计算机组成原理-第1章概述

计算机组成原主讲人：周锋2013年21课程计总学时：80学时 业：6~8 试：期中考期末考试（闭卷 业10%、期末考试60%答疑地点：教3楼1017也欢迎同学在课间或课后及时提计算机学院体系结构中 及参参考《计算

主编，科主编《计算机组成结构化方法》（第5版）AndrewS. 《计算机组成原理题解、题库、实验》 计算机学院体系结构中 课堂听

学习方课前预习及课后阅读参考完成习完成实验及实验计算机学院体系结构中

章节安第二章第三 第五 处理第七 设第八章计算机学院体系结构中 第1计算机的分计算机发展计算机的计算机的软计算机系统的层61.1计算机7计算机工业的分计算机学院体系结构中 以应用为中心的分类通用计算具有计算机的标准形态，通过安装不同的应用软件，以相似的外观呈现并应用在社会的各个计算机/嵌入式（Embedded）计算控制系统、通信设备、家用电器等部件中的模块化数据处理机。以嵌入式系统的形式隐藏在各种装置、产品和系统中。计算机学院体系结构中 计算机的应用领科学计算：最早的应用领域——高速、高精度破译，天气预报，地质勘探， 轨道算 人工智能：模拟人类的思维活动。计算机辅助设计/分析/制造/教学、决策帮助、智能模拟、计算机学院体系结构中 计算机发展简古代及近代计算技公元前500年，中国出现算1642年，BlaisePascal发明1822年，CharlesBabbage，

（Algorithm）的书计算机学院体系结构中 计算机的第1（1945-耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编第2（1958-变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语第3代中小规模集成电路时代（1965-容量大，运算速度快，几十至几百万次/第4代超大规模集成电路时代（1978－现在第51981年提出开发计划。但基计算机学院体系结构中 现代计算机的里程年机器名制造说yticalMark第一台通用计算ENIAC第一台程序的计算WhirlwindVonPDP-第一台小型机（50台非常流行的小 60PDP-第一台占领市场的小型机（销售50，000台PDP-70第一台在一 上的8位计算32IBM第一台RISCSPARCRISC计算机科学与技术学院体系结构中 世界上第一台计算机 宾夕法尼亚大Mauchly和Eckert用于计算火18000多个电子1500多个继电150千301500平方英5000次加法/使用十进

ElectronicNumericalIntegrateAnd20个寄存器，每个存放10位的十进通过设置6000个开关和拔插电缆来实现编计算机学院体系结构中 ann机现代计算机结构的鼻祖：五大功能部将程序和数据统一表示 器有4096个字，每个40采用二进制数据：简化 只提供整数运算：任何有能力的数学家都能在头脑中InstituteforAdvanced计算机学院体系结构中 计算机的发展方向性能方运行速度不断提高，处理器字长不断功能方全面支持 技术，与网络技术全面结体系结构从单处理器、单机系统向多处理器和网络化演向以通信为中心的体系结构可用性方从面向过程的机制向面向对象的机制计算机向智能化的方向计算机学院体系结构中 计算机的发展方向制造工艺 集成度方面发从用户的角度看，计算机技术发展的主要目标提高性方便使计算机学院体系结构中 摩尔（GordonMoore）定 计算机学院体系结构中 2012最快的五台超级计计算机学院体系结构中 No.1制造商：Cray公地点 田纳西州橡树岭国最大计算性能：17590处理器：AMDOpteron16Core处理器内存容OS：Cray互联方式：私功耗No.2制造商：IBM公地点 LawrenceLivermore国最大计算性能：16325处理器：PowerBQC16Core处理器内存容量 互联方式：私功耗算计算2010年11月 第中国：天河一号制造商：国地点：国家超级计 中最大计算性能：2566Tflops处理器：XeonX56702.93GHz/NVIDIA2050处理器内存容量：229376互联方式：私功耗计算机学院体系结构中 2010年11月 第中国：曙光TC3600刀片系统制造商：曙光公地点：国家超级计 中最大计算性能：1271处理器 X56506C2.66GHz/Nvidia2050处理器互联方式：Infiniband功耗计算机学院体系结构中 计算机的性能指标 间的时间度量，用时间单位来度量。的时间所占的比率，用百分比表示。二进制数运算的位数，如32位、64位 计算机学院体系结构中 计算机的性能指标 主频/时钟周期：C的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率f称为CPU的主频。度量单位是MHz（兹）、GHz（ ）主频的倒数称为CPU时钟周期，T1计算机学院体系结构中 计算机的性能指标CPU执行时间：表示CPU的CPUCP行一条指令所需的平均时钟周期数。MIPS：每秒百万指令MFLOPS：每秒百万次浮点计算机学院体系结构中 计算计算机组成 计算机学院体系结构中 计算机组成Datapath:完成算术和逻辑运算，通常包括若Control:CPU的组成部分，它根据程序指令来指挥datapath，memory以及I/O运行，共同完Memory:存放运行时程序及其所需要的数据的Input:信息进入计算机的设备，如键盘、鼠标Output:将计算结果展示给用户的设备，如显示器、磁盘、、喇叭等计算机学院体系结构中 数据通路 计算机学院体系结构中 冯·诺依曼 器（内存）：不仅能存放数据，也能存放运算器：能进行算术和逻辑运算以及附加输入/输出设备：保证人与计算机的相互通在机器机器以采 程序的方式，编制好的程序和数据存放在— 成逐条取出指令和执行指令的任务指令流驱计算机学院体系结构中 基于总线的计算计算机学院体系结构中 现代计算机体系结计算机学院体系结构中 多处理计算机学院体系结构中 计算机硬件层剖计算机系 计算机结 计算机处理设备制

电路（VLSI）

逻辑设计算机学院体系结构中 计算机组成计算机学院体系结构中 1.4计算系统程

计算机软件调试程序、诊断程汇编程序、编译程序、解释操作系数据库管理系应用程EDA设计软数据处理软…计算机学院体系结构中 计算机软件层剖计算机系 计算机结 计算机处理高级语

汇编语 机器语计算机学院体系结构中 计算计算机系统的层次应用程序0123456

汇编程0～2级：物理机（机3级以上：虚拟计算机学院体系结构中 6面向问题语面向问题语言面向问题语言翻译（编译汇编语言翻译（汇操作系统机器部分解释（操作指令系统解释（微程微体系结构硬数字逻辑）汇编语言汇编语言）操作系统操作系统机器统指令系统指令系统第0

）或直接执微体系结构数字逻辑计算机学院微体系结构数字逻辑虚拟机Mn，其虚拟机Mn，其机器语言为

多层计算

虚拟机Mn，其机器语言为虚拟机Mn，其机器语言为第0

虚拟机M3，其机器语言为虚拟机M2，其机器语言为虚拟机M1，其机器语言为虚拟机M3，虚拟机M3，其机器语言为虚拟机M2，其机器语言为虚拟机M1，其机器语言为虚拟机M3，其机器语言为虚拟机M2，其机器语言为虚拟机M1，其