计算机组成原理 王诚 郭超峰 计算机组成第1章

(25页)

本资源提供全文预览，点击全文预览即可全文预览,如果喜欢文档就下载吧，查找使用更方便哦！

9.90 积分

计算机组成原理教学课件 王 诚 教授 清华大学计算机系 2009年10月 第 1 章 计算机系统概述(为何要学习这门课程，怎么学，如何要求， 课程主要内容简介)1.1 计算机系统的基本组成及其层次结构1.2 计算机硬件的５个功能部件及其功能1.3　计算机系统主要的技术与性能指标 1.4 计算机的体系结构、组成和实现概述 1.5 计算机发展进步、分类和拓展应用进程 为什么要学习计算机组成原理这门课程 计算机组成原理是计算机专业本科生的一门统设必修的专业基础课程。在我们系强调培养计算机应用型人才，是把这门课程作为计算机系统平台的内容之一来安排的。 不是只有设计计算机硬件系统的人才要学这门课,计算机专业的人员都应该对其有所了解。选择了计算机专业，终生要与计算机系统打交道、要使用好计算机就应该学习这门课，否则就算不上一名合格的计算机专业人员。总不该把计算机硬件系统看作为电视机一样的产品，开一下电源选选台能看节目了就行了。 计算机中有许多知识是到处都会用到的，是学习后续多门课程 (系统结构， 操作系统，编译原理，高级语言程序设计, 计算机网络，数据库) 的基础，将来工作中如何想清楚、如何解决遇到的许多问题都会涉及到计算机的硬件问题。 1 课程有多难，能不能学好 说计算机组成原理课程不是太难学是不能令人信服的，说根本无法学好也缺乏足够的理由和证据。 从计算机组成原理的内容来讲，实在没有太多难懂的原理，与生活中遇到的许多很平常的现象大有同工异曲之处，它不像数学，没有多少理论推导，也没有物理学中的高深理论，不用冥思苦想，接受它的规定和实现方案即可。如果说难，难就难在计算机中的问题是我们平时从未接触到、更没亲眼看见过事物，尚未碰到先怕三分，把本来简单的问题折腾复杂了；教师缺乏计算机系统设计的工程背景进一步加剧了这个矛盾。 学生应该根据自己的实际水平和将来的工作要求，恰当地确定对自己学习这门课程的要求。 2 课程教学定位和教学要求 计算机组成原理课程教学应该建立在硬、软件组成大体完整的系统平台之上，无疑这是一门硬件内容为主的课程，但需要兼顾一点基础软件的课程，认为课程内容只限于纯硬件(裸机)是很过时的认识，至少需要了解汇编语言以及计算机系统操作使用方面的基础知识，把学习和使用硬件结合起来。 教学过程中，要把学习原理知识和应用原理解决实际问题结合起来，避免泛泛地讲解书本内容，解决问题可以首先从看别人怎么用已知原理设计实现实用系统，再考虑自己能做些什么实际工作才会使学习更有趣味，更有用。 学生可以对自己提出主要学懂基本原理并能通过考试为底线要求，和还有一定应用能力的正常要求。 31、计算机系统概述 这里说的计算机系统(computer system)，是指电子数字通用计算机系统，三个定语各自表明了计算机系统的一个方面的特性。 “电子”一词表明使用电子线路(不同于机械、继电器等)来实现计算机硬件的关键逻辑功能； “数字”一词表明使用的电子线路是数字式电路(不同于模拟电路)，运算和处理的数据是二进制的离散数据(不同于连续的电压或电流量)； “通用”一词表明计算机本身功能多样(并非专用于某种特定功能)，具有完成各种运算或数据处理能力。 4计算机系统概述 计算机系统由硬件和软件两大部分组成。 硬件指由中央处理器、存储器以及外围设备等组成的实际装置，硬件的作用是完成每条指令规定的功能。 指令是计算机运行的最小的功能单位，指令是指示计算机硬件执行某种运算、处理功能的命令。 　软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。指令是用于设计程序的一种计算机语言。 　一台计算机提供的全部指令构成该计算机的指令系统。