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第一讲概述第1页，本讲稿共14页用编译程序翻译用编译程序翻译成汇编语言程序成汇编语言程序用汇编程序翻译用汇编程序翻译成机器语言程序成机器语言程序用机器语言解释操作系统用机器语言解释操作系统用微指令解释机器指令用微指令解释机器指令由硬件直接执行微指令由硬件直接执行微指令软软件件硬硬件件虚拟机器虚拟机器 M4虚拟机器虚拟机器 M3虚拟机器虚拟机器 M2实际机器实际机器 M1微程序机器微程序机器 M0第2页，本讲稿共14页误点疑点解惑1、主机 主机=CPU+主存储器2、单总线3、完整的计算机系统4、硬件、软件的功能划分与逻辑等价性5、机器字长和数据通路宽度第3页，本讲稿共14页相关知识介绍1、冯诺依曼型计算机及其计算机系统结构的发展2、微处理器3、系列机与兼容机4.计算机的多层次结构5、广义语言与计算机程序6、透明性第4页，本讲稿共14页算术运算算术运算逻辑运算逻辑运算存放数据存放数据和程序和程序将信息转换成机将信息转换成机器能识别的形式器能识别的形式将结果转换成将结果转换成人们熟悉的形式人们熟悉的形式指挥程序指挥程序运行运行冯冯诺依曼计算机硬件框图诺依曼计算机硬件框图存储器存储器输入设备输入设备运算器运算器控制器控制器输出设备输出设备第5页，本讲稿共14页计算结果计算结果程序和数据程序和数据 计算机的组成部件控制流控制流CS数据流数据流DS计算机硬件系统的基本构成计算机硬件系统的基本构成第6页，本讲稿共14页巩固习题1、冯、冯 诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，存储器中，CPU区别它们是依据（）区别它们是依据（）2、冯冯 诺依曼式计算机工作方式的基本特点是（）诺依曼式计算机工作方式的基本特点是（）3、计算机系统中的存储系统是指（），没有外部存储器的、计算机系统中的存储系统是指（），没有外部存储器的计算机监控程序可以放在（）。计算机监控程序可以放在（）。4、计算机经历了从器件角度划分的四代发展历程，但从系统结、计算机经历了从器件角度划分的四代发展历程，但从系统结构来看，至今为止绝大多数计算机仍是（）式计算机。构来看，至今为止绝大多数计算机仍是（）式计算机。5、带有处理器的设备一般称为（）设备。、带有处理器的设备一般称为（）设备。6、完整的计算机系统应包括（）、完整的计算机系统应包括（）7、计算机的外围设备是指（）、计算机的外围设备是指（）8、至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由、至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是（）是（）第7页，本讲稿共14页9、对计算机的产生有重要影响的是（）10、我国在（）年研制成功第一台数字电子计算机，第一台晶体管数字计算机与（）年完成。11、说明CPU主频，CPI,MIPS的含义12、解释下列专业术语和概念：硬件 软件 数据 指令 程序设计语言程序 汇编程序 编译程序 解释程序 操作系统 透明 兼容 软件兼容 中央处理机 计算机主机 外围设备 主存 辅存13、20世纪6070年代，在美国的（）州，出现了个地名叫硅谷，该地主要工业是（），它也是（）的发源地第8页，本讲稿共14页14、冯诺依曼机的工作方式是（）15、存储字是指（）存储字长是指（）16、计算机中数据处理中心是（）17、指令是（）指令流通常是从（）流向（）18、数据流通常是从（）流向（）19、（）是程序运行时的存储位置，包括所需的数据。20、用于科学计算的计算机中，标志系统性能的主要参数是（）（主频；主存容量；主频；主存容量；MFLOPS;MIPS）21、描述浮点数操作速度的指标是（）。(2011年考题）年考题）22、当前设计高性能计算机的主要技术途径是（）23、若一台计算机的机器字长是4字节，则表明该机器（）第9页，本讲稿共14页24、计算Pentium II 450处理机的运算速度（假设其CPI=0.5）25、两台计算机A和B采用不同主频CPU，而片内逻辑电路相同。（1）若A机主频为8MHZ，B机主频为12MHZ，则两机的CPU时钟周期各是多少？（2）如果A机的平均指令执行速度是0.4MIPS，那么A机的平均指令执行时间是多少？（3）B机的平均指令执行速度MIPS是多少？26、指令寄存器存的是（）27、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（）28、执行最快的语言是（）（汇编语言；COBOL;机器语言；PASCAL）第10页，本讲稿共14页布尔：布尔：创立了逻辑代数。逻辑代数系统采用二进创立了逻辑代数。逻辑代数系统采用二进制，是现代电子计算机的数学和逻辑基础。制，是现代电子计算机的数学和逻辑基础。阿塔纳索夫阿塔纳索夫：提出计算机三原则：提出计算机三原则香侬香侬：首次用布尔代数进行开关电路分析，并证：首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。奠定了现代电子计算机开关电路的理论基础。现。奠定了现代电子计算机开关电路的理论基础。图灵图灵：图灵通过数学证明得出理论上存在：图灵通过数学证明得出理论上存在“通用通用图灵机图灵机”。图灵机成为现代通用数字计算机的数。图灵机成为现代通用数字计算机的数学模型，它证明通用数字计算机是可以制造出来学模型，它证明通用数字计算机是可以制造出来的。的。奠定现代计算机发展的重要人物和思想奠定现代计算机发展的重要人物和思想第11页，本讲稿共14页 图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于1966年设立了“图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头。写头。计算机发展史计算机发展史第12页，本讲稿共14页现代电子计算机之父现代电子计算机之父 19441945年年间间，美美籍籍匈匈牙牙利利科科学学家家冯冯诺诺伊伊曼曼在在第第一一台台现现代代计计算算机机ENIAC尚尚未未问问世世时时注注意意到到其其弱弱点点，并并提提出出一一个个新新机机型型EDVAC的的设设计计方方案案，其其中中提提到到了了两两个个设设想想：采采用用二二进进制制和和“存存储储程程序序”。这这两两个个设设想想对对于于现现代代计计算算机机至至关关重重要要，也也使使冯冯诺诺伊伊曼曼成成为为“现现代代电电子子计计算算机机之之父父”，冯冯诺诺伊伊曼曼机机体体系系延延续续至至今今。奠定现代计算机发展的重要人物和思想奠定现代计算机发展的重要人物和思想第13页，本讲稿共14页1946年年2月月15日，世界上第一台日，世界上第一台通用数字电子计算机通用数字电子计算机ENIAC研研制成功，承担开发任务的制成功，承担开发任务的“莫莫尔小组尔小组”由四位科学家和工程由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成，总工程师埃克特博克斯组成，总工程师埃克特当时年仅当时年仅24岁。埃克特（右）岁。埃克特（右）和莫克利（左）因共同研制成和莫克利（左）因共同研制成功功ENIAC而名垂青史。而名垂青史。莫尔小组莫尔小组 奠定现代计算机发展的重要人物和思想奠定现代计算机发展的重要人物和思想第14页，本讲稿共14页