计算机组成原理-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机组成原理,主讲教师：张 凯,授课班级：计算机,0931,200,9,20,10,年度第二学期,湛江师范学院基础教育学院计算机科学系,教师简介,主讲教师：张 凯,湖南师范大学计算机学院 硕士研究生,研究方向：嵌入式系统、网络工程技术,联系地址：教师楼,3,栋,203,室,手机号码：13590059258（或,18998712865,）,Email:,newwz2019126,QQ,：,25289000,教学资源网站：,221.4.246.180/zk,有关本门课程的介绍,微机原理与汇编语言,这门课程是计算机专业的必修课程，通常也称为,计算机组成原理,，,在升本考试、自学考试，甚至研究生入学考试中都是重要的考试科目,，这门课程联系的范围非常广泛，涉及到组成原理，体系结构，电路技术，汇编语言，程序设计基础，单片机原理，硬件接口技术等方面的知识，是计算机专业的核心课程之一。,湛江师范学院校本部每年招收专科升本科的入学考试明确,规定,计算机组成原理,为专业必考科目,。,校本部招收专升本考试科目为：,计算机组成原理、,C,语言程序设计、高等数学、英语邓小平理论,。（计算机专业招收约,50,人，去年我校计算机专业，两个班考上,30,多人）,有关本课程教材的介绍,该教材就是校本部招收本科生的考试教材（白中英,-,第三版）,，根据我多年来对校本部招生考试试卷的分析和理解，每年都指导了一批学生参加升本考试，基本上大部分的考点都能估测到，另有些考点不在本书中，上课的时候会补充进来，希望大家注意上课的时候老师的板书，做好相关的笔记。,特别是老师的课件中出现，而书本上没有的知识点,。,本学期以老师的课件为主，教材为辅。,该教材难度适中，符合教学大纲的要求。希望同学们能自己主动地复习一下课本，另外在上课之前动手做一做课后练习，上课时再听老师讲解，能事半功倍。,作业上交,本学期,采用计算机网络交作业,的方式，以适应现代教育无纸化的发展趋势。,同学们用,Word,文档做作业，作业文件名要统一用“,计算机,093101,第,X,次作业,”为文件名，压缩后上交到老师的教学资源网站：,221.4.246.180/zk,作为平时成绩。,平时成绩占期末考试成绩的,20%,。,对计算机专业研究方向的思考,普通的拳法在高手施展开来，也是虎虎生风。基于这个道理，选择任何一种技能，持之以恒地努力，练到一定的高度层次，普通的技能也能成为特长。,计算机专业包括：,程序设计、网络工程、图形图像处理、数据库开发、电子商务、通信工程、多媒体技术、计算机管理与维修,等方面。将来你毕业走出学校，你志向从事哪个方面的工作呢？,请同学们根据自己的实际情况，仔细思考后，为自己的发展进行定位，这是学习计算机专业非常重要的一件事情，也是同学们将来毕业后从事职业生存的方式。不必急着回答，这个问题的答案需要仔细的思考，或许还有机会的出现才能感悟。,本学期教材的主要内容,第一章 计算机系统概述,第二章 运算方法和运算器,第三章 内部存储器,第四章 指令系统,第五章 中央处理机,第六章 总线系统,第七章 外围设备,第八章 输入输出系统,第九章 操作系统支持,第十章 安腾高性能处理机体系结构,重点授课内容,理解阅读内容,第一章 计算机系统结构概述,本章的重点与难点：,冯,-,诺依曼（,Neumann,）计算机体系结构,（,1,）,基本原理,（,2,）,组成,（,3,）,特点,一、,Neumann,计算机体系的确立,人类使用工具的进步机械工具棍子、机器（四肢）测试工具各种仪器声纳（五官）计算工具手指、石头、贝壳、算盘 计算机（电脑）。,计算器的发展手工时代机械时代电子时代,思考：,计算机又称为,“,电脑”，具有十分强大的能力，那“电脑”会像美国科幻大片里的情景，电脑取代人类统治世界吗？为什么？,接上页,Neumann,体系结构的基本原理美籍科学家冯,诺依曼提出以,二进制原理,和,程序存储控制原理,为核心的通用数字电子计算机体系结构原理。