教案计算机硬件系统的构成部件.pptVIP

* CISC 与 RISC 从微处理器的指令系统来看，有 2 种分支走向，一个是 CISC，一个是 RISC。 CISC（即复杂指令系统计算机）：最初，人们为了更自由、方便地编写程序，希望指令的类型更多、功能更完善，而使指令系统变得越来越复杂，长短也不一。这就是 CISC 形成的由来。 * 于是，人们提出了 RISC（精简指令系统计算机） 方案。该方案只保留了为数不多的简单指令并统一了指令中所包含的基本操作数目，也就是使指令长短基本一致，以便于使用流水线， 20 世纪 70 年代中期，人们发现 CISC 中只有20％ 的指令被频繁使用，其余的 80％ 则难得一用，这部分指令正是使程序执行时间变长的症结所在。 * 微处理器执行一条指令往往要分若干步完成，这相当于加工一个零件需要若干工序。CISC 的 指令长短参差不齐，无法使用流水线，而 RISC 的指令长短一样，包括的工序(操作)数也一样，可以放在流水线上执行。如果有一条 4 工位的流水线，便可把 4 条指令同时放在流水线的不同工位上顺序地前进。每一时钟周期 (相当于流水线的加工节奏) ，便可同时完成 4 个工位的操作，这就使处理器的速度提高了 3 倍。 * 尽管 RISC 的性价比比 CISC 好得多，但由于CISC 长期积累起来的软件资源很难一下子移植到 RISC 上，所以，长期以来形成了工作站领域使用 RISC 微处理器，如 SPARC、MIPSx000，PC 机领域使用 CISC 微处理器这种两者并存的局面。在此期间，CISC 也不断汲取 RISC 技术以提高自己的竞争力，如从奔腾开始也采用流水线技术。 * 程序 为解决某个问题而设计的一个有序指令的集合。 例： 0110000010000001 (加法) 0110000010000001 (加法) 0100000001000010 (减法) 0100000001000010 (减法) * 存储程序和程序控制原理 将事先编制好的程序，输入到计算机中，存放在内存储器里。（存储程序原理） 运行时，控制器按地址顺序依次取出存放在内存的指令，并分析指令、执行指令的相应功能。（程序控制原理） * 计算机的工作过程 1. 控制器控制输入设备将数据和程序从输入设备输入到内存储器。 2.在控制器控制下, 从存储器取出指令送入控制器。 3.控制器分析指令，控制运算器、存储器执行指令规定的操作。 4. 运算结果由控制器送存储器保存或送输出设备输出。 5.返回第 2 步，继续取下一条指令，直至程序结束。 计算机硬件系统的构成部件 * 计算机硬件系统的构成部件 §5.1 计算机硬件系统组成 §5.2 中央处理器（CPU） §5.3 存 储 系 统 §5.4 指令系统 * 计算机系统的基本构成 中央处理器一般也称为CPU，是计算机的核心，具有运算能力和控制功能。 计算机由CPU、内存储器、输入输出接口电路和系统总线构成，通常称为计算机主机 。 计算机系统是以计算机为主体，并配上外设和系统软件之后构成的软硬件系统。 我们通常所说的“计算机”，其准确的名称应该是计算机系统。 * 计算机硬件系统 计算机硬件系统是构成计算机的物理装置，是看得见、摸得着的一些实实在在的有形实体。 目前的计算机硬件系统采用的仍是计算机的经典结构——冯·诺依曼结构，即采用总线结构将运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件连接起来。 其中，运算器和控制器构成了计算机的核心部件——中央处理器（Center Process Unit，简称CPU）。 数据流 控制流 各部分的功能： 运算器：算术运算或逻辑运算 控制器：取指令、译码、执行指令 存储器：保存信息 内存：ROM(只读存储器) RAM(随机存储器，断电后信息全部丢失) 外存：磁盘(软盘、硬盘)、光盘、磁带 输入设备：输入数据(键盘、鼠标、扫描仪、光笔等) 输出设备：输出数据(显示器、打印机、绘图仪等) * 中央处理器 控制器与运算器合在一起，制成一块芯片，称为中央处理器（机），简称 CPU 。 控制器：指挥计算机各部件按照指令功能的要求进行操作。它从存储器中取指令、分析、解释、执行计算机指令，产生控制信号，控制计算机各部件协调工作，实现相应的功能。 * 总线（BUS） CPU对外的标准信号连接线，称为总线。 包括地址总线、数据总线和控制总线。 运算器（ALU）：实现算数逻辑运算。 * CPU 结构与系统总线 * 指令和程序 指令是对计算机进行程序控制的最小单位，一个CPU能够执行的所有指令的集合称为该CPU