计算机组成原理概论精选文档.ppt

《计算机组成原理概论精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理概论精选文档.ppt（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、计算机组成原理课件计算机组成原理课件 概论概论本讲稿第一页，共四十二页1课程目的：课程目的：掌掌掌掌握握握握计计计计算算算算机机机机的的的的硬硬硬硬件件件件组组组组成成成成和和和和工工工工作作作作原原原原理理理理,深深深深刻刻刻刻理理理理解解解解程序在计算机硬件上被执行的过程。程序在计算机硬件上被执行的过程。程序在计算机硬件上被执行的过程。程序在计算机硬件上被执行的过程。课程任务：课程任务：掌掌掌掌握握握握计计计计算算算算机机机机硬硬硬硬件件件件系系系系统统统统各各各各组组组组成成成成部部部部件件件件的的的的工工工工作作作作原原原原理理理理、逻逻逻逻辑实现、设计思想。辑实现、设计思想。辑实现、

2、设计思想。辑实现、设计思想。理解各部件联结成整机并协调运转的方法。理解各部件联结成整机并协调运转的方法。理解各部件联结成整机并协调运转的方法。理解各部件联结成整机并协调运转的方法。了解当代计算机系统的新技术和新成果。了解当代计算机系统的新技术和新成果。了解当代计算机系统的新技术和新成果。了解当代计算机系统的新技术和新成果。本讲稿第二页，共四十二页2最后的成绩：最后的成绩：到课情况到课情况作业情况作业情况期末考试期末考试本讲稿第三页，共四十二页3计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计教师：教师：冯建文、吴迎来、俞岳军冯建文、吴迎来、俞岳军课时：课时：32216，实践学分：实践学分：1个个实

3、实验验个个数数：6-7个个，实实验验20学学时时，授授课课12学时。学时。本讲稿第四页，共四十二页4计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计成绩：五分制成绩：五分制及格标准：同时满足以下条件及格标准：同时满足以下条件平时平时6-7次实验：次实验：全部到课全部到课实验报告：实验报告：全部提交全部提交实验期末考试：实验期末考试：“及格及格“以上以上本讲稿第五页，共四十二页5第一章第一章 概概 论论1.1 1.1 计算机分类计算机分类计算机分类计算机分类1.2 计算机的系统组成计算机的系统组成计算机的系统组成计算机的系统组成1.3 1.3 计算机系统层次结构计算机系统层次结构计算机系统层次结构计

4、算机系统层次结构1.4 1.4 计算机主要技术指标计算机主要技术指标计算机主要技术指标计算机主要技术指标1.5 1.5 计算机的发展计算机的发展本章小结本章小结本章小结本章小结作业作业作业作业本讲稿第六页，共四十二页61.1 计算机分类计算机分类一、按使用范围分类一、按使用范围分类二、按照规模和处理能力分类二、按照规模和处理能力分类三、按系统结构分类三、按系统结构分类无论按哪一种方法分类，各类计算机之间的主要无论按哪一种方法分类，各类计算机之间的主要区别是区别是运算速度、存储容量运算速度、存储容量运算速度、存储容量运算速度、存储容量及及及及机器体积机器体积机器体积机器体积等。等。等。等。本讲稿

5、第七页，共四十二页7一、按使用范围分类一、按使用范围分类1 1、通用计算机、通用计算机、通用计算机、通用计算机通用计算机是指为通用计算机是指为通用计算机是指为通用计算机是指为解决各种问题解决各种问题解决各种问题解决各种问题，具有，具有，具有，具有较强的通用性较强的通用性较强的通用性较强的通用性而设而设而设而设计的计算机。该机适用于一般的科学计算、学术研究、计的计算机。该机适用于一般的科学计算、学术研究、计的计算机。该机适用于一般的科学计算、学术研究、计的计算机。该机适用于一般的科学计算、学术研究、工程设计和数据处理等工程设计和数据处理等工程设计和数据处理等工程设计和数据处理等广泛用途广泛用途广

6、泛用途广泛用途，这类机器本身有较大的，这类机器本身有较大的，这类机器本身有较大的，这类机器本身有较大的适用面。适用面。适用面。适用面。2 2、专用计算机、专用计算机专用计算机是指为适应专用计算机是指为适应专用计算机是指为适应专用计算机是指为适应某种特殊应用某种特殊应用某种特殊应用某种特殊应用而设计的计算机，而设计的计算机，而设计的计算机，而设计的计算机，具有运行效率高、速度快、精度高等特点。一般用在具有运行效率高、速度快、精度高等特点。一般用在具有运行效率高、速度快、精度高等特点。一般用在具有运行效率高、速度快、精度高等特点。一般用在过程控制中，如智能仪表、飞机的自动控制、导弹的过程控制中，如

