计算机的软件课件

1第一章 绪论1.4计算机的软件计算机的软件一、一、软件的件的组成与分成与分类计算机算机软件相件相对计算机硬件来算机硬件来说是看不是看不见，是，是计算机算机系系统中不可少的无形部件。主要有两大中不可少的无形部件。主要有两大类：系统软件系统软件：用来：用来简化程序化程序设计，简化使用方法，提化使用方法，提高高计算机的使用效率，算机的使用效率，发挥和和扩大大计算机的功能及用算机的功能及用途。它包括以下四途。它包括以下四类：各种服务性程序，如诊断程序、排错程序、练习程序等语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等操作系统数据库管理系统应用软件应用软件：用：用户利用利用计算机来解决某些算机来解决某些问题而而编制制的程序。的程序。1.4计算机的软件一、软件的组成与分类 2第一章 绪论1.4计算机的软件计算机的软件二、二、软件的件的发展演展演变编程程语言的言的发展展手编程序：机器语言程序，手工编译二进制码汇编程序：符号语言程序，汇编程序汇编高级程序：算法语言/高级语言，机器编译程序/解释程序系系统软件的件的发展展操作系统软件自动生成系统分布式系统软件中间件技术虚拟计算等1.4计算机的软件二、软件的发展演变 3第一章 绪论1.5计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构一、多一、多级计算机系算机系统 计算机不能算机不能简单地地认为是一种是一种电子子设备，而是一个十分复而是一个十分复杂的硬、的硬、软件件结合而成的整合而成的整体或智能体或智能设备，是一个复，是一个复杂系系统。它通常由。它通常由五个以上不同的五个以上不同的级组成，每一成，每一级都能都能进行程行程序序设计，如，如图所示。所示。1.5计算机系统的层次结构一、多级计算机系统 4第一章 绪论1.5计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构二、五二、五级计算机算机层次系次系统第一第一级是微程序是微程序设计级。这是一个是一个实在的硬在的硬件件级，它由机器硬件直接，它由机器硬件直接执行微指令。如果行微指令。如果某一个某一个应用程序直接用微指令来用程序直接用微指令来编写，那么写，那么可在可在这一一级上运行上运行应用程序。用程序。第二第二级是一般机器是一般机器级，也称，也称为机器机器语言言级，它由微程序解它由微程序解释机器指令系机器指令系统。这一一级也是也是硬件硬件级。第三第三级是操作系是操作系统级，它由操作系，它由操作系统程序程序实现。这些操作系些操作系统由机器指令和广由机器指令和广义指令指令组成，广成，广义指令是操作系指令是操作系统定定义和解和解释的的软件件指令，所以指令，所以这一一级也称也称为混合混合级。1.5计算机系统的层次结构二、五级计算机层次系统 5第一章 绪论1.5计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构第四第四级是是汇编语言言级，它，它给程序人程序人员提供一种提供一种符号形式符号形式语言，以减少程序言，以减少程序编写的复写的复杂性。性。这一一级由由汇编程序支持和程序支持和执行。如果行。如果应用程序采用程序采用用汇编语言言编写写时，则机器必机器必须要有要有这一一级的的功能；如果功能；如果应用程序不采用用程序不采用汇编语言言编写，写，则这一一级可以不要。可以不要。第五第五级是高是高级语言言级，它是面向用，它是面向用户的，的，为方方便用便用户编写写应用程序而用程序而设置的。置的。这一一级由各种由各种高高级语言言编译程序支持和程序支持和执行。行。1.5计算机系统的层次结构第四级是汇编语言级，它给程序人员提 6第一章 绪论1.5计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构三、三、软件与硬件件与硬件逻辑等价性等价性随着大随着大规模集成模集成电路技路技术的的发展和展和软件硬化的件硬化的趋势，计算机系算机系统的的软、硬件界限已、硬件界限已经变得模糊了得模糊了任何操作可以由任何操作可以由软件来件来实现也可以有硬件来也可以有硬件来实现（设计计算机系算机系统时，应考考虑各个方面的因素：各个方面的因素：u价格u速度u可靠性u存储容量u变更周期实体硬件机功能的体硬件机功能的扩大大固件的概念（功能上是固件的概念（功能上是软件，形件，形态上是硬件）上是硬件）1.5计算机系统的层次结构三、软件与硬件逻辑等价性 7第一章 绪论1.6计算机系统的主要技术指标计算机系统的主要技术指标u机器字长：运算器一次运行二进制位数u运算速度u描述一台计算机的运算速度的单位应该是每秒执行多少条指令如MIPS(Million Instructions Per Second)每秒执行百万条指令.u对于带有浮点运算的计算机系统，常用每秒百万个浮点操作MFLOPS（Million Floationg-point Operations Per Second）1.6计算机系统的主要技术指标机器字长：运算器一次运行二进制 8第一章 绪论1.6计算机系统的主要技术指标计算机系统的主要技术指标u机器容量:计算机的容量实际上是指机器内部主存储器的容量。u吞吐量:计算机系统的吞吐量是指计算机在单位时间内能处理的信息量。