计算机原理教案下载 概述

第一章概述一、 计算机系统的层次结构1．计算机硬件和计算机软件 中央处理器（CPU） 计算机主机控制器 只读存储器（ROM） 硬存储器可读可写存储器（RAM） 输入设备（如键盘、鼠标） 外部设备输出设备（如：显示器、打印机) 计算外部存储器（如：磁盘、磁带、CD）、机器操作系统系统汇编器、系统语言处理程序解释器、软件系统编译器、软件数据库管理系统（如FOXBASE）、诊断程序（如DIAGS）支持软件调试程序（如DEBUG）、编辑程序（如EDIT）、链接程序（如LINK）、网络通信系统应用软件（如WPS） 2．层次结构、硬件层次结构、数据模型、算法、用户程序、应用语言处理程序（解释、编译）作为软件资源、操作系统机器语言（指令系统）、微程序控制器、硬核、硬连线逻辑组件-1-虚拟机层次应用程序虚拟机高级语言虚拟机器汇编语言虚拟机操作系统虚拟机指令系统机器语言裸机（硬件）编译：将源程序的所有语句转成机器语言然后执行。解释：将源程序的一条语句转成机器语言执行，然后将下一条语句转成机器语言执行，直到结束。编译）作为软件资源，操作系统机器语言（指令系统），微程序控制器，硬核，硬连线逻辑组件-1-虚拟机层次结构应用程序虚拟机高级语言虚拟机汇编语言虚拟机操作系统虚拟机指令系统，机器语言裸机（硬件）编译：将源程序的所有语句转成机器语言，然后执行。解释：将源程序的一条语句转成机器语言执行，然后将下一条语句转成机器语言执行，直到结束。编译）作为软件资源，操作系统机器语言（指令系统），微程序控制器，硬核，硬连线逻辑组件-1-虚拟机层次结构应用程序虚拟机高级语言虚拟机汇编语言虚拟机操作系统虚拟机指令系统，机器语言裸机（硬件）编译：将源程序的所有语句转成机器语言，然后执行。解释：将源程序的一条语句转成机器语言执行，然后将下一条语句转成机器语言执行，直到结束。硬连线逻辑组件-1-虚拟机层次结构应用程序虚拟机高级语言虚拟机汇编语言虚拟机操作系统虚拟机指令系统机器语言裸机（硬件）编译：将源程序的所有语句转成机器语言计算机原理教案下载，然后执行。解释：将源程序的一条语句转成机器语言执行，然后将下一条语句转成机器语言执行，直到结束。硬连线逻辑组件-1-虚拟机层次结构应用程序虚拟机高级语言虚拟机汇编语言虚拟机操作系统虚拟机指令系统机器语言裸机（硬件）编译：将源程序的所有语句转成机器语言，然后执行。解释：将源程序的一条语句转成机器语言执行，然后将下一条语句转成机器语言执行，直到结束。

透明度：原本存在但从某个角度看来并不存在的事物或属性称为透明度。虚拟机：功能由软件实现的机器称为虚拟机。3. 硬件和软件是等效的。二、 冯？诺依曼（Von Neumann）型计算机 1. 计算机分为运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置五部分。计算机以运算器为中心，输入输出设备与存储器之间的数据传输必须通过运算器，各部分的操作和相互之间的连接必须由控制器控制。（指令流生成控制流，和控制流控制数据流) 运算器程序状态数据输入设备命令结果命令存储器输出设备结果请求命令地址命令控制器命令请求请求2.通过地址访问存储器。它是一个具有顺序线性寻址的一维空间，每个单元的位数是固定的。3、利用程序存储原理，将程序和数据放在同一个内存中。指令和数据被同等对待。指令和数据都可以送到运算器进行运算计算机原理教案下载，即在运算过程中可以修改由指令组成的程序。4、数据采用二进制编码，采用二进制运算。5、指令由操作码和地址码两部分组成。操作码指示指令的性质，地址码表示操作数-2-的位置。6、指令在内存中基本是按顺序执行的，指令计数器指示要执行的指令在内存中的地址。

