第章概述ppt课件000001.ppt
《第章概述ppt课件000001.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第章概述ppt课件000001.ppt(60页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1,第 1 章 概述,2,计算机组成原理,课程目的: 掌握计算机的工作原理, 深刻理解程序在计算机硬件上被执行的过程。 课程任务:,3,本章学习内容,计算机的发展历史 计算机系统的组成 计算机系统的层次结构 计算机的特点和性能指标 计算机的分类与应用,4,1.1 计算机的发展历史,从1946年第一台计算机ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) 诞生以来,计算机的发展经历了60多年的迅猛发展。 计算机的定义:具有特定结构(冯氏),能自动、高速地完成数学和逻辑运算的二进制(电子)装置。,5,1.1.1 计算机硬件更新换代,1. 电子
2、管时代(1946年-1959年) 在第一代电子管阶段,计算机以电子管作为基本逻辑单元,主存储器采用的是汞延迟线、磁鼓等材料,数据用定点表示。 2. 晶体管时代(1959年-1964年 ) 第二代晶体管阶段的计算机主要以晶体管代替电子管作为基本逻辑元件,主存储器由磁芯构成,通过引入浮点运算硬件加强科学计算能力。,6,3. 中、小规模集成电路时代(1964年-1975年) 集成电路器件成为了计算机的主要逻辑元件,推动计算机进入了第三个发展阶段中、小规模集成电路(MSI、SSI)时代。主存储器也随之进入了由半导体存储器替代磁芯存储器的发展阶段,采用多处理器并行结构的大型、巨型机和物美价廉的小型机得到
3、快速发展。,7,4. 超、大规模集成电路时代(1975年-1990年) 随着集成电路的集成度进一步提高,超规模、大规模电路被广泛应用于计算机,进入了第四个阶段超、大规模集成电路电路(VLSI、LSI)时代。此时半导体存储器已完全替代了磁芯存储器,并发展了并行技术、多机系统和分布式计算技术,出现了RISC指令集。,8,1978年采用Intel 8086微处理器构成的16位微机IBM-PC/XT的面世,真正使得台式个人计算机走进办公室和家庭。 与此同时,计算机网络也由实验研究阶段转入商业市场,推动了计算机信息处理的发展和应用。从而带动并形成了信息技术产业IT业。 微处理器技术的发展,推出了: 第一
4、代4004,8008微处理器 第二代微处理器8080,M6800, Z80 第三代微处理器8088,8086,M68000,Z8000,80286 第四代处理器80386、80486、80586,9,5. 超级规模集成电路时代(1990年-现在) 从集成度来看,计算机使用的半导体芯片的集成度已接近极限,出现了极大规模集成电路(ULSI)。 这一阶段,出现了采用大规模并行计算和高性能机群计算技术的超级计算机,如IBM公司的“深蓝”计算机就是一台RS/6000 SP2超级并行计算机,它具有256块处理器芯片。,10,我国的YH-III(大规模并行处理,128个CPU,1997年)、YH-IV(机群
5、技术)巨型机已达到国际水平. 2004年,我国的研制开发的超级计算机曙光4000A进入全球超级计算机500强排行榜的前10名,标志着我国超级计算机技术已跨入了世界前列。 微处理器技术也在高速发展,推出了32位、64位的微处理器芯片,如Pentium IV、Itanium II等,使微机性能更上了一个台阶。,11,1.1.2 计算机软件日臻完善,1. 汇编语言阶段 (20世纪50年代) 2. 程序批处理阶段(20世纪60年代) 3. 分时多用户阶段(20世纪70年代) 4. 分布式管理阶段(20世纪80年代) 5. 软件重用阶段 (20世纪90年代) 6. Web服务阶段 (21世纪初期-),1
6、2,1.2 计算机系统的组成,计算机系统:完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统构成的复杂组合体,由软件来驱动和控制系统的运行,由硬件来保证系统功能的实现。,计算机系统的基本概念(关于硬件系统),硬件:泛指构成计算机所需的各种实体部件的总称。 硬件系统:构成某特定计算机所需的实体部件的集合 硬件系统组成:外设+主机(CPU、存储器、I/O接口、总线),计算机系统的基本概念(关于软件系统),软件:在计算机系统中使用的各种程序、数据及其有关文档的总称。(无形的,存放于各种载体之中) 软件系统:在某台特定计算机上使用的全部程序和数据的集合(一般以文件形式存放于系统的内外存之中)。 软件系统的组成:系
