电子数字计算机 计算机性能 计算机硬件 计算机软件 多级层次结构 第一章 计算机系统概论 电子数字计算机 计算机性能 计算机硬件 计算机软件 多级层次结构
教学要求 重点和难点 电子数字计算机的基本定义 计算机的性能指标 计算机的硬件构成及部件基本功能 计算机软件分类及软件发展 计算机系统的层次结构
主要内容 计算机的分类 计算机的发展简史 计算机的硬件 计算机的软件 计算机系统的层次结构
主要内容 计算机的分类 计算机的发展简史 计算机的硬件 计算机的软件 计算机系统的层次结构
计算机的定义 计算机系统是一个由硬件系统和软件系统组成的复杂的自动化设备 电子设备 自动执行 硬件+软件
计算机的分类 计算机 机械 电子 数字 模拟 大型机 服务器 工作站 微型机 巨型机 通用 专用 单片机
主要内容 计算机的分类 计算机的发展简史 计算机的硬件 计算机的软件 计算机系统的层次结构
计算机的发展简史 计算机的五代变化 半导体存储器的发展 微处理器的发展 计算机的性能指标
计算机的五代变化 1946-1957 电子管计算机 数据处理机出现 1958-1964 晶体管计算机 工业控制机出现 1946-1957 电子管计算机 数据处理机出现 1958-1964 晶体管计算机 工业控制机出现 1965-1971 中小规模集成电路计算机 小型计算机出现 1972-1990 大规模和超大规模集成电路计算机 微型计算机出现 1991至今 巨大规模集成电路计算机 单片计算机出现
计算机的发展简史 半导体存储器的发展 20世纪50-60年代 磁芯存储器 20世纪70年代 半导体存储器 20世纪50-60年代 磁芯存储器 20世纪70年代 半导体存储器 70年代开始 单芯片1KB 4KB 16KB 64KB 256KB 1MB 16MB 64MB 256MB 1GB
计算机的发展简史 微处理器的发展 20世纪70年代 4004 微处理器诞生 20世纪80年代 32位微处理器出现 20世纪90年代 64位微处理器出现 21世纪 64位微处理器应用广泛
计算机的性能指标 存储器带宽 吞吐量 主频/时钟周期 响应时间 CPU执行时间 利用率 CPI 处理机字长 MIPS 总线宽度 MFLOPS 存储器容量
主要内容 计算机的分类 计算机的发展简史 计算机的硬件 计算机的软件 计算机系统的层次结构
计算机的硬件 硬件组成要素 运算器 存储器 控制器 适配器与输入输出设备
硬件组成要素 存储器 运算器 控制器 适配器 输入 设备 输出 系 统 总 线
硬件组成要素 存储器 运算器 控制器 适配器 输入 设备 输出 系 统 总 线 CPU
硬件组成要素 存储器 运算器 控制器 适配器 输入 设备 输出 系 统 总 线 CPU
运算器 进行算术和逻辑运算，即用于信息加工的部件 由ALU、累加器、暂存器等构成 性能参数 精度：能并行处理的代码位数 速度：每秒运行的次数 暂存器B 累加器A
硬件组成要素 存储器 运算器 控制器 适配器 输入 设备 输出 系 统 总 线 CPU
存储器 数据部件 存储体 地址部件 控 制 逻 辑 DB AB 存储单元 地址 1 2 3 4 … m
存储器 “记忆”部件，用以保存程序及数据 由存储体、数据部件、地址部件及控制逻辑组成 按照给定的地址寻找存储单元 主要性能指标 存储容量：以KB、MB或GB为单位 速度：存取时间、存储周期、数据传输率等 内存储器、外存储器
硬件组成要素 存储器 运算器 控制器 适配器 输入 设备 输出 系 统 总 线 CPU
控制器 控制计算机各部件按照要求协调工作 程序和指令 指令的形式： 冯·诺依曼计算机体系结构 哈弗结构：指令和数据存储器独立分设 指令系统：衡量计算机性能的重要标志 操作码（OP） 地址码（ADDR）
冯·诺依曼计算机体系结构 采用二进制形式表示数据和指令 存储程序并按地址顺序执行 由五大部件组成硬件系统，并规定了它们各自的功能 组成框图之一如下所示
计算机系统基本组成框图 外围设备 CPU 输入 设备 输出 存储器 运算器 控制器
控制器 控制器的基本任务 指令流和数据流 解释并执行指令 指令周期 数据字长 数据字、指令字 指令流、数据流 去往执行部件 取指周期 执行周期 指令流和数据流 数据字长 数据字、指令字 指令流、数据流 去往执行部件 机器指令（来自存储器） 微命令产生部件 指令部件 状态 时序 部件
硬件组成要素 存储器 运算器 控制器 适配器 输入 设备 输出 系 统 总 线 CPU
适配器与输入输出设备 输入设备的定义及其作用 输出设备的定义及其作用 适配器的作用 总线 系统总线 外围总线
主要内容 计算机的分类 计算机的发展简史 计算机的硬件 计算机的软件 计算机系统的层次结构
计算机的软件 软件定义 软件分类 软件的发展演变 系统程序：简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大功能和用途。 应用程序：用户利用计算机来解决某些具体问题而编制的程序。 软件的发展演变 编程语言的发展 系统软件的发展
主要内容 计算机的分类 计算机的发展简史 计算机的硬件 计算机的软件 计算机系统的层次结构
计算机系统的层次结构 多级组成的计算机系统 微程序设计级或逻辑电路级 一般机器级 操作系统级 汇编语言级 高级语言级 编译程序 高级语言级 汇编程序 操作系统 微程序 直接执行 5级 4级 3级 2级 1级
计算机系统的层次结构 软件与硬件的逻辑等价性 同一功能既可以用硬件实现,也可以用软件实现 具体实现方案取决以下因素 价格 速度 可靠性 存储容量 变更周期 固件：软件思想，硬件实现(用可编程逻辑器件)
本章小结 计算机系统的基本概念 计算机的分类及性能指标 计算机硬件构成及基本功能 计算机软件及其发展演变 计算机系统的多级层次结构