附：计算机系统结构的改进1．串行算法改为并行算法，出现了向量计算机、并行计算机和多处理器。2、高级语言与机器语言的语义距离缩小，出现了面向高级语言的机器和直接执行高级语言的机器。3、硬件子系统适应操作系统和数据库管理系统软件，有面向操作系统的机器和数据库计算机。4、计算机系统由指令驱动向数据驱动、需求驱动转变，出现了数据流机和还原机。5、为了适应特定的应用环境，出现了各种专用计算机。6.为了获得高可靠性，开发了一台容错计算机。7.计算机系统的功能分散化、专业化，出现了各种分布式计算机。8、出现了兼容大规模和超大规模集成电路的计算机体系结构。9. 有处理非数字信息的智能计算机。三、 总线在计算机内部，CPU和内存通过总线连接。总线是一组用于连接计算机中多个组件的电线，以实现组件之间的信息交换。根据其任务，总线可分为三个层次： 1、片上总线是指芯片内部的总线。如CPU内部总线，它连接CPU内部的各种寄存器和算术逻辑运算组件。2. 系统总线是指CPU、主存、I/O（通过I/O接口）等主要部件之间的信息传输线。系统总线根据传输的信号不同，可分为地址总线、数据总线和控制总线。

. 3、通信总线用于连接计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。我们所说的总线一般是指系统总线。总线在传输数据格式上采用串行传输和并行传输两种方式。一次可以并行传输的数据位数定义为总线的数据路径宽度，单位时间内可以传输的数据量定义为总线的数据传输速率。完成一次总线传输操作所需的时间称为一个总线周期。根据总线可能的传输方向，总线可分为单向总线和双向总线。四、计算机性能指标 1、机器字长：CPU一次处理的最大二进制数就是机器字长。机器字长是指参与运算的数字的基本位数。它标志着计算的准确性。位数越多，精度越高，但硬件成本越高，因为它决定了寄存器、运算元件、数据总线等的位数。2.主存容量主存是CPU可以直接访问的内存。需要执行的程序和需要处理的数据都放在主存中。更大的主存容量可以运行更复杂的程序，可以存储大量的信息，可以使用更完整的软件支持环境。因此，计算机的大小' 处理能力在很大程度上取决于主存容量的大小。主存容量有两种表示法：字节数（如PC，640KB）和单位（字）数*位数（如64K*16）. 3.外部存储容量外部存储容量一般是指在线运行的计算机系统的外部存储容量。

4. 运行速度 (1) CPU 时钟频率 计算机的运行需要逐步执行，每个时钟周期完成一个步骤，因此时钟频率在很大程度上反映了 CPU 的运行速度。(2)平均每秒执行的指令数(ips) 因为各条指令的执行时间不等，所以这个描述比较粗略。一般一条指令可以实现一次定点加减运算，所以ips值大致相当于每秒可以完成的定点加减运算次数。⑶分别注明时间。5、配置的外围设备及其性能指标 6、系统软件配置五、电脑分类。1、从物理设备来看，它分为五代计算机：（1）第一代电子管计算机（2）第二代晶体管计算机（3）第三代集成电路计算机（4）第四代大规模集成电路计算机（5）第五代超大规模集成电路计算机（人工智能） 2、从计算机的大小上可分为：巨型、大型、中型、小型、微型计算机。3、从计算能力上可分为：4位、8位、16位、32位、64位电脑。4. Flynn 分类： 指令流：机器执行的指令序列。数据流：按指令 (1) 第一代电子管计算机 (2) 第二代晶体管计算机 (3) 第三代集成电路计算机 (4) 第四代大型集成电路计算机 (5) 第五代非常大型集成电路计算机（人工智能） 2、从计算机的大小上可分为：巨型、大型、中型、小型、微型计算机。3、从计算能力上可分为：4位、8位、16位、32位、64位电脑。4. Flynn 分类： 指令流：机器执行的指令序列。数据流：按指令 (1) 第一代电子管计算机 (2) 第二代晶体管计算机 (3) 第三代集成电路计算机 (4) 第四代大型集成电路计算机 (5) 第五代非常大型集成电路计算机（人工智能） 2、从计算机的大小上可分为：巨型、大型、中型、小型、微型计算机。3、从计算能力上可分为：4位、8位、16位、32位、64位电脑。4. Flynn 分类： 指令流：机器执行的指令序列。数据流：按指令 可分为：巨型、大型、中型、小型和微型计算机。3、从计算能力上可分为：4位、8位、16位、32位、64位电脑。4. Flynn 分类： 指令流：机器执行的指令序列。数据流：按指令 可分为：巨型、大型、中型、小型和微型计算机。3、从计算能力上可分为：4位、8位、16位、32位、64位电脑。4. Flynn 分类： 指令流：机器执行的指令序列。数据流：按指令