计算机组成-国防科技大学精品课程.ppt

课程研究内容 计算机原理——Computer Principle 基本结构 Basic Architecture 工作原理 Principle 设计方法 Layout Methods 讲解重点 透视计算机：计算机组成与结构 理解计算机：计算机基本原理和工作过程 课程目的 掌握计算机的基本组成、内部结构及其工作原理 培养学生分析和设计计算机或计算机部件的能力 与其它课程的关系 学习的意义 了解计算机基本原理的基础课程 后续课程的重要基础 继续深造的必考课程 学习方法 是什么、为什么和怎么做 知其然，知其所以然 认真听课 追随老师思路，积极思考 温故而知新 及时复习、争取预习 概念的记忆与原理的理解 交流是成功的关键 查阅相关文献和书籍 参考文献 唐溯飞，《计算机组成原理》，高等教育出版社，2004 Carl Hamacher等， 《计算机组成》，机械工业出版社，2004 Randal E. Bryant等， 《深入理解计算机系统》，中国电力出版社，2004 王爱英，《计算机组成与结构》，清华出版社，1995 /~cs152/ 考核方法 笔试：90% 作业：10% 第一章 绪论 第 1.1 节 计算机的发展史 1.1、计算机的发展史 计算工具的演变 发自内心的强烈愿望是人类发明创造活动的强大动力 劳动创造工具 工具扩展人类探索自然界的功能 机械工具扩展四肢的功能 测试工具扩展感官的功能 计算工具扩展大脑的功能 1.1、计算机的发展史 整个计算过程自动化 计算过程：加工数据、存储数据、获取数据 1812年，英国人Babbage首次提出了整个计算过程自动化的概念，设计了第一台通用自动时序控制机械式计算机 1.1、计算机的发展史 Babbage自动时序控制机械式计算机 1.1、计算机的发展史 计算史 （1）手工计算 计数工具：绳结 计算工具：算筹 算盘 计算尺 1.1、计算机的发展史 计算史 （2）机械计算 Pascal的Adding Machine(加法器) Difference Engine(差动器) Differential analyzer(差分仪) 1.1、计算机的发展史 计算史 （3）电子计算 二进制(中国)与布尔代数(1854英国) “图灵机” V.Atanasoff的第一台电子管计算机ABC 1946年美国，第一台电子数字计算机ENIAC 1949年英国，第一台通用电子数字计算机EDSAC 1.1、计算机的发展史 图灵 英国数学家艾兰·图灵40年代提出一种自动计算机器模型，“图灵机”。并提出图灵原理：一切可能的机械式计算过程都能由图灵机实现。还指出，存在 “通用” 图灵机，它可实现所有图灵机的功能 不必造加法机、乘法机、最大公约数机，只要造出“通用图灵机”功能等价的机器，就能解决所有计算问题 1.1、计算机的发展史 V.Atanasoff and Berry USA ABC （2进制）1939年—1942年 1.1、计算机的发展史 世界上第一台 Computer USA ENIAC(十进制) 1946年　 1.1、计算机的发展史 John von Neumann USA ENIAC 1.1、计算机的发展史 EDSAC (Cambridge University) 1.1、计算机的发展史 计算史 （4）计算机时代 划分标准__电子器件 1.1、计算机的发展史 1.1、计算机的发展史 1.1、计算机的发展史 1.1、计算机的发展史 1.1、计算机的发展史 计算史 （4）计算机时代 划分标准__电子器件 硬件技术对计算机更新换代的影响 1.1、计算机的发展史 计算史 （4）计算机时代 划分标准__规模 巨型机 大中型机 超级小型计算机(super minicomputer) 小巨型计算机(mini supercomputer) 小型计算机(minicomputer) 微型计算机(marcocomputer) 1.1、计算机的发展史 世界最快的超级计算机 2) Cray: Red Storm 世界排名第6 第 1.2 节 计算机系统组成 存储程序思想 计算器与计算机 存储程序思想 诸如“+”，“=”这些操作就是指令 计算机中控制器是根据指令来控制其它部件执行 程序就是一个指令的有序集合 在计算机中，程序是被存储在存储器中的 1.2、计算机系统组成 存储程序思想 美籍科学家冯·诺依曼1945年提出的存储程序思想，奠定了计算机自动计算的基础 存储程序原理 计算机要自动完成解题任务，必须将事先设计好、用以描述计算机解题过程的程序如同数据一样，采用二进制形式存储在机器中，计算机在工作时自动高速地从机器中逐条取出指令加以执行。 1.2、计算机系统组成 经典冯.诺依曼