文档介绍：第1章计算机系统概论
计算机是一种能够自动、高速解决数学问题及逻辑问题的现代化电子装置。一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成,硬件构成了计算机系统的物质基础,软件则是计算机系统的应用基础。自从1946年第一台计算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator)诞生到第五代计算机的出现,计算机的硬件和软件正朝着相互渗透、相互融合的方向发展,计算机的应用领域也已经涉及到了各行各业,现代计算机的设计理念和设计技术更是日新月异。
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计算机组成原理
计算机系统的分类
计算机硬件的组成及功能
计算机软件的分类
计算机的分类及应用领域
现代计算机应用技术
本章要点:
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计算机组成原理
计算机的硬件系统
计算机硬件(Hardware)是指计算机系统使用的电子线路和电子元件等物理设备的总称。硬件是构成计算机的物质基础,是计算机系统的核心。
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计算机组成原理
冯·诺依曼计算机
计算机硬件(Hardware)是指计算机系统使用的电子线路和电子元件等物理设备的总称。硬件是构成计算机的物质基础,是计算机系统的核心。
20世纪40年代中期,美国科学家冯·诺依曼大胆的提出了采用二进制作为数字计算机的数制基础的理论。同时,他还提出了计算机组成结构、程序存储和程序设计等思想。人们把冯·诺依曼的这些理论总结为冯·诺依曼体系结构。
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计算机组成原理
从ENIAC到当前最先进的计算机都采用的是冯诺依曼体系结构。所以冯·诺依曼是当之无愧的数字计算机之父。
冯·诺依曼指出计算机硬件系统应由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分成,基本结构框图如图1-1所示。根据冯诺依曼体系结构构成的计算机必须具有如下特征:
程序和数据在计算机中以二进制的方式执行。
必须能够记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果。
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计算机组成原理
具有完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。
指令由操作码和地址码组成。
能够根据需要控制程序走向,并能根据指令控制机器的各部件协调操作。
输入设备
运算器
控制器
输出设备
存储器
图1-1 冯·诺依曼型计算机的基本结构
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计算机组成原理
半个世纪以来,计算机已发展为一个庞大的家族,尽管各种类型的计算机的性能、结构、应用等方面存在着差别,但是它们的基本组成结构却是相同的。现代计算机仍然采用的是冯诺依曼体系结构,硬件系统仍由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备构成。
计算机硬件组成
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计算机组成原理
在计算机中,运算器是一种执行部件。其主要任务是完成信息的加工处理。这些处理主要有加、减、乘、除等算术运算和与、或、非、异或、同或等逻辑运算。运算器主要由运算逻辑单元ALU和寄存器两部分组成,寄存器部件用来提供参与运算的操作数,并暂时存放运算结果,执行流程如图1-2所示。图中寄存器A和寄存器B主要保存从内存储器取来的操作数,然后运算逻辑单元ALU对两个寄存器中的数据进行算术或逻辑运算,并将运算结果送给寄存器A暂时存放。
1. 运算器
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计算机组成原理
寄存器A
寄存器B
运算逻辑单元ALU
图1-2 运算器结构图
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计算机组成原理
数据在计算机中通常以二进制数形式存储和运算,这是因为二进制数的运算规律较为简单。二进制数就是以2为基数来计数,即逢二进一,在二进制中只有0和1两个独立的数符,而这恰好能够与电子器件中电压的高低、脉冲的有无对应起来,在电路中容易实现。
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计算机组成原理