也就是流入、处理和流出系统的信息的速率。u响应时间:响应时间指从给定计算机输入到出现对应的输出之间的时间间隔。响应时间取决于用户输入的信息、系统特性以及在用户输入信息时系统正在处理的其他负载。1.6计算机系统的主要技术指标机器容量:计算机的容量实际上是 9第一章 绪论1.6计算机系统的主要技术指标计算机系统的主要技术指标举例例说明明在已知指令系在已知指令系统内部各内部各类指令的指令的执行行时间（Ti）情况下，）情况下，对机内运行的典型程序机内运行的典型程序进行行统计，找出各，找出各类机器指令的使用机器指令的使用频度度（fi）。才可）。才可计算出等效的指令算出等效的指令执行行时间（T）。）。显然，其等效的运算速度然，其等效的运算速度应为：1.6计算机系统的主要技术指标举例说明 10第一章 绪论举例说明举例说明指令名称指令名称参数参数传送指令传送指令 加、减加、减法指令法指令乘、除乘、除法指令法指令逻辑运逻辑运算指令算指令其他其他指令指令其他指令其他指令使用频度使用频度（）（）30302020101020202020执行时间执行时间（nsns）20020040040025002500300300250250举例说明指令名称参数传送指令加、减法指令乘、除法指令逻辑运算 11第一章 绪论举例说明举例说明于是于是这台机器的等效运算速度台机器的等效运算速度应为：=2*10 =2*106 6条条/秒秒=2MIPS=2MIPS举例说明于是这台机器的等效运算速度应为：12第一章 绪论第一章小结第一章小结计算机系算机系统的的 基本概念基本概念u构成：硬件和软件u层次结构计算机系算机系统的基本工作原理的基本工作原理计算机的基本算机的基本组成部分成部分u五大部件冯诺依曼型依曼型计算机特点算机特点u存储程序,自动执行 u以运算器为中心计算机算机发展特点展特点计算机系算机系统指指标第一章小结计算机系统的 基本概念 13第一章 绪论第一章小结第一章小结本章重点本章重点:u建立计算机系统整体概念u了解计算机系统基本概念u掌握冯诺依曼计算机模型以及计算机组成u理解计算机系统层次结构本章本章难点点:u计算机自动执行时控制器如何区分指令和数据第一章小结本章重点:14第一章 绪论作业作业P15,4、6举例例说明明计算机系算机系统运行运行过程程作业P15,4、6 15第一章 绪论计算机学院计算机学院 体系结构中心体系结构中心复习1、运算基础1、进位计数制-位置计数法 式中i 数位。m,n正整数。R基数。Ki第i位数码。计算机学院 体系结构中心复习1、运算基础1、进位计数制-位置 16第一章 绪论计算机学院计算机学院 体系结构中心体系结构中心复习1、运算基础 位置位置计数法数法(带权记数法数法)的数制均有以下几的数制均有以下几个主要特点：个主要特点：(1)数数码个数等于基数，最大数个数等于基数，最大数码比基数小比基数小1；(2)每个数每个数码都要乘以基数的都要乘以基数的幂次，而次，而该幂次是次是由每个数所在的位置决定的，即由每个数所在的位置决定的，即“位位权”，简称称权；(3)低位向高位的低位向高位的进位是位是“逢基数逢基数进1”计算机学院 体系结构中心复习1、运算基础 17复习1、运算基础2、进位计数制几种典型进制 进位计数制 基数 位权 如：10011101B 1234/1234D 572Q（O）2F0AH123.45=110221013100410-1510-2复习1、运算基础2、进位计数制几种典型进制 18第一章 绪论计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 体系结构中心体系结构中心复习1、运算基础3、二进制 计算机内部,采用二进制,因为:.容易实现 .算术四则运算规则简单 .可进行二值逻辑运算计算机科学与技术学院 体系结构中心复习1、运算基础3、二进制 194、各进制之间的转换举例（1）、任意进制数十进制数例：11001B=1241230220211100=25 325.7Q=38228158078-1 4F5.C2H=41621516151601216-1216-2（2）、十进制数任意进制数例：将十进制数25.625转换为二进制数。2 25 余数 整数 2 12 K0=1 0.6252=1.25 k-1=1 2 6 K1=0 0.252=0.5 k-2=0 2 3 K2=0 0.52=1 k-3=1 2 1 K3=1 0 K4=1故25.625对应的二进制数为11001.101B4、各进制之间的转换举例 20第一章 绪论复习1、运算基础（3）、二进制、八进制、十六进制之间的转换例：1100010.1101111B=142.674Q 1100010.1101111B=62.DEH 142.674Q=001100010.110111100B 4F5.C2H=010011110101.11000010B复习1、运算基础（3）、二进制、八进制、十六进制之间的转换 21复习2、基本逻辑电路逻辑函数：Y=F（A，B）（一）基本逻辑门电路（高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑“0”）复习2、基本逻辑电路 22第一章 绪论复习2、基本逻辑电路（二）三（二）三态门（三）（三）OC门复习2、基本逻辑电路（二）三态门 23第一章 绪论小结小结小结