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计算机组成原理 教师： 冯建文 课时：66＝4×16.5 老师邮箱：fjwdq@163.com 有问题，欢迎通过E_mail答疑。 课程目的： 掌握计算机的工作原理, 深刻理解程序在计算机硬件上被执行的过程。 课程任务： 掌握计算机硬件系统各组成部件的工作原理、逻辑实现、设计思想。 理解各部件联结成整机并协调运转的方法。 了解当代计算机系统的新技术和新成果。 最后的成绩： 到课情况 作业情况 期末考试 第一章 概 论 1.1 计算机分类 1.2 计算机的系统组成 1.3 计算机系统层次结构 1.4 计算机主要技术指标 1.5 计算机的发展 本章小结 作业 1.1 计算机分类 一、按使用范围分类 二、按照规模和处理能力分类 三、按系统结构分类 无论按哪一种方法分类，各类计算机之间的主要区别是运算速度、存储容量及机器体积等。 一、按使用范围分类 1、通用计算机 通用计算机是指为解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机。该机适用于一般的科学计算、学术研究、工程设计和数据处理等广泛用途，这类机器本身有较大的适用面。 2、专用计算机 专用计算机是指为适应某种特殊应用而设计的计算机，具有运行效率高、速度快、精度高等特点。一般用在过程控制中，如智能仪表、飞机的自动控制、导弹的导航系统等。 二、按照规模和处理能力分类 1、巨型计算机 运算速度快、存储容量大，价格相当昂贵，主要用于复杂、尖端的科学研究领域，特别是军事科学计算。 2、大/中型计算机 通用性能好、外部设备负载能力强、处理速度快。它有完善的指令系统，丰富的外部设备和功能齐全的软件系统，并允许多个用户同时使用。主要用于科学计算、数据处理或做网络服务器。 3、小型计算机 具有规模较小、结构简单、成本较低、操作简单、易于维护、与外部设备连接容易等特点。目前的小型机，如IBM AS/400，其性能已大大提高，主要用于事务处理。 二、按照规模和处理能力分类 4、微型计算机：简称微机 以运算器和控制器为核心，加上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口和系统总线，构成了体积小、结构紧凑、价格低但又具有一定功能的计算机。 单板机：所有器件制作在一块印刷线路板上。 单片机：将运算器、控制器、存储器和输入/输出接口集成在一块芯片中。 微型计算机系统：以微机为核心，再配以相应的外部设备、电源、辅助电路和控制微机工作的软件。 二、按照规模和处理能力分类 5、工作站 工作站是指为了某种特殊用途而将高性能的计算机系统、输入/输出设备与专用软件结合在一起的系统。 6、服务器 服务器是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备，一般分为文件服务器、打印服务器、计算服务器和通信服务器等。 目前，微型计算机与工作站、小型计算机乃至中、大型机之间的界限已经愈来愈模糊。 计算机分类 三、按系统结构分类 即Michael Flynn分类法： 计算机在执行程序过程中，有2种信息在流动。一种是计算机指令，它从存储器流入控制器，并变成整个计算机系统的控制信号。另一种是数据，从输入设备流入存储器，再流入执行部件如运算器，运算结果流入存储器或输出设备。 Flynn称前一种信息为“指令流”，后一种信息为“数据流”。因此根据指令流与数据流的不同组合，计算机系统结构分为以下4类。 三、按系统结构分类 1.2 计算机的系统组成 一、计算机系统组成 二、计算机硬件系统 三、计算机软件系统 一、计算机系统组成 一个完整的计算机系统，包括两大部分，即硬件系统和软件系统。 硬件系统是指构成计算机的物理设备，即由机械、光、电、磁等器件构成的具有计算、控制、存储、输入和输出功能的实体部件。如CPU、存储器、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、主机板、各种卡及整机中的主机、显示器、打印机、绘图仪、调制解调器等等，整机硬件也称“硬设备”。 软件系统则是指管理计算机软件和硬件资源、控制计算机运行的程序、命令、指令、数据等，软件系统就是程序系统，也称为“软设备”。 一、计算机系统组成 计算机是依靠硬件和软件的协同工作来执行一个具体任务。 硬件是计算机系统的物质基础，而软件又是硬件功能的扩充和完善。 任何软件都是建立在硬件基础上的，任何软件也离不开硬件的支持。 如果没有软件的支持，硬件的功能就不能得到充分的发挥。 一、计算机系统组成 一、计算机系统组成 冯·诺依曼（Von Neumann ）体系结构 1946年由美籍匈牙利数学家冯 · 诺伊曼提出 计算机的体系结构发生了许多变化，但Von Neumann提出的二进制、程序存储和程序控制，依然是普遍遵循的原则。 冯·诺依曼体系结构特点 1、采用二进制表示数据和指令； 2、采用存储程序即把编好的程序和原始数据预先存入计算机主存中，使计算机工作时能连续、自动、高速地从存储器中取出