7、智能仪表、飞机的自动控制、导弹的过程控制中，如智能仪表、飞机的自动控制、导弹的过程控制中，如智能仪表、飞机的自动控制、导弹的导航系统等。导航系统等。导航系统等。导航系统等。本讲稿第八页，共四十二页8二、按照规模和处理能力分类二、按照规模和处理能力分类1 1、巨型计算机、巨型计算机、巨型计算机、巨型计算机运算速度快、存储容量大，价格相当昂贵，主要用于复杂、尖端的科学研究领运算速度快、存储容量大，价格相当昂贵，主要用于复杂、尖端的科学研究领运算速度快、存储容量大，价格相当昂贵，主要用于复杂、尖端的科学研究领运算速度快、存储容量大，价格相当昂贵，主要用于复杂、尖端的科学研究领域，特别是军事科学计算。

8、域，特别是军事科学计算。域，特别是军事科学计算。域，特别是军事科学计算。2 2、大、大、大、大/中型计算机中型计算机中型计算机中型计算机通用性能好、外部设备负载能力强、处理速度快。它有完善的指令系通用性能好、外部设备负载能力强、处理速度快。它有完善的指令系通用性能好、外部设备负载能力强、处理速度快。它有完善的指令系通用性能好、外部设备负载能力强、处理速度快。它有完善的指令系统，丰富的外部设备和功能齐全的软件系统，并允许多个用户同时使统，丰富的外部设备和功能齐全的软件系统，并允许多个用户同时使统，丰富的外部设备和功能齐全的软件系统，并允许多个用户同时使统，丰富的外部设备和功能齐全的软件系统，并允

9、许多个用户同时使用。主要用于科学计算、数据处理或做网络服务器。用。主要用于科学计算、数据处理或做网络服务器。用。主要用于科学计算、数据处理或做网络服务器。用。主要用于科学计算、数据处理或做网络服务器。3 3、小型计算机、小型计算机、小型计算机、小型计算机具有规模较小、结构简单、成本较低、操作简单、易于维护、与外部设备具有规模较小、结构简单、成本较低、操作简单、易于维护、与外部设备具有规模较小、结构简单、成本较低、操作简单、易于维护、与外部设备具有规模较小、结构简单、成本较低、操作简单、易于维护、与外部设备连接容易等特点。目前的小型机，如连接容易等特点。目前的小型机，如连接容易等特点。目前的小型

10、机，如连接容易等特点。目前的小型机，如IBM AS/400IBM AS/400，其性能已大大提高，其性能已大大提高，其性能已大大提高，其性能已大大提高，主要用于事务处理。主要用于事务处理。主要用于事务处理。主要用于事务处理。本讲稿第九页，共四十二页9二、按照规模和处理能力分类二、按照规模和处理能力分类4、微型计算机：简称微机、微型计算机：简称微机以运算器和控制器为核心，加上由大规模集成以运算器和控制器为核心，加上由大规模集成电路制作的存储器、输入电路制作的存储器、输入/输出接口和系统总线，输出接口和系统总线，输出接口和系统总线，输出接口和系统总线，构成了体积小、结构紧凑、价格低但又具有一定功能

11、构成了体积小、结构紧凑、价格低但又具有一定功能构成了体积小、结构紧凑、价格低但又具有一定功能构成了体积小、结构紧凑、价格低但又具有一定功能的计算机。的计算机。的计算机。的计算机。单板机：所有器件制作在一块印刷线路板上。单板机：所有器件制作在一块印刷线路板上。单板机：所有器件制作在一块印刷线路板上。单板机：所有器件制作在一块印刷线路板上。单片机：将运算器、控制器、存储器和输入单片机：将运算器、控制器、存储器和输入单片机：将运算器、控制器、存储器和输入单片机：将运算器、控制器、存储器和输入/输出接口集成输出接口集成输出接口集成输出接口集成在一块芯片中。在一块芯片中。在一块芯片中。在一块芯片中。微型

12、计算机系统：以微机为核心，再配以相应的外部微型计算机系统：以微机为核心，再配以相应的外部微型计算机系统：以微机为核心，再配以相应的外部微型计算机系统：以微机为核心，再配以相应的外部设备、电源、辅助电路和控制微机工作的软件。设备、电源、辅助电路和控制微机工作的软件。设备、电源、辅助电路和控制微机工作的软件。设备、电源、辅助电路和控制微机工作的软件。本讲稿第十页，共四十二页10二、按照规模和处理能力分类二、按照规模和处理能力分类5 5、工作站、工作站、工作站、工作站工作站是指为了某种特殊用途而将高性能的计算机系统、输入工作站是指为了某种特殊用途而将高性能的计算机系统、输入工作站是指为了某种特殊用途

