第1章计算机组成原理 学习要点: ·计算机的硬件组成: ·计算机的冯.诺依曼体系结构; ·计算机的基本工作过程; ·计算机的硬件系统和软件系统; ·计算机的应用模式
第1章 计算机组成原理 学习要点: • 计算机的硬件组成; • 计算机的冯.诺依曼体系结构; • 计算机的基本工作过程; • 计算机的硬件系统和软件系统; • 计算机的应用模式
1.1计算机的发展和硬件组成 1.1.1计算机的发展 1.1.2冯.诺依曼体系结构 1.1.3存储器 1.1.4中央处理器
1.1 计算机的发展和硬件组成 1.1.1 计算机的发展 1.1.2 冯.诺依曼体系结构 1.1.3 存储器 1.1.4 中央处理器
1.1.1计算机的发展 ·第一代计算机(大约从1946年到1959年) 第一代计算机的硬件主要采用电子管。这时的计算机体积 非常庞大,价格也很高,运算速度每秒仅几千次,使用机器语言 与符号语言(汇编语言)编写程序。计算机只能在少数尖端领域 中应用,主要用于军事和科学计算
1.1.1 计算机的发展 • 第一代计算机 (大约从1946年到1959年) 第一代计算机的硬件主要采用电子管。这时的计算机体积 非常庞大,价格也很高,运算速度每秒仅几千次,使用机器语言 与符号语言(汇编语言)编写程序。计算机只能在少数尖端领域 中应用,主要用于军事和科学计算
1.1.1计算机的发展 ·第二代计算机(大约从1959年到1965年) 第二代计算机的硬件主要采用晶体管,采用磁芯作为存储器, 外部设备采用磁盘、磁带,运算速度每秒几十万次。晶体管的体 积较电子管的体积小,体积的缩小及相关技术的发展,带来了计 算机运算速度的提高,存储容量的增大,功耗的降低以及可靠性 的提高。在软件方面提出了操作系统的概念,开始使用FORTRAN、 COBOL、Lisp等高级程序语言。第二代计算机不仅用于科学计算, 还用于数据处理和事务处理,并逐渐应用于工业控制领域
1.1.1 计算机的发展 • 第二代计算机 (大约从1959年到1965年) 第二代计算机的硬件主要采用晶体管,采用磁芯作为存储器, 外部设备采用磁盘、磁带,运算速度每秒几十万次。晶体管的体 积较电子管的体积小,体积的缩小及相关技术的发展,带来了计 算机运算速度的提高,存储容量的增大,功耗的降低以及可靠性 的提髙。在软件方面提出了操作系统的概念,开始使用FORTRAN、 COBOL、Lisp等髙级程序语言。第二代计算机不仅用于科学计算, 还用于数据处理和事务处理,并逐渐应用于工业控制领域
1.1.1计算机的发展 ·第三代计算机(大约从1965年到1971年) 第三代计算机的硬件主要采用中、小规模集成电路,用半 导体存储器代替了磁芯存储器。集成电路是把若干个元件集成 在一个指关节大小的半导体基片上,并进行封装,具有一定功 能的电子电路。在这个时期计算机系统软件也有了很大发展, 出现了操作系统和结构化程序设计的方法。计算机向标准化、 多样化和通用化方向发展,并开始应用于各个领域
1.1.1 计算机的发展 • 第三代计算机 (大约从1965年到1971年) 第三代计算机的硬件主要采用中、小规模集成电路,用半 导体存储器代替了磁芯存储器。集成电路是把若干个元件集成 在一个指关节大小的半导体基片上,并进行封装,具有一定功 能的电子电路。在这个时期计算机系统软件也有了很大发展, 出现了操作系统和结构化程序设计的方法。计算机向标准化、 多样化和通用化方向发展,并开始应用于各个领域
1.1.1计算机的发展 ·第四代计算机(20世纪70年代开始) 第四代计算机的硬件主要采用大规模与超大规模集成电路, 可以把整个处理器制造在一个指甲大小的芯片上,因此计算机的 体系结构和构成方式有了很大的发展,出现了个人计算机PC。计 算机的各种性能都得到了大幅度的提高,运算速度从每秒几百万 次到亿万次以上。操作系统不断完善,出现了C语言、C+等语言, 计算机软件产业高度发展,出现了文字处理软件、电子制表软件 和数据库管理系统,计算机不断进入人们生产、生活的各个方面, 计算机的发展逐渐进入了以计算机网络为特征的时代
1.1.1 计算机的发展 • 第四代计算机 (20世纪70年代开始) 第四代计算机的硬件主要采用大规模与超大规模集成电路, 可以把整个处理器制造在一个指甲大小的芯片上,因此计算机的 体系结构和构成方式有了很大的发展,出现了个人计算机PC。计 算机的各种性能都得到了大幅度的提高,运算速度从每秒几百万 次到亿万次以上。操作系统不断完善,出现了C语言、C++等语言, 计算机软件产业高度发展,出现了文字处理软件、电子制表软件 和数据库管理系统,计算机不断进入人们生产、生活的各个方面, 计算机的发展逐渐进入了以计算机网络为特征的时代
1.1.2冯.诺依曼体系结构 中央处理器 √内存部件:存放数据和指令 输入 输出 √算术逻辑部件:对数据执行算术运算和逻 设备 控制器 设备 辑运算 算术逻辑部件 控制部件:控制其他部件的动作 辅助存 输入部件:接收要存储在内存中数据 储设备 输出部件:把存储在内存中的数据打印或 内存部件 显示出来
1.1.2 冯.诺依曼体系结构 内存部件:存放数据和指令 算术逻辑部件:对数据执行算术运算和逻 辑运算 控制部件:控制其他部件的动作 输入部件:接收要存储在内存中数据 输出部件:把存储在内存中的数据打印或 显示出来
1.1.3存储器 存储器是计算机的重要组成部分,分为内存(主存)部件和外存(辅 存)部件。其功能是存储信息,保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤, 均为用0或1表示的二进制代码。 用一个具有两种稳定状态的物理器件表示二进制0和1,这种器件称为 存储单元,它所表示的是二进制数的一位。位(bt)是二进制数的最基本单 位,也是存储器存储信息的最小单位。这些位被组合成8位字节(Byte),字 节被组合成字。一个二进制数由若干位组成,当一个数作为一个整体存入或读 出时,这个数称为存储字。 程序和数据以二进制的形式存放在存储体中,它是存储器的核心部 分。为了区分存储体中的所有单元,必须将它们逐一编号
1.1.3 存储器 存储器是计算机的重要组成部分,分为内存(主存)部件和外存(辅 存)部件。其功能是存储信息,保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤, 均为用0或1表示的二进制代码。 用一个具有两种稳定状态的物理器件表示二进制0和1,这种器件称为 存储单元,它所表示的是二进制数的一位。位(bit)是二进制数的最基本单 位,也是存储器存储信息的最小单位。这些位被组合成8位字节(Byte),字 节被组合成字。一个二进制数由若干位组成,当一个数作为一个整体存入或读 出时,这个数称为存储字。 程序和数据以二进制的形式存放在存储体中,它是存储器的核心部 分。为了区分存储体中的所有单元,必须将它们逐一编号