7、统软件和应用软件 系统软件:具有管理系统资源,控制系统高效运行,方便用户使用计算机系统的程序。 应用软件:用户为解决特定问题,利用系统软件平台编制的程序,计算机系统的基本概念(关于指令系统),指令:规定计算机的操作与操作对象,并能为计算机所识别并执行的二进制命令,其格式为:操作码OP 操作数地址D。 指令系统:某特定处理器(计算机)所能识别并执行的全部指令的集合(不同处理器具有不同的指令系统)。例指令系统:取数LDA D;存数STA D;加法ADDA D;乘法MULA D;打印PR(OUT) D;停机HLT。 程序:为解决特定问题而编制的指令(语句)序列。,1.2 计算机系统的组成,1.2.1
8、 计算机硬件系统,一、冯.诺伊曼原理及冯.诺伊曼结构计算机的特点,1. 冯.诺伊曼原理(计算机组成的基本原理):基于二进制的程序存储和程序控制原理,也称指令驱动原理。根据冯氏原理为基础实现的计算机称为冯.诺伊曼机。 2. 冯氏结构计算机工作过程 工作过程:程序存储(编程存储器);程序控制 * 从存储器取出第i条指令控制器(形成控制信号)运算器(运算/处理数据)结果送M或I/O接口i=i+1,继续执行 *。 即程序存储与程序控制过程,完成指令流的控制和数据流的处理。,3. 冯.诺伊曼机的特点: 组成特点:计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备五大部件组成。 存储特点:指令和数据以同等
9、地位和二进制形式存放于存储器,并可按地址寻访。 指令格式:指令由操作码和地址码组成,操作码用于规定做何操作?地址码用于规定对谁进行操作。 指令执行:指令在存储器中按顺序存放。通常指令按顺序执行;在特定条件下由运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。 结构特点:以运算器为中心,I/O设备与存储器之间的数据传送必须通过运算器。,二、硬件系统的结构与组成,1. 组成:CPU(运算器、控制器)+存储器+I/O接口(适配器)+总线+外设 2. 硬件系统的结构 典型的冯.诺伊曼结构(以运算器为中心) 以存储器为中心的现代计算机结构 现代微机的结构:,20,典型的冯.诺依曼计算机结构框图 (以存储器为中心),
10、输入设备,输出设备,存储器,控制器,运算器,程序,数据,结果,数据,结果,地址,指令,控制信号,数据线,地址线,控制线,总线结构的冯.诺依曼计算机结构框图,系统总线:包括地址总线(AB)、数据总线(DB)、控制总线(CB),三、计算机硬件系统中各部件的组成及功能,1. 运算器 运算器组成:ALU (算术/逻辑运算单元) 、累加器A、暂存器TMP、状态寄存器(F或PSW)、通用寄存器(例如R0、R1、R2、R3 )和DB总线 运算器功能:对数据信息进行加工和处理(算术/逻辑运算)。,简单CPU的结构和数据通路,2、 控制器 控制器组成: *1 指令部件IU(IP、IR、ID)-用于完成取指和分析
11、指令。 *2 时序部件TU-用于为CU提供时间标准信号。 *3 操作控制部件CU(也称控制信号形成部件)-用于形成取出并执行指令所需的全部控制信号。 控制器功能: *1定序功能-由IP或PC协调,按规定顺序执行指令(指令周期)。 *2定时功能-由TU为各部件提供统一节拍(机器、时钟周期) ,使其按规定时间表执行。 *3操作控制功能-由CU产生计算机工作(指令执行)所需的全部控制。,3. 存储器: 存储器功能:用于存放程序和数据; 存储器分类:内存和外存。 存储器(内存)组成与结构: MAR(地址寄存器);存放所要访问的存储单元的地址码。 MAD(地址译码器);经地址译码找到被选的存储单元。 M
12、M(存储体);存放二进制信息的主体。 MDR(数据寄存器);主存与其它部件的接口。用于暂存从存储器读出(取出)或向存储器中写入(存入)的信息。 R/W(读写控制电路);用于产生存储器操作所需各种时序信号。,主存的基本的组成,*1与存储器有关的几个基本概念: 存储元:由触发器构成的记忆一位b二进制信息的结构 存储单元:由n位存储元并行构成的存储结构,在计算机中作为整体处理的信息单位,n=8称为Byte字节。 存储地址:存储单元在存储器中的位置编号。 存储容量:存储器中所有存储单元的总数,常用K、M、G、T作为单位。 字长:计算机并行处理的二进制信息宽度,一般为字节的整数倍,有数据字和指令字两种形
13、式,以表述数据信息和控制信息。 *2存储器的工作过程: 读过程:地址MAR;RDR/W;MMMDR,读完成。 写过程:地址MAR,数据MDR;WRR/W,MDR MM 写完成。,4. I/O接口(适配器)与I/O设备(外设),I/O接口的功能:完成外设与主机间进行信息传送时速度适配与信号适配的中间环节(转换器); I/O接口的组成:数据寄存器DR(端口)、状态寄存器SR、控制寄存器CR; I/O设备的功能:将计算机中处理的信息形式(二进制)与用户习惯的形式(图像、文字、声音等)进行转换。,简单I/O接口的结构和数据通路,31,5. 计算机总线 BUS,现在的计算机普遍采用总线结构。 总线的定义
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 概述 ppt 课件 000001
链接地址:https://www.31doc.com/p-2541829.html