13、而将高性能的计算机系统、输入工作站是指为了某种特殊用途而将高性能的计算机系统、输入/输出设备与专用软件结合在一起的系统。输出设备与专用软件结合在一起的系统。输出设备与专用软件结合在一起的系统。输出设备与专用软件结合在一起的系统。6、服务器、服务器服务器是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备，服务器是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备，服务器是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备，服务器是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备，一般分为文件服务器、打印服务器、计算服务器和通信一般分为文件服务器、打印服务器、计算服务器和通信一般分为文件服务器、打印服务器、计算服务器和通信一般分为文件服务器

14、、打印服务器、计算服务器和通信服务器等。服务器等。服务器等。服务器等。目前，目前，目前，目前，微型计算机与工作站、小型计算机乃至中、微型计算机与工作站、小型计算机乃至中、大型机之间的界限已经愈来愈模糊。大型机之间的界限已经愈来愈模糊。本讲稿第十一页，共四十二页11计算机分类计算机分类电子计算机电子计算机电子计算机电子计算机模拟计算机模拟计算机模拟计算机模拟计算机数字计算机数字计算机数字计算机数字计算机按按按按信息的表示信息的表示信息的表示信息的表示方式方式方式方式分分分分专用计算机专用计算机专用计算机专用计算机通用计算机通用计算机通用计算机通用计算机巨型机巨型机巨型机巨型机大型机大型机大型机大

15、型机中型机中型机中型机中型机小型机小型机小型机小型机微型机微型机微型机微型机工作站工作站工作站工作站服务器服务器服务器服务器按按按按应用应用应用应用范围范围范围范围分分分分按按按按规模和处规模和处规模和处规模和处理能力理能力理能力理能力分分分分本讲稿第十二页，共四十二页12三、按系统结构分类三、按系统结构分类即即Michael FlynnMichael Flynn分类法：分类法：分类法：分类法：计算机在执行程序过程中，有计算机在执行程序过程中，有2 2种信息在流动。一种信息在流动。一种信息在流动。一种信息在流动。一种是种是种是种是计算机指令计算机指令计算机指令计算机指令，它从存储器流入控制器，

16、并变，它从存储器流入控制器，并变成整个计算机系统的控制信号。另一种是成整个计算机系统的控制信号。另一种是数据数据数据数据，从输入设备流入存储器，再流入执行部件如运算从输入设备流入存储器，再流入执行部件如运算器，运算结果流入存储器或输出设备。器，运算结果流入存储器或输出设备。Flynn称前一种信息为称前一种信息为称前一种信息为称前一种信息为“指令流指令流”，后一种信息为，后一种信息为，后一种信息为，后一种信息为“数据流数据流数据流数据流”。因此根据指令流与数据流的不同组合，。因此根据指令流与数据流的不同组合，。因此根据指令流与数据流的不同组合，。因此根据指令流与数据流的不同组合，计算机系统结构分

17、为以下计算机系统结构分为以下计算机系统结构分为以下计算机系统结构分为以下4 4类。类。本讲稿第十三页，共四十二页13三、按系统结构分类三、按系统结构分类本讲稿第十四页，共四十二页14本课程讨论的对象：本课程讨论的对象：电子数字计算机电子数字计算机SISD计算机计算机冯冯诺依曼体系结构计算机诺依曼体系结构计算机本讲稿第十五页，共四十二页151.2 计算机的系统组成计算机的系统组成一、计算机系统组成一、计算机系统组成二、计算机硬件系统二、计算机硬件系统 三、计算机软件系统三、计算机软件系统 本讲稿第十六页，共四十二页16一、计算机系统组成一、计算机系统组成一个完整的计算机系统，包括两大部分，即一个

18、完整的计算机系统，包括两大部分，即一个完整的计算机系统，包括两大部分，即一个完整的计算机系统，包括两大部分，即硬件系统硬件系统和软件系统和软件系统。硬件系统硬件系统硬件系统硬件系统是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、电、磁等器件构成的具有计算、控制、存储、输入和电、磁等器件构成的具有计算、控制、存储、输入和电、磁等器件构成的具有计算、控制、存储、输入和电、磁等器件构成的具有计算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。如输出功能的实体部件。如输出功能的实体部件。如输出功能的

19、实体部件。如CPUCPU、存储器、软盘驱动器、存储器、软盘驱动器、存储器、软盘驱动器、存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、主机板、各种卡及整机中的主硬盘驱动器、光盘驱动器、主机板、各种卡及整机中的主硬盘驱动器、光盘驱动器、主机板、各种卡及整机中的主硬盘驱动器、光盘驱动器、主机板、各种卡及整机中的主机、显示器、打印机、绘图仪、调制解调器等等，整机硬机、显示器、打印机、绘图仪、调制解调器等等，整机硬机、显示器、打印机、绘图仪、调制解调器等等，整机硬机、显示器、打印机、绘图仪、调制解调器等等，整机硬件也称件也称件也称件也称“硬设备硬设备硬设备硬设备”。软件系统软件系统软件系统软件系统则是指管

