计算机组成原理第一讲(引言)

1、计算机组成原理第一讲：引言课程介绍学习本课程的目的本课程与其它专业课程的层次关系课程的主要内容教学安排教材与参考书其它信息成绩计算2学习本课程的目的目的之一： 从硬件的角度，学习计算机的工作过程，掌握计算机最基本的工作原理。“计算机内部究竟是怎么工作的？”目的之二： 为培养在计算机硬件系统的分析、研究、开发等方面的能力打下坚实基础。3学习本课程的目的目的之三： 了解硬件在计算机系统中的地位。以硬件为核心，叠加不同层次的软件，构成一个计算机系统，如下图所示：4计算机硬件机器语言汇编语言操作系统其它系统软件应用程序应用程序5本课程与其它专业课的层次关系本课程的基础课程计算机导论数字逻辑汇编语言程序

2、设计本课程的性质：具有专业基础课和专业课双重性质。6 计算机组成原理 微机原理操作系统编译原理编程语言 软件工程 计算机网络 数据库人工智能 程序设计理论 模拟/ 数字电路 汇编语言基础课程硬件层系统软件专业课7课程主要内容计算机系统硬件组成包括五大功能部件：运算器控制器存储器输入系统输出系统学习各部分的工作原理、逻辑实现、设计方法及相互之间的连接并构成整机的方法。8教学安排教学内容：引言及绪论：4学时计算机中信息表示：10学时CPU子系统：18学时存储器子系统：8学时输入/输出系统：6学时9教学安排本课程重点：中央处理器 (CPU) 特别是: 通路结构、指令流程存储器部分：存储器逻辑设计I/

3、O系统部分：中断机制及其接口设计。 10教材与参考书教材：计算机组成原理 罗克露等编 电子工业出版社参考书：计算机组成原理 白中英主编 科学出版社计算机组成原理与汇编语言程序设计 俸远桢等编 电子工业出版社11其它信息学时：课内56学时，其中实验8学时。课外56学时。开课时间：2009年春季， 119周主讲教师：颜俊华联系方式：Email: QQ：652758191Phone: 12成绩计算期末考试：70平时成绩：15%，主要包括作业、随堂测验和考勤实验成绩：15%，主要包括实验课考勤、做实验情况和实验报告质量考勤：随时抽查作业要求：作业不能抄袭。做错不扣分，态度差要扣分。（作业的题目不用抄，

4、写题号就可以。）13第一章：概论 本章学习主要内容：基本组成特点系统层次结构硬件系统组织性能指标目的是通过本章的学习能建立计算机系统的整体概念。 14计算机基础理论计算机的基础理论：图灵论题 1936年图灵（英国）发表论文： 论应用于决定问题的可计算数字 论文中心思想： 人类的工作可以分解成简单动作机器需要：存储器：用于存储计算结果；15计算机基础理论一种语言：表示运算和数字；扫描：对运算和数字进行识别；计算意向：计算过程中的下一步做什么；执行下一步计算这种理想机器被称为：“图灵机”著名的图灵论题：凡可计算的函数都可用这样的机器来实现 论题为计算机的产生打下了理论基础16计算机发展简史第一台计

5、算机的产生第一台计算机：ENIAC “埃尼阿克”(ElectronicNumerical Integrator And Computer电子数字积分计算机)于1946年在美国诞生 (由宾夕法尼亚大学莫尔学院制成） 十进制运算 18000多个电子管、1500多个继电器 150千瓦、30吨、170平方米 5000次加法秒（或400次乘法秒） 用手工搬动开关和拔插电缆来编程 17计算机发展简史第一台计算机的产生作用：计算火箭、炮弹等的弹道轨迹ENIAC的两大缺点：没有内部存储器不同的计算需要重新搭配组件计算 1计算3计算 218计算机发展简史1946年由美国宾夕法尼亚大学研制 ENIAC（Elect

6、ronic Numerical Integrator And calculator），运算速度 5000次/秒，功耗150kw/h，占地170m2 ，造价100万美元。19计算机发展简史世界上第一台电子计算机 ENIAC(1946于美国)20计算机发展简史英国人的观点：第一台计算机英国于1940年研制的“巨人” 计算机作用：破译德国“谜式”密码“ENIAC”与“巨人”的共同点: 专用不具有现代计算机特征21计算机发展简史现代计算机原型冯.诺依曼：存储程序式通用计算机结构 该结构明确规定：计算机由5个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备EDVAC1952年研制成功(Electro

7、nic Discrete Variable Automatic Computer) （冯.诺依曼体系结构） 第一台商用计算机: IBM 701 (1952年)22计算机与诺依曼体制计算机软、硬件由具有各类特殊功能的信息（程序）组成计算机的实体如主机、外设等硬件：软件：计算机系统23计算机与诺依曼体制 输入设备 控制器 输出设备状态命令请求命令命令请求数据结果地址指令 存储器 运算器计算机组成示意图24计算机与诺依曼体制工作过程如下:(1) 编程、并组织相应数据存储器(3) 执行程序(2) 程序和数据输入 按地址取第一条指令指令译码发出操作命令根据操作结果设置状态位, 如：25为0 1 Z为1

8、0 Z为正 0 S为负 1 S标志位(4) 取下一条指令, 重复上述过程操作结果 指令i结果为0 指令knoyes 指令m计算机与诺依曼体制26结合框图和工作过程 结论:从体系结构的角度: 以存储器为中心的结构(符合冯诺依曼体系结构思想)从控制的角度: 以控制器为中心的结构(操作性质和时间关系)计算机与诺依曼体制27计算机工作原理的实质：信息以电信号形式流动流动过程是受控的受控的表现是: 流动方向 流动时机 流动时间控制过程的实现: 电子开关器件控制的依据：程序中的指令计算机与诺依曼体制28Intel 8086系统的典型结构Intel 8086处理器Intel 8087浮点数处理器地址锁存器数

9、据收发器总线控制器器 RAM存储器 输入输出接口 输入输出设备 ROM存储器29诺依曼体制主要思想：采用二进制代码形式表示信息（数据、指令）；采用存储程序工作方式（这是诺依曼思想最核心的概念）；计算机硬件系统由五大部件（存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备）组成。计算机与诺依曼体制30信息的数字化表示计算机是通过执行程序（指令序列）来实现对数据的加工处理的。计算机中的各种信息可分为两大类:控制信息,数据信息控制信息：指令代码序列以此为基础产生的控制信号(微命令)序列，控制计算机的工作。数据信息: 计算机加工处理的对象,分为数值型和非数值型(字符,文字,图像,声音,逻辑信息等)31信息的数字化表示包含两层含义：用数字代码表示各种信息用数字信号表示数字代码用数字代码表示各种信息：数值型数据、字符、图像、声音和指令等。在物理机制上用数字信号表示数字代码 电平的高低，脉冲的有无等信息的数字化表示3