,（一）二进制原理,（,1,）通常所见的是十进制原理。（,2,）二进制在计算机中运用是因为电子元器件只有开（高电平）和关（低电平）两种状态，所以可以用,1,和,0,来表示。,接上页,（二）程序存储控制原理,基本思想：计算机要完成自动解题任务，必须把事先设计的，用以描述计算机解题过程的程序和数据记住，然后再按照程序规定的步骤控制计算机的工作过程。,注意：这两个基本原理是第一章非常重要的知识点。,正确评价冯诺依曼的贡献,John Louis von Neumann,（,1903-1957）,冯诺依曼,是大名鼎鼎、成就卓著的科学家。他在现代数学、量子物理学、逻辑学、气象学、军事学、经济学、决策论、博弈论以及计算机等学科做出了重大贡献。,计算机的五大功能和特点,1,、计算机的五大功能,（,1),输入输出（,I/O,）功能,（,2),记忆功能,（,3),计算功能,（,4),逻辑判断功能,（,5),自我控制能力,2,、,Neumann,计算机的特点计算过程自动化，有记忆功能，速度快，精确度高。,Neumann,计算机的基本组成（重点）,I/O,设备,包括：打印机、显示器、键盘鼠标、扫描仪、光电笔、触摸屏、条形码阅读器等。,中央处理部件（,CPU,）,包括：运算器、控制器、寄存器,存储器,包括：内存储器小快贵，半导体器件 外存储器大慢便宜，磁材料器件特点：（,1,）可擦写可覆盖；（,2,）线性地址 （,3,）,容量、价格、存取速度,三大指标。,体系结构图,Neumann,计算机是,以,CPU,为中心,的体系结构。,输入设备,控制器,运算器,存储器,输出设备,CPU,特别提醒（重点）,问：,Neumann,计算机的基本原理？它由哪几部分组成？,答（,1,）二进制原理和程序存储控制原理,。（,2,）,Neumann,计算机由五大部分组成，分别是运算器、控制器、输入设备、输出设备、存储器。,问：,Neumann,计算机各组成部分的基本特点？并画出其体系结构图。,答（,1,）,运算器是用来分析和处理数据的；控制器是用来协调控制软硬件资源的；输入输出设备是用来输入数据和输出结果的；存储器是用来存储数据和程序的。（,2,）体系结构图,(,略,),二、,Neumann,计算机工作过程,什么叫程序？什么叫指令？,a+|b|=,程序流程图的绘制，是学习计算机编程的基础功夫，但大多初学者偷懒，不愿画图，不能做好编程前重要的准备工作，因此，大多数的程序设计学习者都只能停留在水平比较低的入门阶段。,a+b,当,b =0,时,a b,当,b=0,yes,no,a-b,a+b,结束,输出,存数,表明已知条件,表明判断条件,三、计算机系统组成,计算机的软件和硬件硬件就是看得见摸得着的实体人的躯体软件就是摸不着，但必不可少，对硬件起支撑作用的部分。人的灵魂,所以，一个完整的计算机系统应当包括两个部分：,硬件部分,与,软件部分,。,计算机系统的组成结构图如下页所示：,计算机系统的基本结构,计算机系统,硬件系统,软件系统,输出设备,输入设备,存储器,控制器,运算器,应用软件,系统软件,工具软件,中央处理单元（,CPU,）,I/O,设备,接上页,软件：,操作系统,MS-DOS UC-DOS CC-DOS,WINDOWS,系列,UNIX LINUX,用户服务,数据库系统软件,事务处理软件,程序设计软件,系统维护,杀毒软件,PC,Tools,计算机的基本组成,运算器,和,控制器,合起来统称为,中央处理单元,，简称,CPU,。,输入设备和输出设备统称为,I/O,设备,输入设备：键盘、鼠标、扫描仪等输出设备：显示器、打印机等,存储器：包括内存储器和外存储器内存：即内存条，有,DR,和,DDR,两种外存：即硬盘、软盘、光盘等。其他：,MP3/MP4/MP5/U,盘,/,移动硬盘,思考：如何选购,MP3/MP4/MP5/U,盘这种数码设备？,IBM,PC,系统结构,CPU,是整个计算机的核心部件，,CPU,的发展带动着计算机产业的发展。