文档介绍：主讲马洪连
计算机组成与结构
清华大学
王爱英主编
第一章计算机系统概论
计算机的语言
自然语言:人类相互交流信息所用的语言
高级语言:由于当前的计算机还不具备理解自然语言的能力,于是人们希望找到一种和自然语言接近并能为计算机接受的语言,这种语言被称为计算机的高级语言。
机器语言:然而目前的通用计算机不会直接执行用高级语言编写的程序,因而要先将其翻译成机器能执行的语言,这种语言被称为机器语言(由二进制代码表示的指令组成)。
汇编语言:符号式程序设计语言。
组成计算机的基本部件有中央处理器CPU(运算器和控制器)、存储器和输入、输出设备。
输人设备用来输人原始数据和处理这些数据的程序、输人的信息有数字符、字母和控制符等。
输出设备用来输出计算机的处理结果。可以是数字、字母、表格、图形等.
存储器用来存放程序和数据,是计算机各种信息的存储和交流中心。存储器可与CPU、输入输出设备交换信息,起存储、缓冲、传递信息的作用,
中央处理器又叫CPU,在早期的计算机中分成运算器和控制器两部分,由于电路集成度的提高,现在已把它们集成在一个芯片中。
在计算机中各部件间来往的信号可分成三种类型,即地址、数据和控制信号。通常这些信号是通过总线传送的, CPU发出的控制信号,经控制总线送到存储器和输入输出设备,控制这些部件完成指定的操作。与此同时,CPU(或其他设备)经地址总线向存
储器或输入输出设备发送地址,使得计算机各个部件中的数据能根据需要互相传送。
计算机系统的层次结构(从语言功能层次划分) 虚拟机:通过配置软件扩展功能后形成的与实际机无关的机器。它将提供给用户的功能抽象出来,脱离了物理机。
如图所示
计算机的产生
1945年, 《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28吨,耗电150kW,占地170平米,用电子管18800个,每秒5000次加法。
计算机的现代发展史
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计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。
采用存储程序的方式,程序和数据放在同一存储器中,由指令组成的程序可以修改。
数据以二进制码表示
指令由操作码和地址码组成。
指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址,一般按顺序替增。
机器以运算器为中心,数据传送都经过运算器。
电子计算机的发展简史
第一代电子管时代(1946-1958)
耗电高,体积大,定点计算,机器语言,汇编语言
第二代晶体管时代(1958-1965)
变集中处理为分级处理,浮点运算、高级语言
第三代中小规模集成电路时代(1965-1970)
存储容量大,运算速度快,几十至几百万次/秒
第四代大规模集成电路时代(1971至今)
向大型机和微型机两个方向发展
现代计算机发展方向
巨型化,微型化,