20、理计算机软件和硬件资源、控制计算则是指管理计算机软件和硬件资源、控制计算则是指管理计算机软件和硬件资源、控制计算则是指管理计算机软件和硬件资源、控制计算机运行的程序、命令、指令、数据等，软件系统就是程机运行的程序、命令、指令、数据等，软件系统就是程机运行的程序、命令、指令、数据等，软件系统就是程机运行的程序、命令、指令、数据等，软件系统就是程序系统，也称为序系统，也称为序系统，也称为序系统，也称为“软设备软设备软设备软设备”。本讲稿第十七页，共四十二页17一、计算机系统组成一、计算机系统组成计算机是依靠硬件和软件的协同工作来执计算机是依靠硬件和软件的协同工作来执行一个具体任务。行一个具体任务。

21、硬件是计算机系统的物质基础，而软件又是硬硬件是计算机系统的物质基础，而软件又是硬件功能的扩充和完善。件功能的扩充和完善。任何软件都是建立在硬件基础上的，任何软任何软件都是建立在硬件基础上的，任何软件也离不开硬件的支持。件也离不开硬件的支持。如果没有软件的支持，硬件的功能就不能得到如果没有软件的支持，硬件的功能就不能得到充分的发挥。充分的发挥。本讲稿第十八页，共四十二页18一、计算机系统组成一、计算机系统组成计算机计算机计算机计算机系统系统系统系统硬件系统硬件系统硬件系统硬件系统软件系统软件系统软件系统软件系统应用软件应用软件应用软件应用软件系统软件系统软件系统软件系统软件操作系统操作系统操作系

22、统操作系统语言处理程序语言处理程序语言处理程序语言处理程序数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统数据库管理系统外围设备外围设备外围设备外围设备主机主机主机主机数据处理程序数据处理程序数据处理程序数据处理程序自动控制程序自动控制程序自动控制程序自动控制程序企业管理程序企业管理程序企业管理程序企业管理程序科学计算程序科学计算程序科学计算程序科学计算程序外存储器：磁盘、磁带、光盘等外存储器：磁盘、磁带、光盘等外存储器：磁盘、磁带、光盘等外存储器：磁盘、磁带、光盘等输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪等输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪等输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪等输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪等输出设

23、备：显示器、打印机、绘图仪等输出设备：显示器、打印机、绘图仪等输出设备：显示器、打印机、绘图仪等输出设备：显示器、打印机、绘图仪等中央处理器（中央处理器（中央处理器（中央处理器（CPUCPU）：运算器、控制器）：运算器、控制器）：运算器、控制器）：运算器、控制器内存储器：内存储器：内存储器：内存储器：ROMROM、RAMRAM本讲稿第十九页，共四十二页19一、计算机系统组成一、计算机系统组成冯冯诺依曼（诺依曼（Von Neumann）体系结）体系结构构1946年由年由美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯 诺伊曼诺伊曼诺伊曼诺伊曼提提出出计算机的体系结构发生了许多变化，计算机的体系结构发生了许多

24、变化，但但Von Neumann提出的提出的二进制二进制、程序程序存储和程序控制存储和程序控制，依然是普遍遵循的，依然是普遍遵循的原则。原则。本讲稿第二十页，共四十二页20冯冯诺依曼体系结构特点诺依曼体系结构特点1、采用采用采用采用二进制二进制表示数据和指令；表示数据和指令；表示数据和指令；表示数据和指令；2 2、采采采采用用用用存存存存储储储储程程程程序序序序即即即即把把把把编编编编好好好好的的的的程程程程序序序序和和和和原原原原始始始始数数数数据据据据预预预预先先先先存存存存入入入入计计计计算算算算机机机机主主主主存存存存中中中中，使使使使计计计计算算算算机机机机工工工工作作作作时时时时能

25、能能能连连连连续续续续、自自自自动动动动、高高高高速速速速地地地地从从从从存存存存储储储储器器器器中中中中取取取取出出出出一一一一条条条条条条条条指指指指令令令令并并并并执执执执行行行行，从从从从而而而而自自自自动完成预定的任务；动完成预定的任务；动完成预定的任务；动完成预定的任务；3 3、计计计计算算算算机机机机硬硬硬硬件件件件系系系系统统统统由由由由运运运运算算算算器器器器、存存存存储储储储器器器器、控控控控制制制制器器器器、输输输输入设备和输出设备入设备和输出设备入设备和输出设备入设备和输出设备五大部件五大部件五大部件五大部件组成。组成。组成。组成。本讲稿第二十一页，共四十二页21冯冯诺

