计算机组成原理和汇编语言程序设计 第一章　绪论.pptVIP

计算机组成原理与汇编语言程序设计 授课教师：江兰帆 E－MAIL：jiang_lanfan@126.com 第一章　绪论 计算机的基本概念 计算机系统的硬、软件组成 层次结构模型 计算机的工作过程 数字计算机的特点与性能指标 计算机的发展与应用 计算机的基本概念 计算机的定义：　计算机是一种能够存储程序，能够自动连续地执行程序，对各种数字化信息进行算术运算或逻辑运算的快速工具。 计算机的基本概念 计算机的运算： 算术运算－－以数值型的数据进行四则运算。 逻辑运算－－处理逻辑型问题。 冯 · 诺依曼思想 用二进制代码表示程序和数据； 计算机采用存储程序的工作方式； 计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。 计算机的基本概念 存储程序工作方式 事先编制程序：计算机执行的程序其形态就是指令序列，即：若干条指令的有序集合，每一步将执行一条指令。 事先存储程序：将编好的程序变成最终可执行的程序即二进制指令代码序列存放在存储器中。 自动、连续地执行程序：计算机依照一定顺序从存储器中逐条读取指令，按照指令的要求执行操作，直到需运行的程序执行完毕。 信息数字化表示 (1) 用数字化方法表示各种信息。 信息数字化表示 例: 用数字代码表示字符 A 表示为 1000001 B 表示为 1000010 例: 用数字代码表示命令、状态 启动 表示为 00 停止 表示为 01 正在工作 表示为 10 工作结束 表示为 11 信息数字化表示 (2)用数字型电信号表示数字代码 a.电信号分两类：模拟信号和数字信号 b.模拟信号：用信号的某些参量去模拟 信息。 c.数字信号：单个数字信号(电平、脉冲） 仅取有限的几种状态。（一般只取两 种状态） 计算机的基本概念 采用数字化方法表示信息，具有许多优点： 抗干扰能力强，可靠性高 依靠多位数字信号的组合，在表示数值时可以获得很宽的表示范围以及很高的精度 数字化的信息可以存储，信息传送也比较容易实现 可表示的信息类型与范围极其广泛 能用逻辑代数等数字逻辑技术进行信息处理 CPU CPU（Central Processing Unit）即中央处理器，是硬件系统的核心部件，负责读取并执行指令，也就是执行程序。 基本组成：寄存器、运算器(ALU)、控制器 1）寄存器 用于存放控制信息，如PC、IR、PSW 用于存放数据信息，如通用寄存器、暂存器 CPU 2）算术逻辑部件ALU：按指令的要求对有关数据进行指定的算术或逻辑运算。 3）控制器：主要根据指令信息产生控制信号(微命令)序列，控制全机操作。 CPU CPU 微命令产生方式（指令执行控制方式）： 组合逻辑控制方式：由组合逻辑电路产生微命令 微程序控制方式：由微指令产生微命令 主存储器与外存储器 输入/输出设备功能：转换信息。输入设备：原始信息 二进制代码，送入主机。 输出设备：处理结果 人所能接受的形式并输出。 例如：输入设备键盘，输出设备显示器。 总线总线——是指一组能为多个部件分时共享的信息传输线。系统总线的分类：地址总线、数据总线、控制总线。 接口接口——在系统总线与I/O设备之间设置的一些逻辑部件，约定它们之间的界面，这种逻辑部件叫做I/O接口，在微型计算机中又称为适配卡。 层次结构模型 计算机系统以硬件为基础，通过配置软件扩充功能，形成一个相当复杂的系统。通常采用层次结构的观点去分析、设计和构建它。 层次结构模型 微体系结构层 微体系结构层是硬件层次，它主要是从寄存器级观察CPU的结构，分析CPU分步执行指令的详细过程。 微体系结构层可看作是第2层指令系统层指令的解释器。 指令系统层 指令系统层及上层都是抽象层次。指令系统层定义了硬件与编译器的接口。 一方面，指令系统规定了由硬件实现的各种指令功能；另一方面，各种源程序必须通过编译器或解释器转换为硬件能识别与执行的指令序列。 操作系统层 从系统程序员的观点来看，操作系统层指令集包括指令系统层的指令和新增的指令。 这些新指令称为系统调用。它们由操作系统解释，该层的其余指令(即与第2层指令相同的指令)由微体系结构层执行。 汇编语言层 汇编语言层及上层是提供给解决应用问题的程序员使用的。 汇编语言程序通过汇编器翻译成机器语言程序，再由微体系结构层执行。 汇编语言是“符号化”的机器语言，每一条汇编语言都对应一条机器语言指令。 面向问题语言层 这一层使用高级语言编程解决问题。 高级语言程序通常由编译器翻译成第3层或第4层语言，个别有解释执行的。 软硬件在逻辑上的等价 计算机系统以硬件为基础，通过软件扩充其功能，并以执行程序方式体现其功能。 许多功能即可以直接由硬件实现，也可以在硬件支持下靠软件实现，