计算机组成原理白中英主编课件.ppt

1.3.4 控制器 指令和程序:指令的形式 （操作和地址码、存储程序 的概念、指令中程序和数据 的存放、指令系统） 指令和数据存储 控制器的基本任务 控制器的基本任务：按照一定的顺序一条接着一条取指令、指令译码、执行指令。取指周期和执行周期 控制器完全可以区分开哪些是指令字，哪些是数据字。一般来讲，取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流向控制器；而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流，它由内存流向运算器。 1.3.5 适配器与I/O设备 输入设备：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式 输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其他机器设备所能接收和识别的信息形式 适配器：它使得被连接的外围设备通过系统总线与主机进行联系，以便使主机和外围设备并行协调地工作 总线：构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。 总之，现代电子计算机是由运算器、存储器、控制器、适配器、总线和输入/输出设备组成的。这也是人们常说的计算机硬件。 计算机硬件系统的一种构成形式 存储器 运算器 控制器 适配器 输入设备 输出设备 系统总线 计算机各部件间需要大量而高速地交换信息，才能实现总体功能。例如：　　· CPU从存储器读取指令、数据，经过运算以后又将结果存入存储器；　　· CPU与I/O设备交换数据；　　· CPU从接口中读取设备的状态信息，以了解设备工作的现状；　　· CPU向接口输出命令启动和控制设备工作；等等。 通过系统总线所包含的三个子总线（数据总线、地址总线和控制总线）可有效地提供高速、可靠的信息传输通道。 通常，在计算机中采用总线方式连接各大部件， 框图如下： 1.4 计算机的软件 1.4.1 软件的组成与分类 计算机软件相对计算机硬件来说是看不见，是计算机系统中不可少的无形部件。主要有两大类： 1、系统软件：用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。它包括以下四类： ①各种服务性程序，如诊断程序、排错程序、练习程序等 ②语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等 ③操作系统 ④数据库管理系统 2、应用软件：用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序，如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等。 1.4.2 软件的发展演变 编程语言的发展 手编程序：机器语言程序，手工编译二进制码 汇编程序：符号语言程序，汇编程序汇编 高级程序：算法语言/高级语言，机器编译程序/解释程序 系统软件的发展 操作系统 分布式系统软件 1.5 计算机系统的层次结构 1.5.1 多级组成的计算机系统 计算机不能简单地认为是一种电子设备，而是一个十分复杂的硬、软件结合而成的整体。它通常由五个以上不同的级组成，每一级都能进行程序设计。 1.每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持； 2.第1级～第3级所用语言基本为二进制语言，机器执行和解释容易； 3.第4级、第5级采用符号语言，有利于不了解硬件的人使用计算机； 4.级数越低越靠近硬件，级数越高使用计算机越方便； 层次结构的特点 1.有利于人们正确理解计算机系统的工作，明 确软硬件和固件在计算机系统的地位和作用。 2.有利于理解各种语言的实质及其实现。 3.有利于探索虚拟机器新的实现途径，便于设 计新的系统。 4.有助于理解计算机体系结构的含义，从而合理 地进行计算机系统的开发和设计。 分层的优点 1.5.2 软件与硬件的逻辑等价性 随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势，计算机系统的软、硬件界限已经变得模糊了。因为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。 任何操作可以由软件来实现也可以有硬件来实现（设计计算机系统时，应考虑各个方面的因素：价格、速度、可靠性、存储容量、变更周期） 实体硬件机功能的扩大 固件的概念（功能上是软件，形态上是硬件） 单片机 将CPU、部分存储器、部分I/O接口集成在一个芯片上 单板机 将CPU、存储器、I/O接口及部分I/O设备安装在一个印刷线路板上 本章小结 本章了解计算机发展应用及概况，了解计算机软件与硬件系统的组成特点，掌握计算机硬件系统的基本组成和指令的执行过程概况，了解软件系统的种类和特点，理解虚拟机和实机的概念，了解描述计算机系统的性能参数，包括CPU字长、主频率、主存容量和软硬件配置的定义。要求大家重点掌握Von Neumann 体系结构及其基本工作过程，初步建立整机的概念。难点是