指令系统的设计质量关系到厂家和用户的利益。　　硬、软件系统相互依存，分工互动，缺一不可，如同一个健全人的物质性的肉体和精神性的智力与思维。 5 计算机系统的层次结构 应用层 可以从 6 个层次分析和看待计算机系统的基本组成。 软 高级语言层 件 最低的２层属于硬件部分，硬件 汇编语言层系统用于实现每条指令的功能，解决 系程序中指令间的衔接系。 统 操作系统层 上面的３层属于软件部分，软件 硬 指令系统层由按一定规则组织起来的许多条指令 件组成，完成一定的数据运算或者事务 系 微微体体系系结构构层层处理功能。 统 指令系统处在硬件系统和软件系 数字逻辑层统之间，是硬、软件之间的接口部分， 计算机系统的层次结构对两部分都有重要影响。 6计算机中的基本软件系统 软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。 在计算机系统的６层结构中给出的基本软件包括操作系统和３个级别的计算机语言。　　操作系统主要完成对系统中的硬、软件资源的管理与调度分配，并向程序设计人员和计算机的操作者提供各种服务。　　３个级别的语言是机器语言(二进制代码语言)、汇编语言(符号语言)和高级语言(算法语言)，使用它们设计程序的难易程度和工作效率差别很大。 7 三个级别的程序设计语言语言 以计算从1到10的累加和为例，看一看3个级别语言的程序例子，并简单介绍该机器语言程序在计算机内部的执行过程。 BASIC程序 汇编语言程序 机器语言程序(16进制)10 sum=0 2000: sub R15, R15 01FF20 for i=1 to 10 sub R1, R1 011130 sum=sum+i mvrd R0, 0A 8800 000A40 next i inc R1 091050 print sum add R15, R1 00F160 end cmp R1, R0 0310 jrnz 2004 47FC cala 0664 CE00 0064 ret 8F00 15２、计算机中的基本硬件系统 硬件系统由 5 个功能部件组成，是课程的核心内容 计算机的 CPU 数据运算 计算机控制 数据存储 计算机主机 部件 部件 部件 数据总线 地址总线 控制总线 接口线路 接口线路 计算机 数据输入 结果输出 外围设备 设备 设备 8计算机中的基本硬件系统 　　硬件系统由5个功能部件组成。数据输入设备分担 对程序和原始数据的输入功能，数据存储部件分担对 程序和数据的存储功能，数据运算部件分担对数据的 运算处理功能，结果输出设备分担对运算处理结果的 输出功能。控制器部件则是依照每条指令的运行功能 的需要，向各个部件或设备提供它们协调运行所需要 的控制信号，在整个硬件系统中起到指挥、协调和控 制的作用。 　　图中间部位给出的是计算机的３种类型的总线， 可以看出，计算机的５个功能部件正是通过这３种类 型的总线被有机地连接在一起，从而构成一台完整的、 可以协调运行(执行程序)的计算机硬件系统。 　 8计算机中的基本硬件系统 　　可以把计算机想象为一个加工处理数据的工厂， 则数据运算部件就是数据加工车间，数据存储部件就 是存放原材料、半成品和产品的库房，输入设备相当 于运入原材料的卡车，输出设备相当于运出最终产品 的卡车，控制部件则相当于承担领导指挥功能的厂长 和各个职能办公室。在领导的正确指挥下，如果能够 源源不断地取得原材料，工厂内又有存放的场所，车 间能够对这些原材料进行指定的加工处理，加工后的 产品可以畅通地运出去销售，则这个工厂(计算机) 就纳入正常运行的轨道。 　　前面说的还只限于 关 键 词： 计算机组成原理王诚郭超峰计算机组成第1章

 天天文库所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。

关于本文