计算机组成原理 | 第1章 系统概述

内容纲要

计算机的功能与软硬件

计算机的概念(电子计算机)

  • 采用电子数字方式计算,可根据逻辑结果控制计算过程(按位及跳动式)(算术+逻辑运算)
  • 电子计算机是一种能够自动对各种信息进行处理的高速装置

计算机的功能

  • 数据传送、数据处理、数据存储,过程控制(可定制)

数据处理:

  • 算术运算、逻辑运算等各种计算需求
  • 处理的对象:数值数据、逻辑数据、文字、符号、音频视频等
  • 最基本的功能

数据存储:

  • 文件形式存储
  • 自动工作方式根本保证

数据传送:

  • 内部部件之间,计算机系统之间数据交换
  • 必备功能

计算机系统的组成

  • 计算机硬件——具备特定功能的部件
  • 计算机软件——表示功能需求的信息(程序)

计算机的软硬件

  • 使用计算机的解题过程:

  • 计算机功能的实现方式:

    1. 硬件——具备数据传送/处理/存储、过程控制功能
    2. 软件——表示用户对数据处理(含过程控制)的功能需求
    3. 执行软件——实现用户对数据处理(含过程控制)的功能需求
  • 计算机性能的特性:
    软件功能以硬件为平台,靠硬件实现,硬件性能靠软件反映;计算机性能通常用硬件平台上软件性能评价

计算机系统发展历程

计算机的发展历程

  • 计算机的产生与发展

  • 发展趋势:向大型机、微型机两个方向发展

  • 研究重点:器件技术、并行化结构

计算机硬件组成

冯诺依曼模型计算机

  • 结构与组成:
    由运算器、存储器、控制器、输入、输出设备组成

    特征——以运算器为中心、运算与I/O串行(性能差)

  • 数据表示与运算:
    指令及数据均用二进制方式表示,运算亦采用二进制方式

  • 存储器结构:(指令与数据不加区分地存放)
    定长单元构成一维空间按地址访问

  • 指令组成:
    操作码地址码组成

    例:若ADD运算的操作码用010表示,01000#与10000#两个存储单元内容相加的指令可表示为:010 01000 10000

  • 存储程序工作方式:

    1. 程序存储——指令及数据预先存放在存储器中
    2. 程序控制——按程序逻辑顺序,自动、逐条取出并执行指令

计算机硬件的基本组成

计算机硬件的结构

  • 采用以存储器为中心的结构

    可使数据传送与数据处理并行,有利于提高系统性能

缓冲器:缓冲技术
输出设备:DMA技术

  • 采用多种存储器构成的层次结构

计算机部件的基本组成

  1. 存储器

    • 功能:存储信息,支持按地址访问
    • 组成:
    • 术语:存储元、存储单元、存储阵列、存储单元地址、存储单元长度
    • 访问操作的实现过程:
  2. 运算器

    • 功能:实现信息或数据的处理、算数及逻辑运算、暂存处理或运算结果;核心ALU与FPU
    • 组成:
  3. 控制器

    • 功能:控制各部件协调地工作,以实现程序执行过程
    • 程序执行过程的实现方案:
    • 程序执行过程的控制需求:
    • 组成:时序部件、控制信号形成部件等
  4. 输入/输出设备

    • 功能:实现信息的I/O及格式转换
    • 种类:键盘、鼠标、显示器、打印机、磁盘
    • 连接:通过I/O接口(又称适配器或控制器)与总线连接,I/O接口实现信息的缓冲、中转等功能

计算机的部件互连

  • 采用总线方式的互连结构:
  • 总线基本组成:
    地址线:选择传输目标设备
    数据线:传输内容
    控制/状态线:由控制线、状态线组成
    主设备(发起总线操作的设备)通过控制线发出操作命令,从设备(响应总线操作的设备)通过状态线反馈传输状态。
  • 总线传输:

留下评论

您的电子邮箱地址不会被公开。