,IBM,公司，著名的美国计算机产商，在业界有“蓝色巨人”之称，其生产的机器通常是一系列的。,Intel,公司，主要以生产,CPU,著称，此外还有,AMD,、,VIA(,威盛,),、“,中国芯,”等,CPU,芯片。,Intel 8086/8088 (8,位机,),学习机，游戏机,Intel 80286 (16,位机,),对,8086,的改进,Intel 80386/486/586 (32,位机,)Pentium,奔腾,应用,1,：正确选购数码设备,信任品牌比如：选购,MP3/MP4,等数码器材，市场上主流的品牌有昂达、台电、爱国者、苹果等。,衡量性价比在选购,MP3/MP4,等数码器材时，,2G,、,4G,和,8G,的容量性价比会比较高。,根据实际应用需求比如：练习听力的同学选购,MP3,即可，需要视频互动学习的同学选购,MP4,比较好。另外，国产品牌价位会适中一些，进口品牌价格普遍较高。,一定要购买原装行货正品。,应用,2,：学会配置一台计算机,计算机系统包括,硬件系统和软件系统,，在配置计算机时要考虑这两个方面。,硬件系统包括：,主机和外设。,我们主要是要,根据实际应用来合理配置计算机,。,硬件系统主要包括：,CPU,、主板、内存、硬盘、光驱、显示器、显卡、声卡、机箱电源、键盘鼠标、音箱耳麦、网络设备、外部设备（打印机、扫描仪或根据具体情况配置设备）。,软件系统主要包括：,WINDOWS,操作系统、,OFFICE,办公软件、杀毒软件、其他应用软件（音乐视频聊天）,例,1,：为一个家庭用户配置计算机,CPU,Intel E5300,（盒）,键盘鼠标,星宇泉键鼠套装,主板,技嘉,G41M-ESL,音箱耳麦,漫步者,2.1,低音炮,声籁原装耳麦,内存,金士顿,/,宇瞻,2G/800M,网络设备,自带千兆以太网卡,TP-LINK4,口路由器,/8,口交换机,硬盘,希捷,320G/,串,外部设备,打印机、扫描仪、,800W,像素摄像头,光驱,SONY 24X,刻录机,软件系统,WINXP,操作系统,OFFICE2019,瑞星杀毒软件,其他（音频视频聊天）应用软件,显卡,七彩虹,/,影驰,/,小影霸,9600GSO/512M,显示器,AOC,（冠捷）,19,寸,声卡,主板自带,机箱电源,星宇泉原装机箱电源,合计：,4000,元左右,例,2,：为一个学生用户配置计算机,CPU,Intel E5300,（盒）,键盘鼠标,星宇泉键鼠套装,主板,技嘉,G41M-ESL,音箱耳麦,声籁游戏耳麦,内存,金士顿,2G/800M,网络设备,自带,100,兆以太网卡,硬盘,希捷,250G/,串口,外部设备,800W,像素摄像头,光驱,SONY 18X DVD,软件系统,WINXP,操作系统,OFFICE2019,瑞星杀毒软件,其他（音频视频聊天）应用软件,显卡,主板自带,ATI 4500,高性能图形显卡,显示器,AOC,（冠捷）,19,寸,声卡,主板自带,机箱电源,星宇泉原装机箱电源,合计：,2800,元左右,四、计算机技术的发展与趋势,电子元器件的进步电子管晶体管中小规模的集成电路大规模超大规模的集成电路,体系结构的发展以,CPU,为中心的体系结构 向 以存储器为中心的体系结构发展。（如下页图形所示）,高效率、开放性、多媒体、智能化、网络化简称为“,高、开、多、智、网,”。,计算机体系结构的发展,以,CPU,为中心的体系结构,以存储器为中心的体系结构,CPU,I/O,主存储器,I/O,输入设备,控制器,运算器,存储器,输出设备,CPU,存储器,此处为关键，,DMA,计算机系统多级层次结构,计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由：微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级 组成。,高级语言级,汇编语言级,操作系统级,一般机器级,微程序设计级,1,级,2,级,3,级,4,级,5,级,每一级上都能进