文档介绍：计算机科学与技术专业
计算机组成原理
数学与计算机科学学院
计算机科学系
郑金彬
《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课程。从课程地位来说,它在先导课(汇编语言程序设计、数字逻辑、数据结构)和后续课(操作系统、编译方法、接口技术等)之间起着承上启下的作用。
从传授基础知识和培养能力的目标出发,使学生掌握宽厚的硬件基础知识,理论联系实际,注重智力开发和能力培养,锻炼学生的硬件分析、设计和调试能力。从而适应在各类计算机上从事开发和应用的需要。
前言
第一章计算机系统概论
本章内容
计算机分类和应用
计算机的硬件
计算机的软件
计算机系统的层次结构
计算机的分类与应用
?分类的依据及结果
按信号量分
模拟机
数字机,按用途分
专用
通用,按规模分
巨型机
大型机
中型机
小型机
微型机
单片机
模拟机:用连续量表示数据,如计算尺的长度、电表的角度。计算过程也是连续的。
数字机:用离散的数字量表示数据,如二进制代码,按位不连续地跳动计算。
计算机的应用
—用于科学研究和工程设计
计算机在科学计算和工程设计中的应用,不仅减轻了大量繁琐的计算工作量,更重要的是,一些以往无法解决、无法及时解决或无法精确解决的问题得到了圆满的解决。
—涉及面极广,应用于多个行业,如工业中的数控机床
不仅提高了产品质量和生产效力,而且大大地降低了劳动强度。
提高检测精度
适应检测环境
智能化检测
控制检测设备
处理检测数据
--用于商务处理和管理应用,如OA、MIS
虽然计算机研制的初衷是为了科学计算,但现在已广泛应用于非数值计算领域,可用来处理文字、表格、图象、声音等各类问题。
—用于
5. 计算机辅助技术—包括
CAD – Computer Aided Design
CAM – Computer Aided Manufacturing
CAT – Computer Aided Test
CAI – Computer Aided Instruction
……
6. 家用电器
个人计算机已成为一种时尚的家用电器,
单片机广泛应用于微波炉、洗衣机、电子玩具、游戏机等。
7. 人工智能-- 诸如计算机学****计算机证明、景物分析、模拟人的思维过程、机器人等等。智能机器人,它会自己识别控制对象和工作环境,作出判断和决策,直接领会人的口令和意图,能避开障碍物,适应环境条件的变化,灵活机动地完成控制任务与信息处理任务。
计算机的硬件
数字计算机的硬件组成--用算盘计算y=ax+b-c步骤如下。
行数
解题步骤和数据
说明
1
取数(9)→算盘
(9)表示第9行的数a,下同
2
乘法(12)→算盘
完成a*x,结果在算盘上
3
加法(10)→算盘
完成ax+b,结果在算盘上
4
减法(11)→算盘
完成ax+b-c,结果在算盘上
5
存数 y→13
算盘上的y值记到第13行
6
输出
把算盘上的y值写出给人看
7
停止
运算完毕,暂停
8
9
a
数据
10
b
数据
11
c
数据
12
x
数据
13
y
数据
算盘计算中用到了:
1)算盘:用于对数据进行加、减、乘、除等算术运算;
2)纸:用于存储解题的原始信息,包括解题步骤和原始数据;
3)笔:用于把原始数据和解题步骤记录到纸上,及把运算结果写出;
4)我们人本身(主要是脑和手):用于控制解题过程。
计算机与算盘类似相应部件如:
1) 运算器:在计算机中相当于算盘功能的部件;
2) 存储器:在计算机中相当于纸那样具有“记忆”功能的部件;
3) 输入设备输出设备:相当于笔,把原始解题信息送到计算机或把运算结果显示出来的设备;
4) 控制器:相当于我们的大脑,能够自动控制整个计算过程。
–
功能:进行算术、逻辑运算,好比一个由电子线路构成的算盘。
数制:二进制:
采用二进制的原因有三点:
字长(即位数):通常有8、16、32、64位。
运算规律简单;
比较容易实现;
元件状态数最省
–有内存(半导体存储器)与外存(磁盘、光盘等)之分
功能:保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤。
存储介质:半导体存储器,由触发器构成,一个触发器存放1bit。
存储单元:保存一个数的多个触发器,称为一个存储单元。
8个bit构成一个字节(Byte)
(1~n)个字节构