考研必备：计算机组成原理第1章 计算机系统概论

考研必备：计算机组成原理

第1章 计算机系统概论

2007.7.2

计算机组成原理

考研必备：计算机组成原理

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。2007.7.2

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本章要点：1. 2. 3. 4. 5. 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

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1.1 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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1.1.1 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。2007.7.2

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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、输出设备五大部分构成， 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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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。存储器

输入设备

运算器

输出设备

控制器

图1-1 冯· 诺依曼型计算机的基本结构2007.7.2

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1.1.2 计算机硬件组成半个世纪以来，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。

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1. 运算器在计算机中，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。

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运算逻辑单元 ALU

寄存器B

寄存器A

图1-2 运算器结构图

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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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2. 控制器控制器是计算机的控制中心。控制器作为CPU (中央处理器)的核心部件主要用来协调计算机的 工作，完成程序信息的处理和数据的输入/输出。 控制器的实现方法有两种，即组合逻辑方法和 微程序控制方法。组合逻辑方法的特点是以集成电 路来产生指令执行的微操作信号。具有程序执行的 速度快，控制单元的体积小等优点。近年来随着集 成电路技术的迅速发展，组合逻辑方法得到了广泛 的应用。

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微程序控制方法相对于组合逻辑方法来说设计 过程比较复杂，但并不像设计组合逻辑控制电路那 么烦琐、不规则，而是有一定规律可循，修改起来 也方便。尤其是可编程只读存储器的应用，为微程 序控制器的设 …… 此处隐藏：724字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……