计算机原理精品教学（华南理工大学）1-1 概论.ppt

硬件与软件的关系 计算机系统中没有一条明确的硬件与软件的分界线。硬件和软件之间的界面是浮动的。 对于程序设计人员来说，硬件和软件在逻辑上是等价的。 微程序级 机器语言级 汇编语言级 应用语言级 高级语言级 操作系统级 硬联逻辑 第0级 第1级 第2级 第3级 第4级 第5级 第6级 硬联逻辑 微程序级 机器语言级 操作系统级 汇编语言级 高级语言级 应用语言级 硬联逻辑 微程序 操作系统 汇编程序 编译程序 应用程序 虚拟机器 实际机器 软件与硬件的逻辑等价性 同一种功能可以用硬件实现，也可以用软件或固件实现，它们在逻辑功能上是等价的，不同的只是性能和价格不同 用软件实现的特点 成本↘、速度↘、占内存↗、可靠性↗ 用硬件实现的特点 成本↗、速度↗、不占内存、可靠性↘ 固件——介于传统的软件和硬件间的实体。 功能------软件 形态------硬件 实现------软件写入ROM------固化 ，BIOS 复习思考题 计算机的CPU主要包括控制器和运算器两个部件。 中央处理器和主存储器合称主机。 决定计算机计算精度的主要技术指标是字长。 主机中能对指令进行译码的部件是控制器。 总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。从它所传送的信息来分，可分为地址总线、数据总线和控制总线。 冯.诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序控制。 * * 本章将从存储程序的概念入手，讨论计算机的基本组成与工作原理，使对于计算机系统先有一个简单的整体概念，为今后深入讨论各个部件打下基础。 * 运算器部件主要功能： 1. 执行数值数据的算术加减乘除等运算， 执行逻辑数据的与或非等逻辑运算，由一个被称为 ALU 的线路完成。 2. 暂时存放参加运算的数据和中间结果， 由多个通用寄存器来承担。 3. 运算器通常也是数据传输的通路 。 * * 它可与控制器、运算器、I/O设备交换信息，起存贮、缓冲、传递信息的作用。 * 输入设备：能将人们所熟悉的信息形式变换为计算机内部能接收和识别的二进制信息的设备。 输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其它设备所能接收和识别的信息形式的设备。 * 其指令和数据分开组织和存储，执行时可以预先读取下一条指令 * 对某一层次的观察者来说，他只能是通过该层次的语言来了解和使用计算机，至于下层是如何工作和实现的就不必关心了。 * 大规模集成电路的出现和发展，操作可以用软件实现，也可以用硬件实现。 主讲：凌卫新 理学院信息与计算科学系 学习指南 本课程的性质 计算机组成原理是计算机科学与技术专业本科生的核心课程之一，是必修的专业基础课。 本课程的地位 本课程在计算机学科中处于承上启下的地位，要求先修的课程有 计算机导论，数字电路 本课程的任务 讨论单机系统范围内计算机各部件和系统的组成以及内部工作机制。 本课程的重点 五大基本部件的原理及实现。 参考书 白中英，计算机组成原理，北京科学出版社。 王闵，计算机组成原理，电子工业出版社。 候炳辉，计算机原理与系统结构，清华大学出版社。 课程的主要内容 第1章 概论 第2章 数据的机器层次表示 第3章 指令系统 第4章 数值的机器运算 第5章 存储系统和结构 第6章 中央处理器 第7章 外部设备 第8章 输入输出系统 本课程的要求 授课总学时 64学时（4学时/周，共授课16周） 作业 从第三周开始，逢单周星期四为交作业时间，只有当作业收齐交到讲台上后才开始上课 课程总评成绩计算方法 作业占10-15% 平时考勤、课堂提问占10% 期末考试占75-80% 第1章 概论 1.1 电子计算机与存储程序控制 1.2 计算机系统的硬件组成 1.3 计算机系统 1.4 计算机的工作过程和主要性能指标 1.1 电子计算机与存储程序控制 电子计算机从信息形式和处理方式上可分为 电子模拟计算机 用电路之间的关系来模拟其他物理量的计算，计算机中数值由连续的量来表示。 电子数字计算机 计算机中的数值由离散的数值来表示。 电子数字-模拟混合计算机 以上两者的结合，在某种场合能发挥两种机器的长处。 可以有非电子计算机 如：光计算机、量子计算机、超导计算机等。 存储程序概念——由冯·诺依曼等人在1946年6月提出 存储程序概念： 计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成； 计算机内部采用二进制来表示指令和数据； 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，这就是存储程序的基本含义。 目前绝大多数计算机仍建立在存储程序概念的基础上，称冯·诺依曼型计算机。 1.2 计算机的硬