26、依曼体系结构计算机诺依曼体系结构计算机EDSAC：英国剑桥大学威尔克斯英国剑桥大学威尔克斯(MVWilkes，1967年图灵奖获得者年图灵奖获得者)设计和完成于设计和完成于1949年年5月月EDVAC：冯：冯诺伊曼等研制，诺伊曼等研制，1947年年1951年完成年完成本讲稿第二十二页，共四十二页22二、计算机硬件系统二、计算机硬件系统冯冯冯冯.诺依曼计算机结构以诺依曼计算机结构以诺依曼计算机结构以诺依曼计算机结构以运算器运算器运算器运算器为中心；为中心；为中心；为中心；现代计算机结构以现代计算机结构以现代计算机结构以现代计算机结构以存储器存储器存储器存储器为中心为中心为中心为中心输入设备输入设

27、备输出设备输出设备存储器存储器控制器控制器运算器运算器程序程序数据数据结果结果数据数据结果结果地址地址指令指令控制信号控制信号数据线数据线地址线地址线控制线控制线本讲稿第二十三页，共四十二页23总线结构的冯总线结构的冯.诺依曼计算机结构框图诺依曼计算机结构框图系统总线：包括系统总线：包括系统总线：包括系统总线：包括地址总线（地址总线（地址总线（地址总线（ABAB）、数据总线（）、数据总线（）、数据总线（）、数据总线（DBDB）、控制总）、控制总）、控制总）、控制总线（线（线（线（CBCB）本讲稿第二十四页，共四十二页24二、计算机硬件系统（五大部件）二、计算机硬件系统（五大部件）1、存储器、存

28、储器 功能：存放指令和数据。功能：存放指令和数据。功能：存放指令和数据。功能：存放指令和数据。操作：操作：存储器读存储器读存储器读存储器读操作：从存储器取出数据，又称为读出。操作：从存储器取出数据，又称为读出。操作：从存储器取出数据，又称为读出。操作：从存储器取出数据，又称为读出。存储器写存储器写存储器写存储器写操作：向存储器存放数据，又称为写入；操作：向存储器存放数据，又称为写入；操作：向存储器存放数据，又称为写入；操作：向存储器存放数据，又称为写入；概念：概念：概念：概念：存储单元：存储单元：存储单元：存储单元：存储二进制信息的部件，每个单元可以存放一个存储二进制信息的部件，每个单元可以存

29、放一个存储二进制信息的部件，每个单元可以存放一个存储二进制信息的部件，每个单元可以存放一个字或字节的信息，存储器就是存储单元的集合。字或字节的信息，存储器就是存储单元的集合。字或字节的信息，存储器就是存储单元的集合。字或字节的信息，存储器就是存储单元的集合。单元地址：单元地址：单元地址：单元地址：存储单元的编号，是区分存储器中不同存储单存储单元的编号，是区分存储器中不同存储单存储单元的编号，是区分存储器中不同存储单存储单元的编号，是区分存储器中不同存储单元的唯一标志。元的唯一标志。元的唯一标志。元的唯一标志。本讲稿第二十五页，共四十二页25二、计算机硬件系统（五大部件）二、计算机硬件系统（五大

30、部件）2 2、运算器、运算器、运算器、运算器功能：在控制器控制下，进行算术运算和逻辑运算。功能：在控制器控制下，进行算术运算和逻辑运算。功能：在控制器控制下，进行算术运算和逻辑运算。功能：在控制器控制下，进行算术运算和逻辑运算。运算器的技术性能高低直接影响着计算机的运算速度和运算器的技术性能高低直接影响着计算机的运算速度和运算器的技术性能高低直接影响着计算机的运算速度和运算器的技术性能高低直接影响着计算机的运算速度和整机性能。整机性能。整机性能。整机性能。3、控制器、控制器、控制器、控制器功能：对当前指令进行译码分析其所需要完成的操作，功能：对当前指令进行译码分析其所需要完成的操作，功能：对当

31、前指令进行译码分析其所需要完成的操作，功能：对当前指令进行译码分析其所需要完成的操作，产生并发送各部件所需要的控制信号，从而使整个计算产生并发送各部件所需要的控制信号，从而使整个计算产生并发送各部件所需要的控制信号，从而使整个计算产生并发送各部件所需要的控制信号，从而使整个计算机自动、协调地工作。机自动、协调地工作。机自动、协调地工作。机自动、协调地工作。控制器是计算机的控制指挥部件，也是整个计算机的控制器是计算机的控制指挥部件，也是整个计算机的控制器是计算机的控制指挥部件，也是整个计算机的控制器是计算机的控制指挥部件，也是整个计算机的控制中心。控制中心。控制中心。控制中心。本讲稿第二十六页，

