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计算机组成原理;引言 ;本课程的重要地位 本课程是计算机及相关专业的核心专业基础课，对后续课程（操作系统、接口与通信等）的学习十分重要。考研必考课程。 通过课程的学习主要掌握以下内容 　　　本课程主要讲授单处理机系统的组成及工作原理。分析和说明计算机由哪些功能部件组成（结构），各功能部件在整机中的作用，以及它们如何完成各自所分配的任务（工作原理）。 学习难点 内容较多、结构复杂、要有数字逻辑的基础 学习思路（方法） 分析结构、弄清原理、多做练习;课程教材与参考书 马洪连，王健，王立明等，计算机组成原理，机械工业出版社 白中英主编，计算机组成原理（第四版），科学出版社 唐朔飞，计算机组成原理（第2版），高等教育出版社 王爱英，计算机组成与结构（第4版）， 清华大学出版社 ; ;第一章 计算机系统概论;1945年, 美籍数学家冯.诺依曼博士发表《电子计算工具逻辑设计》论文，提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想。 1946年, 美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算机 ENIAC。重约30吨，耗电150kW，占地170平方米，用电子管18800个，每秒5000次加法。;现代计算机的发展大致分为四阶段：;第二节 计算机层次结构;典型冯.诺依曼（Von Neumann）机结构;冯.诺依曼机的基本特点; 计算机中的各种程序、数据和有关文档构成计算机的软件系统。 计算机软件的主要任务： 计算机资源的管理 计算机语言和机器语言的转换 用户的一般任务 计算机的软件一般分为两大类： 系统软件：便于计算机使用的系统管理程序 (包括操作系统、语言处理、数据库管理系统等） 应用软件：针对用户具体实际应用的程序 ;层次结构：计算机系统是一个复杂的软、硬件结合体，它包含硬件系统和软件系统两部分。它通常由6个（或5个）不同的级组成，在每一级都能够进行程序设计——虚拟机。 ;第三节 计算机的分类及应用;按计算机速度、存储容量、功能强弱分类： 巨型机——又称为超级计算机，世界少数国家生产。 2010年11月，我国“天河一号”以峰值速度4700万亿次/秒、持续速度2570万亿次/秒浮点运算的性能居36届世???超级计算机TOP500第一。 2011年6月，第37届TOP500排行榜，日本“京”以每秒8162万亿次的实测运算速度跻身榜首，“天河一号”排名第二 。 大中型机——大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调度主机资源，代表产品有IBM390，4300系列等。 小型机——满足部门性的需求，供小型企事业单位使用。典型产品有DEC-PDP系列，DEC-VAX系列等。 工作站——用于特殊的专业领域，例如图像处理和辅助设计等。典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。 微型机——个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉。;计算机的应用领域主要表现在以下六方面: 科学计算 数据处理 计算机辅助技术 过程控制 人工智能 网络应用;第四节 计算机的性能指标;2. 主频、CPU时钟周期、CPI、CPU执行时间 （1）主频：CPU工作主时钟的频率，机器主频f或Rc （2）CPU时钟周期：机器主频的倒数，Tc （3）CPI：执行一条指令所需要的平均时钟周期 （4）CPU执行时间：TCPU=In×CPI×Tc In执行程序中指令的总数，CPI执行每条指令所需的平均时钟周期数，TC时钟周期时间的长度。;3. MIPS、MFLOPS （1）MIPS(Million Instructions Per Second)： CPU每秒钟平均执行的整数指令条数(百万条) MIPS = In/(TCPU×106) = In/(In×CPI×Tc×106) = Rc/(CPI×106) In：执行该程序的总指令数， TCPU：执行该程序的总时间， Tc：CPU时钟周期， Rc：主频 Rc=1/Tc MIPS只适合评价标量机，不适合评价向量机。标量机执行一条指令，得到一个运行结果。而向量机执行一条指令，可以得到多个运算结果。 ;（2） MFLOPS(Million Floating Point Operations Per Second)： 每秒钟平均执行的浮点数的运算次数(百万次) MFLOPS=Ifn/(TCPU×106) Ifn：程序中浮点数的运算次数 MFLOPS测量单位比较适合于衡量向量机的性能。一般而言，同一程序运行在不同的计算机上时往往会执行不同数量的指令数，但所执行的浮点数个数常常是相同的。 ;单项选择题： 1、 完整的计算机系统应包括（ ）。 A. 运算器、存储器、控制器 B. 外部设备和主机 C. 主机和实用程序 D. 配套的硬件设备和软件系统 答案： D 2 、至今为止，计算机中的所有信息仍以