第一章计算机组成及结构概述.ppt

3. 输入/输出设备 1）功能：转换信息。 输入：原始信息 代码，送入主机 输出：处理结果 人所能接受的形式，并输出 （代码） * * * * * * * 计算机组成与结构 本课程主要内容 计算机单机系统的硬件组成(存储器,运算器,控制器,I/O设备) 计算机单机系统的硬件间结合结构,怎样把他们连结起来构成计算机系统(部件间的相互数据/信息流) 教学安排 概论 运算器与运算方法 指令系统(指令的格式与寻址方式) CPU(运算器与控制器） 存储器系统（逻辑设计） I/O设备（显示器） I/O系统（总线和接口interface,中断和DMA) 本节课程内容 计算机的基本概念与发展简史 系统硬件组成（主要部件与系统结构） 计算机系统的性能指标 构造/Constructing 计算机发展简史 公元2世纪，中国发明算盘 17世纪，法国人帕斯卡发明机械台式计算机（计算器中有一些互相联锁的齿轮，一个转过十位的齿轮会使另一个齿轮转过一位，人们可以像拨电话号码盘那样，把数字拨进去，计算结果就会出现在另一个窗口中，但是只能做加减计算。 ） 1694年，莱布尼兹在德国将其改进成可以进行乘除的计算。 计算机发展简史 1833年「电脑之父」--英国的科学家巴比奇构想出一部能够储存的机械式电脑，但直到他死时仍无法实现。  计算机发展简史 1945年6月，冯·诺伊曼與戈德斯坦、勃克斯等人，聯名發表了一篇長達101頁紙的報告，即計算機史上著名的「101頁報告」，是現代電腦科學發展里程碑式的文獻。明確規定用二進制替代十進制運算，並將計算機分成五大組件，这一卓越的思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础，已成为计算机设计的基本原则。1951年，EDVAC計算機宣告完成。由于他在计算机逻辑结构设计上的伟大贡献，他被誉为「计算机之父」。 第一部通用电脑是由美国人在1946年所制造的，名为恩尼爱克，体积庞大，温度又高，包含了19000个电子管，后来，人类发明了电晶体和微晶片后，电脑才得以缩小。 。 计算机-机器特点 在机器中数据，信息如何表示与交流； 计算机怎样自动、连续、快速工作； 提供什么样的硬件支持计算机的工作。 （冯·诺伊曼） 计算机体系的基本概念 1.1 冯.诺伊曼 用二进制表示数据（任何格式的数据都要表示为二进制） 计算机采用存储程序的工作方式。 规定了计算机的五大组成部分(存储器,运算器,控制器,I/O设备) 。 计算机体系的基本概念 1.2 信息的表示 人类的知识金子塔 用什么模型来从机器的角度放映人类世界的信息与知识 信息的物理表示。 计算机体系的基本概念 二进制 用二进制表示数据 5 0 101 -6 1 110 用二进制表示字符 A 000000001 B 000000011 用二进制表示命令与状态 计算机体系的基本概念 二进制 用二进制表示物理机制 怎样将二进制代码体现到物理信号上（数字型的电信号-模拟和数字的区别） 数字型的电信号分为：脉冲和电平 例一：用脉冲信号表示数字代码 例二：用电平信号表示数字代码 高电平1 低电平0 计算机体系的基本概念 1.3存储程序的工作方式 事先编制程序 存储程序（转化为指令） 程序的执行 计算机程序 机器指令序列 编译/解释 计算机系统的硬件组成 2.1 主要功能部件 存储器 功能存储信息 主存储器/内存储器 2.1 主要功能部件 存储器 存储体：存放信息的实体（一个存储单元可以方一个8位或16为数据） 地址：每个单元的编号 计算机系统的硬件组成 寻址系统：地址寄存器和地址译码器 读写线路和数据寄存器：暂存读写数据 控制线路 讨论（第五章）： 存储单元的读、写原理 存储器逻辑设计 计算机系统的硬件组成 2.运算器 功能：对信息进行运算、加工、处理（逻辑，算术） 计算机系统的硬件组成 移位器 ALU 选择器 通用寄存器组 选择器 移位器 ALU 选择器 通用寄存器组 选择器 ALU: 通过加法器实现运算操作（由全加器求和、由进位链传递进位信号）。 移位器 ALU 选择器 通用寄存器组 选择器 通用寄存器组：提供操作数，存放运算结果。 ALU 选择器 通用寄存器组 选择器 选择器：选择操作数；选择控制条件，实现各种算法。 5-3? 第一步 转换为: 5+ (-3) 第二步 -3转换为补码方式(Complement) 机器数的补码可由原码得到。如果机器数是正数，则该机器数的补码与原码一样；如果机器数是负数，则该机器数的补码是对它的原码（除符号位外）各位取反，并在未位加1而得到的。如果是负数: [X]补 =[X反]+1 第三步 运算相加 0101+1101=0010 移位器 ALU