32、共四十二页26二、计算机硬件系统（五大部件）二、计算机硬件系统（五大部件）4 4、输入设备、输入设备、输入设备、输入设备功能：将外界的信息转换为计算机能识别的二进制代码。输入功能：将外界的信息转换为计算机能识别的二进制代码。输入功能：将外界的信息转换为计算机能识别的二进制代码。输入功能：将外界的信息转换为计算机能识别的二进制代码。输入设备是给计算机输入信息的设备。设备是给计算机输入信息的设备。设备是给计算机输入信息的设备。设备是给计算机输入信息的设备。5 5、输出设备、输出设备功能：将计算机处理结果转换成人们或其他设备所能接收功能：将计算机处理结果转换成人们或其他设备所能接收功能：将计算机处理

33、结果转换成人们或其他设备所能接收功能：将计算机处理结果转换成人们或其他设备所能接收的形式。的形式。的形式。的形式。中央处理器中央处理器中央处理器中央处理器CPU（Central Processing UnitCentral Processing Unit）：包括运）：包括运算器与控制器，通常集成在一块芯片上。算器与控制器，通常集成在一块芯片上。主机：主机：包括包括包括包括CPUCPU和主存储器。和主存储器。和主存储器。和主存储器。外部设备：外部设备：输入设备、输出设备的统称。输入设备、输出设备的统称。输入设备、输出设备的统称。输入设备、输出设备的统称。本讲稿第二十七页，共四十二页27三、计算机

34、软件系统三、计算机软件系统1系统软件系统软件2、应用软件：又称为应用程序，它是用、应用软件：又称为应用程序，它是用户在各自不同的应用领域户在各自不同的应用领域根据具体的任务根据具体的任务需要需要所开发编制的各种程序。所开发编制的各种程序。如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、科学计算程序等等。序、企业管理程序、科学计算程序等等。序、企业管理程序、科学计算程序等等。序、企业管理程序、科学计算程序等等。本讲稿第二十八页，共四十二页281系统软件系统软件系统软件

35、是指管理、调度、监视和维护计算机系统软硬件系统软件是指管理、调度、监视和维护计算机系统软硬件系统软件是指管理、调度、监视和维护计算机系统软硬件系统软件是指管理、调度、监视和维护计算机系统软硬件资源的程序集合，使系统资源得到合理调度，确保高效率资源的程序集合，使系统资源得到合理调度，确保高效率资源的程序集合，使系统资源得到合理调度，确保高效率资源的程序集合，使系统资源得到合理调度，确保高效率运行。运行。运行。运行。常用的系统软件有：常用的系统软件有：常用的系统软件有：常用的系统软件有：（1 1）操作系统）操作系统）操作系统）操作系统（2 2）语言处理程序）语言处理程序）语言处理程序）语言处理程序

36、（3 3）数据库管理系统）数据库管理系统）数据库管理系统）数据库管理系统（4 4）服务性程序）服务性程序）服务性程序）服务性程序（5 5）网络管理软件）网络管理软件）网络管理软件）网络管理软件本讲稿第二十九页，共四十二页29（1）操作系统）操作系统操作系统（操作系统（Operating System）的功能：）的功能：管理计算机系统的各种软、硬件资源，使其被管理计算机系统的各种软、硬件资源，使其被管理计算机系统的各种软、硬件资源，使其被管理计算机系统的各种软、硬件资源，使其被高效使用高效使用；为计算机系统和用户之间提供接口，为用户为计算机系统和用户之间提供接口，为用户为计算机系统和用户之间提供

37、接口，为用户为计算机系统和用户之间提供接口，为用户提提提提供方便供方便供方便供方便。操作系统是直接运行在裸机上的操作系统是直接运行在裸机上的最基本的系统最基本的系统软件，是系统软件的核心软件，是系统软件的核心，任何其他软件必，任何其他软件必须在操作系统的支持下才能运行。须在操作系统的支持下才能运行。本讲稿第三十页，共四十二页30（2）语言处理程序）语言处理程序功能：将高级语言编写的程序翻译成计算机能识别和功能：将高级语言编写的程序翻译成计算机能识别和功能：将高级语言编写的程序翻译成计算机能识别和功能：将高级语言编写的程序翻译成计算机能识别和执行的二进制机器指令，然后供计算机执行。又称为执行的二

38、进制机器指令，然后供计算机执行。又称为执行的二进制机器指令，然后供计算机执行。又称为执行的二进制机器指令，然后供计算机执行。又称为翻译程序。翻译程序。翻译程序。翻译程序。语言处理程序分为两种：语言处理程序分为两种：编译程序：编译程序：编译程序：编译程序：将用户编写的高级语言程序（源程序）的将用户编写的高级语言程序（源程序）的将用户编写的高级语言程序（源程序）的将用户编写的高级语言程序（源程序）的全部语句全部翻译成机器语言程序，然后再执行机器全部语句全部翻译成机器语言程序，然后再执行机器全部语句全部翻译成机器语言程序，然后再执行机器全部语句全部翻译成机器语言程序，然后再执行机器语言程序。语言程序

