2014年计算机组成与结构(第1章计算机系统概述).ppt

计算机组成与结构 第1章 计算机系统概术 董志学 2014.2 课程简介 《计算机组成与结构》是计算机及其相关专业的专业必修课，在专业教学中起着承上启下的作用。 计算机组成是指计算机硬件的具体实现；计算机结构是系统程序员所能见到的计算机的硬件特性。 课程内容 课程内容包括十二章： 1. 计算机系统概述 2. 计算机的逻辑部件 3.数据表示方法和运算部件 4. 主存储器 5. 指令系统 6. 中央处理部件 7. 存储系统 8.辅助存储器 9.输入输出设备 10. 输入输出系统 11.计算机系统和互联网的应用 12.计算机系统硬件技术的发展与实施 。 教材： 1.王爱英主编. 计算机组成与结构（第五版）. 北京：清华大学出版社，2013 2.王诚等编著. 计算机组成与体系结构. 北京：清华大学出版社，2003 3.郑纬民等编著. 计算机系统结构（第二版）. 北京：清华大学出版社，1998 要求： 学习中要注重基本概念、基本思想和基本方法的学习，理解计算机系统的工作原理和设计方法，掌握分析和设计计算机系统的知识，提高学习和应用计算机的能力。 课程包括理论教学和实验两大部分，共64学时，其中讲课52学时，实验12学时。要求听课做笔记，实验必须参加，听课和作业不得少于1/3。考试占总 成绩的70%，平时听课出勤、实验和作业占30%。 第1章 计算机系统概述 主要内容： 1.1 计算机的发展 1.2 计算机的硬件和软件 1.3 计算机系统和网络应用 1.1 计算机的发展 1943年—1946年美国宾夕法尼亚大学研制的电子数字积分的计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)是世界上第一台电子计算机。一般认为它是现代计算机的始祖。 与ENIAC计算机研制的同时，冯·诺依曼(Von Neumann)与莫尔小组合作研制EDVAC计算机，采用了存储程序方案，其后开发的计算机都采用这种方式，称为冯·诺依曼计算机。 计算机5个发展阶段： 根据电子计算机所采用的物理器件的发展，分成5个阶段习惯上称为五代。 第一代：电子管计算机时代 采用电子管作为基本器件（军事与国防尖端技术) 第二代：晶体管计算机时代(从50年代中期到60年代后期) 主要器件:晶体管，后又采用了磁心存储器 应用领域:气象、工程设计、数据处理等 计算机5个发展阶段： 第三代：集成电路计算机时代 (从20世纪60年代中期到20世纪70年代前期)采用集成电路作为基本器件，应用范围进一步扩大 第四代：大规模集成电路计算机时代 20世纪70年代初，半导体存储器问世，此后，存储器芯片集成度大体上每18个月翻一番，这就是著名的摩尔定律。 第五代：超大规模集成电路（VLSI,ULSI）计算机时代 VLSI芯片内含105~107个晶体管，ULSI芯片内含107~109个晶体管， 高性能微处理器芯片所含的晶体管数已突破10亿个。 1.2 计算机的硬件和软件 计算机中执行的程序： 在计算机中能执行的程序是由指令组成的，因此计算机执行程序的过程，实际上就是按照给定次序执行一组指令的过程。 一条指令通常分成两部分： (1) 操作码 规定该指令执行什么样的运算(或操作)，因此被命名为操作码。 (2) 地址码 规定对哪些数据进行运算，通常表示的是数据地址，因此被称为地址码。 用符号表示的指令举例： 假如 要得到d=b2-4ac的值，程序如下： 数据地址A、B、C、D和E顺序存放时，可将程序改写如下： n MUL n+7 n+7 n+1 MUL n+6 n+10 n+2 MUL n+6 n+8 n+3 SUB n+7 n+6 n+4 MOV n+9 n+7 n+5 HLT n+6 a n+7 b n+8 c n+9 d n+10 4 计算机硬件的组成 ： 组成计算机的基本部件有：