计算机组成与体系第一章详解.ppt

Hardware/Software Interface（界面） Software System software(系统软件) - 简化编程过程，使硬件资源被有效利用 操作系统（Operating System）：硬件资源管理，用户接口 语言处理系统：翻译程序+ Linker, Debug, Loader, etc … 翻译程序(Translator)有三类： 汇编程序(Assembler)：汇编语言源程序→机器语言目标程序 编译程序(Complier)：高级语言源程序→汇编/机器语言目标程序 解释程序(Interpreter )：将高级语言语句逐条翻译成机器指令并立即执行,不生成目标文件。 其他实用程序: 如：磁盘碎片整理程序、备份程序等 Application software(应用软件) - 解决具体应用问题/完成具体应用任务 各类媒体处理程序：Word/ Image/ Graphics/… 管理信息系统 (MIS) Game, … 一个典型程序的转换处理过程 1 #include stdio.h 2 3 int main() 4 { 5 printf(hello, world\n); 6 } Hello程序的数据流动过程 The First Generation: Vacuum Tube Computers (1946 - 1957) ENIAC----Non von Neumann Model 计算机发展简史 第二代：晶体管 1958～64年 元器件：逻辑元件采用晶体管，内存由磁芯构成，外存为磁鼓与磁带。 特点：变址，浮点运算，多路存储器，I/O处理机，中央交换结构(非总线结构)。 软件：使用高级语言，提供了系统软件。 代表机种：IBM 7094 (scientific)、1401 (business)和 DEC PDP-1 计算机发展简史 第三代：SSI/MSI 1965～71年 元器件：逻辑元件与主存储器均由集成电路（IC）实现 。 特点：微程序控制，Cache，虚拟存储器，流水线等。 代表机种：IBM 360和DEC PDP-8（大/巨型机与小型机同时发展 ） 巨型机(Supercomputer)：Cray-1 大型机(Mainframe)：IBM360系列 小型机(Minicomputer)：DEC PDP-8 IBM System/360系列计算机 IBM公司于1964年研制成功 引入了“兼容机”（“系列机”）概念 兼容机的特征 ： 相同的或相似的指令集 相同或相似的操作系统 更高的速度 更多的I/O端口数 更大的内存容量 更高的价格 DEC公司的PDP-8机 同在64年出现。与IBM 360相比，价格更低、更小巧，因而被称为小型机（Minicomputer） PDP-8“创造了小型机的概念，并使之成为数十亿美元的工业”，使DEC成为了最大的小型机制造商。 主要特点：首次采用总线结构。 Omnibus总线包含了96个独立的信号通道，用以传送控制、地址和数据信号。这种结构具有高度的灵活性，允许将模块插入总线以形成各种配置。 PDP–8/E计算机系统框图 计算机发展简史 （第四代：LSI/VLSI/ULSI 1972～至今） 微处理器和半导体存储器技术发展迅猛，微型计算机出现。 使计算机以办公设备和个人电脑的方式走向普通用户。 半导体存储器 70年Fairchild公司生产出第一个相对大容量半导体存储器 74年位价格低于磁芯的半导体存储器出现，并快速下跌 从70年起，存储密度呈4倍提高（几乎是每3年） 微处理器 微处理器芯片密度不断增加，使CPU中所有元件放在一块芯片上成为可能。71年开发出第一个微处理器芯片4004。 特点：共享存储器，分布式存储器及大规模并行处理系统 计算机硬件：打开计算机来看看 PC主板 解剖一台计算机 问题：“总线结构”有什么好处？ 具有高度的灵活性，允许将模块插入总线以形成各种配置 节省器件，体积小，价格便宜 以后几代（标准、意见不一） （注：有称第四代是VLSI，从80年代开始；也有称第四代是LSI，从72年开始；有的又分成LSI时代和VLSI时代） 1.2.3计算机系统的层次结构 * * 图1. 4计算机系统层次结构 第1层控制系统层 硬件设计人员 第0层数字逻辑层 第2层机器语言层 第3层操作系统层 第4层汇编语言层 第5层高级语言层 第6层应用程序层 逻辑设计人员 机器语言程序员 系统管理员 汇编语言程序员 高级语言程序员 用户 软 硬 分界面 * * 1.2.4 计算机的工作过程 这个过程大致需要经过如下三步 机器语言由指令代码构成，能被硬件直接执行。 软件和硬件的界面： ISA（Instruction Set Archite