39、。语言程序。语言程序。解释程序：解释程序：解释程序：解释程序：将源程序的一条语句翻译成机器语言程序，将源程序的一条语句翻译成机器语言程序，将源程序的一条语句翻译成机器语言程序，将源程序的一条语句翻译成机器语言程序，并立即执行，接着再翻译源程序的下一条语句并执行，并立即执行，接着再翻译源程序的下一条语句并执行，并立即执行，接着再翻译源程序的下一条语句并执行，并立即执行，接着再翻译源程序的下一条语句并执行，如此重复直至完成源程序的全部翻译任务。它的特点是如此重复直至完成源程序的全部翻译任务。它的特点是如此重复直至完成源程序的全部翻译任务。它的特点是如此重复直至完成源程序的全部翻译任务。它的特点是翻

40、译一次执行一次。翻译一次执行一次。翻译一次执行一次。翻译一次执行一次。本讲稿第三十一页，共四十二页31计算机语言计算机语言程序是计算机语言的具体体现，是用某种计算机程序设计语言程序是计算机语言的具体体现，是用某种计算机程序设计语言程序是计算机语言的具体体现，是用某种计算机程序设计语言程序是计算机语言的具体体现，是用某种计算机程序设计语言按问题的要求编写而成的。按问题的要求编写而成的。按问题的要求编写而成的。按问题的要求编写而成的。程序就是指令的有序集合程序就是指令的有序集合程序就是指令的有序集合程序就是指令的有序集合1 1、机器语言、机器语言、机器语言、机器语言：由：由：由：由0 0和和和和1

41、 1按一定规则排列组成的一个指令集；它是计按一定规则排列组成的一个指令集；它是计按一定规则排列组成的一个指令集；它是计按一定规则排列组成的一个指令集；它是计算机硬件唯一能识别和执行的语言。优点是执行效率高、速度快。算机硬件唯一能识别和执行的语言。优点是执行效率高、速度快。算机硬件唯一能识别和执行的语言。优点是执行效率高、速度快。算机硬件唯一能识别和执行的语言。优点是执行效率高、速度快。主要缺点是直观性差，可读性不强主要缺点是直观性差，可读性不强主要缺点是直观性差，可读性不强主要缺点是直观性差，可读性不强 2 2、汇编语言、汇编语言、汇编语言、汇编语言：用助记符来表示机器指令中的操作码和操作数的

42、：用助记符来表示机器指令中的操作码和操作数的：用助记符来表示机器指令中的操作码和操作数的：用助记符来表示机器指令中的操作码和操作数的指令系统指令系统指令系统指令系统 。可读性增强，执行速度快，但仍是一种面向机器的。可读性增强，执行速度快，但仍是一种面向机器的。可读性增强，执行速度快，但仍是一种面向机器的。可读性增强，执行速度快，但仍是一种面向机器的语言，编制程序的效率不高，难度较大，维护较困难，属低级语言，编制程序的效率不高，难度较大，维护较困难，属低级语言，编制程序的效率不高，难度较大，维护较困难，属低级语言，编制程序的效率不高，难度较大，维护较困难，属低级语言语言语言语言 。3 3、高级语

43、言、高级语言、高级语言、高级语言：一种更接近于人类自然语言和数学语言的语言，：一种更接近于人类自然语言和数学语言的语言，：一种更接近于人类自然语言和数学语言的语言，：一种更接近于人类自然语言和数学语言的语言，用高级语言编写程序可以大大减少编程人员的劳动，因此它也用高级语言编写程序可以大大减少编程人员的劳动，因此它也用高级语言编写程序可以大大减少编程人员的劳动，因此它也用高级语言编写程序可以大大减少编程人员的劳动，因此它也具有较好的可移植性具有较好的可移植性具有较好的可移植性具有较好的可移植性 。本讲稿第三十二页，共四十二页32三种语言的比较三种语言的比较机器语言机器语言汇编语言汇编语言高级语言

44、高级语言语言构成语言构成代码语言代码语言符号语言符号语言符号语言符号语言与硬件的关联与硬件的关联面向机器面向机器面向机器面向机器面向用户面向用户可在硬件上直可在硬件上直接执行接执行可以可以不可以（需不可以（需要编译）要编译）不可以（需不可以（需要编译）要编译）运行效率运行效率高高高高低低程序可读性程序可读性低低较低较低高高本讲稿第三十三页，共四十二页33运行运行运行运行结果结果结果结果编译、汇编、链接编译、汇编、链接编译、汇编、链接编译、汇编、链接解释解释解释解释计算机运行程序的过程计算机运行程序的过程本讲稿第三十四页，共四十二页341.3 计算机系统层次结构计算机系统层次结构硬核硬核语言处理

