第1章 计算机系统概论.ppt

计算机组成与结构 王爱英（第四版） 齐鲁师范学院 梁晨 目录 第一章 计算机系统概论 1.1 计算机的语言 1.2 计算机的硬件 1.3 计算机系统的层次结构 1.4 电子计算机的发展简史 1.5 计算机的应用 1.1 计算机的语言 Computer Language 语言是信息的载体（自然语言+非自然语言） 人们期望用接近自然语言的语言跟计算机交 互，因此产生了各种高级语言（面向人）及相 应的编辑、编译程序。 高级语言解题过程 程序员用高级语言编写程序 将程序与数据输入计算机，由计算机将程序编译成机器语言程序，保存在计算机的存储器中 运行程序，输出结果 1.2 计算机的硬件 计算机由运算器、控制器、存储器、输 入、输出接口 五大部分组成 计算机系统的层次结构 1.4 电子计算机的发展简史 1946年ENIAC问世，中国1956年6月14日 国家领导人和一批专家在怀仁堂绿草坪规划 《计算技术基础的建立》， 1952年1月3日 华罗庚倡议建立一个计算机科研小组。 ENIAC→Intel4004→Intel8080→Intel8088→ Intel80286→Intel80386→Intel80486→Pentium →Pentium4(1G/2.3G/3.8G) 冯.诺依曼计算机的特点 “存储程序”的概念: 指令和数据均以二进制码表示。 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器的位置。 指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。 冯．诺依曼对计算机界的最大贡献是： 首次提出并实现了“存储程序”概念。 计算机应用 科学计算 数据处理 计算机控制 计算机辅助设计/计算机辅助制造 人工智能 * 存储系统 辅助存储器 输入输出（I/O）设备 输入输出（I/O）系统 计算机系统 计算机硬件设计和实现 计算机系统概论 计算机的逻辑部件 运算方法和运算部件 主存储器 指令系统 中央处理部件CPU 运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备 外存储器 地址总线 控制总线 数据总线 图1-7 单总线结构的计算机原理图 数据总线：用于传输数据； 地址总线：用于传输内存存储单元的地址； 控制总线：用于传输控制信号。 控制器 输入设备 存储器 输出设备 运算器 计算步骤和原始数据 计算结果 图1.5 存储器为中心的计算机结构框图 应用语言虚拟机M5（应用语言）用应用语言编写 的应用语言程序经应用程序包翻译成高级语言 高级语言虚拟机M4（高级语言）高级语言程序经编译程序翻译成汇编语言（或某中间语言程序或机器语言程序） 汇编语言虚拟机M3（汇编语言）汇编语言程序经汇编程序翻译成机器语言程序 操作系统虚拟机M2(作业控制语言) 由机器语言程序解释操作系统命令 传统机器M1（机器语言）由 微程序解释机器指令 微程序机器M0（微指令） 由硬件直接执行 翻译(应用软件包) 翻译(编译程序) 翻译(汇编程序) 部分解释(操作系统) 解释 虚拟机是一个抽象的计算机， 它由软件实现，并与实际机器 一样，都具有一个指令集并可 使用不同的存储区域。如，一 台机器上配有C语言和Pascal 语言的编译程序，对C语言的 用户来讲，这台机器就是以C 语言为机器语言的虚拟机，对 Pascal语言的用户来讲，这台 机器就是以Pascal语言为机器 语言的虚拟机。 译码器 PC 操作码 操作数地址 程序(指令)区 数据区 主存区 指令寄存器 +1 读指令 读 写 ︾ 存储程序原理示意图 1944年参加“ENIAC”计算机研 究工作。1953年3月，他领导 的小组发表了全新的存储程序 式通用电子计算机方案—电子 离散变量自动计算机EDVAC。 1946年与他人合作提出更完善 的计算机设计报告，是以仙农 提出的二进制，程序内存以及 指令和数据统一存储为基础， 奠定了现代计算机体系结构的 根基。 John Von Neuman (1903—1957)