晨目录第一章 计算机系统概论 1.1 计算机的语言 1.2 计算机的硬件 1.3 计算机系统的层次结构 1.4 电子计算机的发展简史 1.5 计算机的应用1.1 计算机的语言 Computer & Language 语言是信息的载体（自然语言+非自然语言） 人们期望用接近自然语言的语言跟计算机交 互，因此产生了各种高级语言（面向人）及相 应的编辑、编译程序。 高级语言解题过程 程序员用高级语言编写程序 将程序与数据输入计算机，由计算机将程序编译成机器语言程序，保存在计算机的存储器中 运行程序，输出结果1.2 计算机的硬件 计算机由运算器、

2、控制器、存储器、输 入、输出接口 五大部分组成 运算器控制器存储器输入设备输出设备外存储器地址总线控制总线数据总线图图1-7 单总线结构的计算机原理图单总线结构的计算机原理图数据总线：用于传输数据；数据总线：用于传输数据；地址总线：用于传输内存存储单元的地址；地址总线：用于传输内存存储单元的地址；控制总线：用于传输控制信号。控制总线：用于传输控制信号。控制器输入设备存储器输出设备运算器计算步骤和原始数据计算结果图图1.5 存储器为中心的计算机结构框图存储器为中心的计算机结构框图计算机系统的层次结构应用语言虚拟机M5（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高级语言虚拟机

3、M4（高级语言）高级语言程序经编译程序翻译成汇编语言（或某中间语言程序或机器语言程序）汇编语言虚拟机M3（汇编语言）汇编语言程序经汇编程序翻译成机器语言程序操作系统虚拟机M2(作业控制语言)由机器语言程序解释操作系统命令传统机器M1（机器语言）由微程序解释机器指令微程序机器M0（微指令）由硬件直接执行翻译(应用软件包)翻译(编译程序)翻译(汇编程序)部分解释(操作系统)解释虚拟机虚拟机是一个抽象的计算机，是一个抽象的计算机，它它由软件实现，并与实际机器由软件实现，并与实际机器一样一样，都具有一个指令集并可都具有一个指令集并可使用不同使用不同的存储区域。如，一的存储区域。如，一台机器上台机器上配

4、有配有C C语言和语言和PascalPascal语言的编译程序，对语言的编译程序，对C C语言的语言的用户来讲，这台机器就是以用户来讲，这台机器就是以C C语言为机器语言的虚拟机，对语言为机器语言的虚拟机，对PascalPascal语言的用户来讲，这台语言的用户来讲，这台机器就是以机器就是以PascalPascal语言为机器语言为机器语言的虚拟机。语言的虚拟机。1.4 电子计算机的发展简史 1946年ENIAC问世，中国1956年6月14日 国家领导人和一批专家在怀仁堂绿草坪规划 计算技术基础的建立， 1952年1月3日 华罗庚倡议建立一个计算机科研小组。 ENIACIntel4004Inte

5、l8080Intel8088 Intel80286Intel80386Intel80486Pentium Pentium4(1G/2.3G/3.8G) 冯冯. .诺依曼计算机的特点诺依曼计算机的特点“存储程序存储程序”的概念的概念: : 指令和数据均以二进制码表示。指令和数据均以二进制码表示。 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，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所在存储器的位置。地址码用来表示操作数所在存储器的位置。 指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，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

6、算结果或根据设定的条件改变执在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。行顺序。冯诺依曼对计算机界的最大贡献是：冯诺依曼对计算机界的最大贡献是：首次提出并实现了首次提出并实现了“存储程序存储程序”概念。概念。译码器PC操作码操作数地址程序(指令)区数据区主存区指令寄存器+1读指令读写存储程序原理示意图存储程序原理示意图19441944年参加年参加“ENIAC”ENIAC”计算机研计算机研究工作。究工作。19531953年年3 3月，他领导月，他领导的小组发表了全新的存储程序的小组发表了全新的存储程序式通用电子计算机方案式通用电子计算机方案电子电子离散变量自动计算机离散变量自动计算机EDVACEDVAC。19461946年与他人合作提出更完善年与他人合作提出更完善的计算机设计报告，是以仙农的计算机设计报告，是以仙农提出的二进制，程序内存以及提出的二进制，程序内存以及指令和数据统一存储为基础，指令和数据统一存储为基础，