45、程序语言处理程序操作系统级操作系统级应用程序应用程序系系统统软软件件机器指令级机器指令级构造计算机构造计算机系统系统本讲稿第三十五页，共四十二页35使用计算机解题的过程使用计算机解题的过程1、提出问题和任务；、提出问题和任务；2、建立模型，用适合于程序设计的方式描、建立模型，用适合于程序设计的方式描述算法过程；述算法过程；3、用某种语言编制程序；、用某种语言编制程序；4、编译为机器语言程序；、编译为机器语言程序；5、在硬件上执行程序，实现任务。、在硬件上执行程序，实现任务。本讲稿第三十六页，共四十二页36硬核硬核语言处理程序语言处理程序操作系统级操作系统级应用程序应用程序其其他他系系统统软软件

46、件机器指令级机器指令级使用计算机使用计算机系统系统本讲稿第三十七页，共四十二页371.4 计算机主要技术指标计算机主要技术指标1、机器字长、机器字长、机器字长、机器字长CPUCPU一次能处理的数据位数一次能处理的数据位数一次能处理的数据位数一次能处理的数据位数2 2、存储容量、存储容量存储容量存储容量存储容量存储容量=存储单元个数存储单元个数存储单元个数存储单元个数 存储字长存储字长存储字长存储字长单位：字节单位：字节单位：字节单位：字节1 1字节（字节（字节（字节（B B）=8=8位位位位 度量：度量：度量：度量：1K=21K=21010 1M=21M=220201G=21G=230303

47、3、运算速度（、运算速度（、运算速度（、运算速度（MIPS、CPICPI、FLOPSFLOPS）4 4、可配置的外设、可配置的外设、可配置的外设、可配置的外设本讲稿第三十八页，共四十二页381.5 计算机的发展计算机的发展体积缩小，性能提高体积缩小，性能提高外设的发展：种类多样化，功能增强外设的发展：种类多样化，功能增强计算机网络计算机网络多媒体技术多媒体技术多处理器系统多处理器系统人工智能人工智能家庭自动化家庭自动化本讲稿第三十九页，共四十二页39本章小结本章小结计算机分类：计算机分类：计算机分类：计算机分类：按信息流的分类方法：按信息流的分类方法：按信息流的分类方法：按信息流的分类方法：S

48、ISDSISD、SIMDSIMD、MISDMISD和和和和MIMDMIMD结构，结构，结构，结构，按使用范围分类：通用计算机和专用计算机按使用范围分类：通用计算机和专用计算机按使用范围分类：通用计算机和专用计算机按使用范围分类：通用计算机和专用计算机按规模和处理能力来分类：巨型机、大按规模和处理能力来分类：巨型机、大按规模和处理能力来分类：巨型机、大按规模和处理能力来分类：巨型机、大/中型机、小型机、微型机、工作站和服务中型机、小型机、微型机、工作站和服务中型机、小型机、微型机、工作站和服务中型机、小型机、微型机、工作站和服务器。器。器。器。计算机系统组成：由硬件系统和软件系统组成。计算机系统

49、组成：由硬件系统和软件系统组成。计算机系统组成：由硬件系统和软件系统组成。计算机系统组成：由硬件系统和软件系统组成。Von NeumannVon Neumann计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构的计算机的计算机的计算机的计算机硬件由运算器、控制器、存储器、硬件由运算器、控制器、存储器、硬件由运算器、控制器、存储器、硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成输入设备和输出设备五大部件组成输入设备和输出设备五大部件组成输入设备和输出设备五大部件组成。软件系统包括系统软件和应用软件。软件系统包括系统软件和应用软件。软件系统包括系统软件和应用软件。软件系统包括系

50、统软件和应用软件。系统软件以操作系统为核心系统软件以操作系统为核心系统软件以操作系统为核心系统软件以操作系统为核心。计算机系统的层次结构：从底层向上层分别为：微程序级（硬计算机系统的层次结构：从底层向上层分别为：微程序级（硬计算机系统的层次结构：从底层向上层分别为：微程序级（硬计算机系统的层次结构：从底层向上层分别为：微程序级（硬件）、机器指令级（与硬件紧密相关）、操作系统级、语言处件）、机器指令级（与硬件紧密相关）、操作系统级、语言处件）、机器指令级（与硬件紧密相关）、操作系统级、语言处件）、机器指令级（与硬件紧密相关）、操作系统级、语言处理程序及其他系统软件、应用软件。理程序及其他系统软件