文档介绍：第1章计算机系统概论
计算机组成原理第1章计算机系统概论
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§ 计算机系统简介
一、计算机系统的软硬件
*电子计算机：
数据存储、数据传送、数据处理，过程控制
*计算机系统的组成：
具有特定功能的信息(程序)。
如系统程序、应用程序
计算机
系统
表示应用需求
是采用按位及跳动式计算、能够根据逻辑判断结果控制计算过程的电子式机器
*计算机的功能：
计算机的物理实体；
如主机、外设等
计算机硬件—
计算机软件—
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功能的实现方式—
*计算机系统功能的实现方式：
解题过程—
解题结果
③
③运行
*计算机系统组成的特性：
软件功能靠硬件实现，硬件性能靠软件反映
①硬件具备数据的存储、传送及处理和过程控制功能
②软件表示应用的数据处理及过程控制需求
└→程序(指令序列，硬件用不同指令表示不同功能)
③执行软件实现应用的数据处理及过程控制功能
用户
输入设备
输出设备
处理设备
存储设备
目标程序
(机器语言)
源程序
(高级语言)
①
②
①编辑 ②编译
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二、计算机系统的层次结构
直接执行机器指令
机器语言级机器 M1
用机器语言编程
汇编语言级机器 M3
用汇编语言编程
用汇编程序翻译成机器语言程序
高级语言级机器 M4
用高级语言编程
用编译程序翻译成汇编语言程序
或机器语言程序
操作系统级机器 M2
使用操作系统命令
用机器语言解释操作系统命令
微程序级机器 M0
使用微指令系统
用微程序解释机器指令
直接执行微指令
虚拟机器
实际机器
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三、计算机结构与组成
*计算机系统结构：机器语言程序员所看到的计算机属性
概念性结构和功能特性←┘
数字电路级机器
指令系统、数据表示、寻址方式,存储系统，I/O系统、信息保护等
机器语言级机器 M1
微程序级机器 M0
硬件
软件
汇编语言级机器 M3
高级语言级机器 M4
操作系统级机器 M2
软硬件交界面
*计算机组成：实现计算机系统结构时所体现的计算机属性
指令功能逻辑实现、部件组成、控制机构、排队及缓冲技术等
器件技术、组装技术等
*计算机实现：实现计算机组成时所体现的计算机属性
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*相互关系：
计算机系统结构—确定软硬件功能分配及其界面特性；
计算机组成—逻辑实现系统结构的内容；
计算机实现—物理实现计算机组成的内容
举例
系统结构
计算机组成
计算机实现
乘法功能
是否有乘法指令
乘法器还是加法+移位
器件、电路
主存系统
最大容量、编址方式
速度保证、单体/多体
MEM总线
带宽
信号线数、时钟、传输方式
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§ 计算机系统基本组成
一、冯·诺依曼模型计算机
*结构与组成：
由运算器、存储器、控制器、输入及输出设备组成，
以运算器为中心；
输入设备
存储器
运算器
控制器
输出设备
注：数据信息
指令信息
控制信息
状态信息
*数据表示与运算：
指令及数据均用二进制方式表示，运算亦采用二进制方式
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*指令组成：
由操作码及地址码组成；
010 01000 10000
例：若加法运算的操作码用010表示，第01000号与第10000号两个存储单元内容相加的操作可表示为：
表示操作的性质
表示操作数在存储器中的位置
*存储程序原理—程序存储方式：
指令及数据预先存放(以等同地位)在存储器中；
*存储器结构：
由定长单元构成的一维空间，存储器按地址访问；
操作码
地址码1 地址码2
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*存储程序原理—程序控制机制：
按程序逻辑顺序、自动地、逐条地取出指令并执行。
循环的指令执行过程
物理顺序
(指令地址)
指令内容
程序
逻辑顺序
A+0
int nCount=0；
⑴
A+1
int nS