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第一章 概论 ENIAC 1946年2月由美国宾夕法尼亚大学成功研制 美国第一台由程序控制的电子数字计算机 重30 吨，占地170平方米，5,000次/秒加法运算 全电子，不存储程序，十进制 EDVAC 二进制，存储程序，冯?诺依曼结构 IBM、DEC、Cray、Intel 电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路 ENIAC UNIVAC DEC PDP-8 中央处理器（CPU）= 运算器 + 控制器 主机= CPU + 主存贮器 外部设备由除去主机以外的硬件装置（如输入设备、输出设备、外存储器等）构成 2.2 计算机的总线结构（小、微型机典型结构） 目前许多计算机（主要指小、微型计算机）的各大基本部件之间是用总线（Bus）连接起来的。 总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。 计算机采用总线结构的优点：可以大大减少信息传送线的数目，又可以提高计算机扩充内存及外部设备的灵活性。 单总线结构 以CPU为中心的双总线结构 面向存储器的双总线结构 这种结构把各大部件都连接在单一的一组总线上，所有各部件间的信息交换都经过单总线，故将这个单总线称为系统总线。 CPU与主存、CPU与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而不需经过CPU的干预。 大、中型计算机系统的设计目标更 着重于系统功能的扩大与效率的提高。 大、中机在系统连接上分为四级：主机、通道、设备控制器、外部设备。 通道是承担I/O操作管理的主要部件，它能使CPU的数据处理和外部设备交换信息这两项操作同时进行。 每个通道可以接一台或几台设备控制器，每个设备控制器又可接一台或几台设备这样整个系统就可以连接很多的外部设备。 当前计算机的硬件和软件正朝着互相渗透，互相融合的方向发展。主要体现在硬件软化和软件硬化。 硬件软化：原来由硬件实现的操作改由软件来实现。它可以增强系统的功能和适应性。 软件硬化：原来由软件实现的操作改由硬件来实现。它可以显著降低软件在时间上的开销。 固件：指那些存储在能永久保存信息的器件(如ROM)中程序，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，是软、硬件结合的产物，计算机发展的一个趋势。 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。 系列机应在指令系统、数据格式、字符编码、中断系统、控制方式、输入/输出操作方式等方面保持统一，从而保证软件的兼容性。 软件兼容：向上兼容 向下兼容 向前兼容 向后兼容 第一步：执行取数指令，从内存5号单元取出 数a，送入累加器. 第二步：执行加法指令，从内存6号单元取出 数b，与累加器中的a一起送到运算器中相加，结果a+b保留在累加器中. 第三步：执行减法指令，将累加器中的内容与从内存7号单元取出的数c一起送到运算器中相减，结果a+b-c保留在累加器中. 第四步：执行存数指令，把累加器的内容存至内存8号单元. 第五步：执行停机指令，计算机停止工作. 数据总线一次所能并行传送的位数，称为数据通路宽度。 它影响到信息的传送能力，从而影响计算机的有效处理速度。CPU内部的数据通路宽度一般等于基本字长，而外部数据通路宽度则取决于系统总线。 内、外数据通路宽度相等的CPU有：Intel 8086、80286、80486等； 外部＜内部的CPU有：8088、80386SX等； 外部＞内部的CPU有：Pentium等。 一个主存储器所能存储的全部信息量称为主存容量。衡量主存容量单位有两种： 字节数。这类计算机称为字节编址的计算机。每1024个字节称为1K字节（210=1K），每1024K字节称为1M字节（220=1M），每1024M字节称为1G字节（230=1G）。 字数×字长。这类计算机称为字编址的计算机。如：4096×16表示存储器有4096个存储单元，每个存储单元字长为16位。 小结： §1 电子数字计算机与存储程序控制 存储程序概念 主机 §2 计算机的硬件组成 计算机的五大基本部件 总线 §3 计算机系统 计算机系统 硬件和软件的关系 §4 计算机的工作过程和主要性能指标 主要性能指标 机器字长、数据通路宽度、主存容量 2.4 不同对象看计算机硬件系统 一般用户观察到的计算机硬件系统 专业用户观察到的计算机硬件系统 计算机设计者观察到的计算机硬件系统 §3 计算机系统 3.1 硬件与软件 硬件是计算机系统的物质基础：正是在硬件高度发展的基础上，才有软件赖以生存的空间和活动场所，没有硬件对软件的支持，软件的功能就无从谈起。 软件是计算机系统的灵魂：没有软