第1章 计算机组成原理-概论.ppt

* 固件是指那些存储在能永久保存信息的器件（如ROM）中的程序，是具有软件功能的硬件。固件的性能指标介于硬件与软件之间，吸收了软、硬件各自的优点，其执行速度快于软件，灵活性优于硬件，是软、硬件结合的产物。 固件 * 系列机是指一个厂家生产的，具有相同的系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。 系列机的软件兼容分为向上兼容、向下兼容、向前兼容和向后兼容四种。向上（下）兼容指的是按某档次机器编制的程序，不加修改就能运行在比它更高（低）档的机器上；向前（后）兼容是指按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序，不加修改就能运行在它之前（后）投入市场的机器上。 1.3.2 系列机和软件兼容 * 兼容性示意图 * 对系列机的软件向下和向前兼容可以不作要求，但必须保证向后兼容，力争做到向上兼容。 1.3.2 系列机和软件兼容（续） * 现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。 第0级 硬件组成的实体 第一级 微程序级 第二级 传统机器级 第三级 操作系统级 第四级 汇编语言级 第五级 高级语言级 第六级 应用语言级 1.3.3 计算机系统的多层次结构 * 计算机系统的多层次结构 图1-11 计算机系统的多层次结构 * 实际机器是指由硬件或固件实现的机器，如图1-11中的第0～二级。虚拟机器是指以软件或以软件为主实现的机器，如图1-11中的第三～六级。 虚拟机器只对该级的观察者存在，即在某一级观察者看来，他只需要通过该级的语言来了解和使用计算机，至于下级是如何工作和实现就不必关心了。如高级语言级及应用语言级的用户，可以不了解机器的具体组成，不必熟悉指令系统，直接用所指定的语言描述所要解决的问题。 1.3.4 实际机器和虚拟机器 * 1.4 计算机的工作过程和主要性能指标 为使计算机按预定要求工作，首先要编制程序。程序是一个特定的指令序列，它告诉计算机要做哪些事，按什么步骤去做。指令是一组二进制信息的代码，用来表示计算机所能完成的基本操作。 * 1.4.1 计算机的工作过程 将编制好的程序放在主存中，由控制器控制逐条取出指令执行。以采用单累加寄存器结构的运算器为例，计算a+b-c=? 设a、b、c为已知的3个数，分别存放在主存的5～7号单元中，结果将存放在主存的8号单元。 * 计算机的工作过程 000 001 002 003 005 006 007 008 004 主存 b a c LOAD 005 ADD 006 SUB 007 STORE 008 HALT 存储器数据寄存器 数据总线 累加器 ALU * 计算机的工作过程 000 001 002 003 005 006 007 008 004 主存 b a c LOAD 005 ADD 006 SUB 007 STORE 008 HALT 存储器数据寄存器 数据总线 累加器 ALU LOAD 005 a a a 取数指令 * 计算机的工作过程 000 001 002 003 005 006 007 008 004 主存 b a c LOAD 005 ADD 006 SUB 007 STORE 008 HALT 存储器数据寄存器 数据总线 累加器 ALU LOAD 005 ADD 006 a b a a+b 加法指令 a b * 计算机的工作过程 000 001 002 003 005 006 007 008 004 主存 b a c LOAD 005 ADD 006 SUB 007 STORE 008 HALT 存储器数据寄存器 数据总线 累加器 ALU LOAD 005 ADD 006 a b a+b b SUB 007 c c a+b-c 减法指令 * 计算机的工作过程 000 001 002 003 005 006 007 008 004 主存 b a c LOAD 005 ADD 006 SUB 007 STORE 008 HALT 存储器数据寄存器 数据总线 累加器 ALU LOAD 005 ADD 006 a b a+b b SUB 007 c c a+b-c STORE 008 a+b-c a+b-c a+b-c 存数指令 * 计算机的工作过程 000 001 002 003 005 006 007 008 004 主存 b a c LOAD 005 ADD 006 SUB 007 STORE 008 HALT 存储器数据寄存器 数