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计算机组成原理 课程简介： 　　“计算机组成原理”讲授单处理机系统的组成和工作原理，课程教学具有知识面广、内容多、难度大、更新快等特点。我们认为，一门好的“计算机组成原理”教材主要应具备： （1）内容全面，基本概念清楚； 2）系统性强，使学生能建立计算机整机概念； 3）有合理的知识结构，为进一步深入学习有关计算机后续课程打下良好的基础； 4）理论教学与实践教学结合，注重学生的智力开发和能力培养； 5）有较广的适应面，以适应学生在各类计算机上从事开发和应用的需要； 6）力图反映新技术、新动向，以适应计算机技术发展和变化快的需要。 选用教材： ?? 第一章 计算机系统概论　1．1 计算机的分类和应用 11．1 计算机的分类 计算机分类： ????????? 模拟：处理在时间和数值上连续的量 ????????? 数字：处理离散的量 数字计算机分类： ????????? 专用计算机：如工控机、DSP、IOP等 ????????? 通用计算机：GPP 通用机分类： 巨型机（Super-Computer）、大型机（Mainframe）、中型机（Medium-size Computer）、小型机（minicomputer）、微型机（microcomputer）、单片机（Single-Chip Computer） 1．1．2 计算机的应用 ????????? 科学计算传统方式：工作量大、人工处理慢 ????????? 自动控制：数控机床、流水线控制 ????????? 测量和测试：提高精度、在恶劣条件下的测量 ????????? 信息处理： ????????? 教育、卫生：计算机辅助教学（CAI）、多媒体教室、CT（Computerized tomography） ????????? 家电 ????????? 人工智能 1．2 计算机的硬件 12．1 数字计算机的硬件组成 五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入／输出设备。 概念：存储单元、地址、存储容量、外存储器、内存储器、指令、程序、指令的组成、存储程序、程序控制、指令系统、指令周期、执行周期、CPU、主机、数据字、指令字、数据流、指令流、适配器。 冯·诺依曼体系结构： (1) 采用二进制形式表示数据和指令 数据和指令在代码的外形上并无区别．都是由0和1组成的代码序列，只是各自约定的含义不同而已。采用二进制、使信息数字化容易实现，可以用二值逻辑工具进行处理。程序信息本身也可以作为被处理的对象，进行加工处理，例如对照程序进行编译，就是将源程序当作被加工处理的对象。 (2) 采用存储程序方式 这是诺依曼思想的核心内容。如前所述，它意味着事先编制程序，事先将程序(包含指令和数据)存入主存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。这是计算机能高速自动运行的基础。计算机的工作体现为执行程序，计算机功能的扩展在很大程度上体现为所存储程序的扩展。计算机的许多具体工作方式也是由此派生的。 诺依曼机的这种工作方式，可称为控制流(指令流)驱动方式。即按照指令的执行序列，依次读取指令；根据指令所含的控制信息，调用数据进行处理。因此在执行程序的过程中，始终以控制信息流为驱动工作的因素，而数据信息流则是被动地被调用处理。为了控制指令序列的执行顺序，我们设置一个程序(指令)计数器PC(Program Counter)，让它存放当前指令所在的存储单元的地址。如果程序现在是顺序执行的，每取出一条指令后PC内容加l，指示下一条指令该从何处取得。如果程序将转移到某处，就将转移后的地址送入PC，以便按新地址读取后继指令。所以，PC就像一个指针，一直指示着程序的执行进程，也就是指示控制流的形成。虽然程序与数据都采用二进制代码，仍可按照PC的内容作为地址读取指令，再按照指令给出的操作数地址去读取数据。由于多数情况下程序是顺序执行的，所以大多数指令需要依次地紧挨着存放，除了个别即将使用的数据可以紧挨着指令存放外、一般将指令和数据分别存放在该程序区户的不同区域。 (3) 由运算器、存储器、控制器、输入装置和输出装置等五大部件组成计算机系统，并规定了这五部分的基本功能。 上述这些概念奠定了现代计算机的基本结构思想，并开创了程序设计的新时代。到目前为止，绝大多数计算机仍沿用这一体制，称为诺依曼机体制。学习计算机工作原理也就从诺依曼概念入门。 传统的诺依曼机从本质上讲是采取串行顺序处理的工作机制，即使有关数据巳经准备好，也必须逐条执行指令序列；而提高计算机性能的根本方向之一是并行处理：因此，近年来人们在谋求突破传统诺依曼体制的束缚，这种努力被称为非诺依曼化。对所谓非诺依曼化的探讨仍在争议中，一般认为它表现在以下三个方面的努力。 ????????? 在诺依曼体制范畴内，对传统诺