(整理)计算机系统基础.

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第一章 计算机系统基础

重点：

计算机的发展

计算机系统组成及基本工作原理 计算机硬件系统的组成 计算机软件系统的组成 难点:

计算机的基本工作原理 1.1 计算机的发展

1.1.1世界上第一台计算机

ENIAC，5000次加法/秒，体重28吨，占地170m2，18800只电子管，1500个继电器，功率150KW。

计算机发展的4个时代 时代 第一代 第二代 第三代 第四代 年份 1946~1953 1954~1964 1965~1970 1971至今 电路 电子管 晶体管 集成电路 大、超大规模集成电路 特点 磁鼓、磁带 磁芯、磁盘 终端访问 个人计算机 1.1.2 当代的计算与计算机 一、计算的概念

手工计算时代，计算机计算时代，网络计算时代 二、计算机的计算模型

计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。

图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。 三、计算机的体系结构 1、冯·诺依曼结构

存储程序工作原理

计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。 2、非冯·诺依曼结构

非冯·诺依曼结构是一种由数据而不是由指令来驱动执行的体系结构 ? 数据流计算机 ? 归约计算机

? 基于面向对象程序设计语言的计算机

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? 智能计算机 非冯·诺依曼结构计算机的优点 ? 支持高度的并行操作 ? 与VLSI技术相适应 ? 有利于提高软件生产力 非冯·诺依曼结构计算机的缺点 ? 操作开销太大

? 不能有效利用以前冯氏计算机累积起来的丰富资源 1.1.3 未来新型计算机 ? 超导计算机 ? 量子计算机 ? 光子计算机 ? 生物计算机 ? 神经计算机

1.2 计算机系统组成及基本原理 1.2.1计算机系统的组成

运算器控制器主机只读存储器(ROM)内存储器随机存储器(RAM)硬件输入设备——键盘、鼠标、光笔、扫描仪外部设备输出设备——显示器、打印机、绘图仪外存储器——硬盘、软盘、光盘操作系统语言处理系统系统软件数据库管理系统系统服务程序软件文字处理软件信息管理软件中央处理器(CPU)应用软件图形软件各种程序包辅助设计软件计算机系统

1.2.2 计算机的基本工作原理

1、采用二进制的形式表示数据和指令 2、采用存储程序方式

3、计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备5大部件组成 1.2.3 指令和指令系统 1、指令

指令是能被计算机识别并执行的二进制代码 指令由操作码与操作数组成 2、指令系统

一台计算机所有指令的集合、称为该计算机的指令系统指令系统包括：数据传送指令、数据处理指令、程序控制指令、输入、输出指令、其他指令。 3、指令执行过程

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冯氏原理：人们预先编好程序，利用输入设备把程序输入内存，计算机在控制器控制下，从内存中逐条取出程序交运算器执行。把结果回送入内存、或由输出设备输出。

执行步骤：取指、分析、执行、计数器加1

1.3 计算机硬件系统的组成

从外观看，一台微机由主机和外部设备组成。在主机箱内有主机板、多功能卡、显示卡、硬软盘和驱动器等。 1.3.1 主板

主板是位于主机箱底部的一块大型印刷电路板，有CPU插槽/插座、内存插槽、局域总线的扩展总线、高速缓存、时钟和CMOS主板BIOS、软/硬盘、串口、并口等外设接口、控制芯片等。 1.3.2 CPU

1. 中央处理器CPU：

它执行对信息的处理与控制，是整个微型机的核心，它是一个大规模集成电路芯片。

CPU可分为：① 针脚式Socket ② 插卡式Slot 2. 微处理器MPU：

它是将CPU、时钟脉冲发生器和系统控制器集成在一片或多片大规模集成电路上而形成的一个独立器件。 3．CPU的基本结构

? 运算器与内部控制器 ? 控制逻辑单元 ? CPU内部总线 4．CPU的性能指标

CPU执行指令的速度即CPU每秒所能执行的指令条数 CPU的字长即CPU一次所能处理的数据的二进制位数 指令本身的功能强弱及复杂程度 1.3.3 存储器

微型机的存储器用来存放程序和数据，存储器容量的大小、存取数据速度的快慢将直接影响到微型机系统的性能。

随机存储器 RAM 只读存储器 ROM

可编程只读存储器 PROM 可改写只读存储器 EPROM

主存储器 （内 存）

存储器

外存储器

（辅助存储器）

软磁盘

磁盘存储器：

光盘存储器

硬磁盘

计算机运行时的程序和数据均放在RAM中，一旦掉电，其中的内容将全部

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