第一章 计算机系统概论

1计算机组成与结构陈自红2概述计算机组成：主要指计算机硬件的具体实现方式及工作原理从三方面掌握本课程内容硬件结构：从物理上、逻辑上掌握计算机各部件和器件的构成和作用实现方式：硬件联接形式和内部处理方式（如控制器、运算器的实现方式等）工作原理：计算机各部分内部工作过程3本课程的重要地位

本课程是计算机及相关专业的核心专业基础课，对后续课程（操作系统、接口与通信等）的学习十分重要。考研必考课程。通过课程的学习主要掌握以下内容

本课程主要讲授单处理机系统的组成及工作原理。分析和说明计算机由哪些功能部件组成（结构），各功能部件在整机中的作用，以及它们如何完成各自所分配的任务（工作原理）。学习难点 内容较多、结构复杂、要有数字逻辑的基础学习思路（方法） 分析结构、弄清原理、多做练习4

主要内容计算机系统概述（计算机基础、基本概念）运算方法和运算器（计算机中数据的表示和编码：包括数值、非数值数据，整数、小数，汉字，校验码等。计算机中运算方法：定点运算、浮点运算、逻辑运算。运算器及实现)内部存储器(存储器芯片的结构与工作原理，存储器的组织与连接，高速存储器、ＣＡＣＨＥ等)指令系统（指令格式、寻址方式、典型指令）中央处理器（CPU的组成及工作原理，控制器的实现，ＣＰＵ实现技术）总线系统（总线概念、总线技术）外围设备（典型外围设备基本工作原理）输入输出系统（输入输出控制方式）操作系统支持(调度，存储管理，虚拟存储器等)5第一章计算机系统概论第一节计算机分类 电子计算机从总体上来说分为两大类:电子模拟计算机和电子数字计算机。电子模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。电子数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。6数字计算机又可分为专用计算机和通用计算机。专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。专用机是最有效、最经济和最快速的计算机,它是针对某一任务设计的计算机,但是它的适应性很差。通用机适应性很大,但是牺牲了效率、速度和经济性。通用计算机又分巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类。它们的区别在于体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格。

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第二节计算机的发展1、计算机五代变化2、半导体存储器芯片的发展3、微处理器的发展4、计算机体系结构的变化 计算机体系结构是在冯•诺依曼结构的基础上，围绕提高速度、提高字长、扩大存储容量、降低成本、提高系统可靠性和方便使用等诸方面，通过新器件和新软件提高计算机性能。 体系结构上，从指令系统、微程序设计、流水线结构、多级存储器体系结构、输入/输出体系结构、并行体系结构、分布式体系结构等方面的形成和发展。体系结构发展趋势：网络化、智能化、模块化、多媒体应用。8第三节计算机的硬件一、数字计算机硬件的组成硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机硬件由五大部分组成：即运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。运算器进行数据处理或信息加工包括各种算术运算、逻辑运算和判断处理存储器存放程序和数据程序是计算机进行各种操作和控制的依据数据是计算机进行操作的对象计算机中存放的程序和数据都是二进制形式的9控制器控制计算机各部分自动协调的工作，完成的工作是从内存中读取指令，分析和解释指令，然后按指令的要求发出操作命令，控制计算机各部分自动协调的工作。 简单程序 指令形式 控制器的基本任务 指令流和数据流冯·诺依曼体系结构计算机的主要特征是：采用存储程序和数据，由指令流来控制计算机的操作。输入设备输入信息到计算机中的设备输出设备从计算机中输出信息的设备10第四节计算机软件一、软件的组成与分类

计算机中的各种程序、数据和有关文档构成计算机的软件系统。计算机的软件一般分为两大类：系统软件：便于计算机使用的系统管理程序(包括操作系统、语言处理、数据库管理系统等）应用软件：针对用户具体实际应用的程序11二、软件的发展目的程序汇编程序源程序编译程序操作系统数据库管理系统

12第四节 计算机系统的层次结构

一、多级组成的计算机系统微程序设计级一般机器级操作系统级汇编语言级高级语言级二、软件与硬件的逻辑等价性1