计算机组成原理与汇编语言程序设计ppt培训课件

《计算机组成原理与汇编语言程序设计ppt培训课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理与汇编语言程序设计ppt培训课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、计算机组成原理与汇编语言程序设计,第1章 绪论 第2章 计算机中的信息表示 第3章 CPU原理 第4章 典型CPU及指令系统举例 第5章 汇编语言程序设计 第6章 存储系统 第7章 主机与外部设备的信息交换 第8章 输入/输出设备 第9章 计算机硬件系统示例,第1章 绪论,第1章 绪论,学习目标 掌握存储程序工作方式，计算机的基本组成与各部件的基本功能，信息的数字化表示方法。 初步掌握计算机硬件系统的典型结构，计算机软件系统的主要内容。 理解用层次结构描述硬件、软件系统的关系。 理解应用计算机解题的过程与几个层次。 理解计算机的特点，掌握其主要性能指标的含义。,1.1 计算机的基本概念,计算机

2、：是一种能够存储程序，能够自动连续地执行程序，对各种数字化信息进行算术运算或逻辑运算的快速工具。 运算分为：算术运算和逻辑运算两大类。 计算机采用存储程序工作方式。冯诺依曼计算机的核心思想： 采用二进制代码表示数据和指令 采用存储程序工作方式，即事先编制程序，实现存储程序，自动连续地执行程序。 由存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备等五大部件组成计算机硬件系统。,ENIAC是世界上第一台电子计算机，它在1946年诞生于美国宾夕法尼亚的费城大学。ENIAC共使用了18800个真空管，重达30吨，占地面积1500平方英尺，每当这个庞然大物工作时都至少需要200KW电力。ENICA的主频为0.

3、1MHz，但这对于完成它的本职工作计算弹道轨迹，已经富富有余。,为了指示计算，ENIAC用了6000多个开关和配线盘。每当进行不同的计算时，科学家们就要切换开关和改变配线（那时科学家看来是个体力活）。后来美国数学家冯诺依曼提出了解决之道，这就是“程序存储方式”。通俗地说“程序存储方式”是把原来通过切换开关和改变配线来控制的运算步骤，以程序方式预先存放在计算机中，然后让其自动计算。在以后的日子中，计算机的发展正是沿着“程序存储方式”这一光辉道路前进的。,1.1 计算机的基本概念,1.1.1 存储程序工作方式事先编制程序 事先存储程序自动、连续地执行程序,（现在编程时，通常合二为一）,（可以进行断

4、点设置，分段调试、执行程序）,1.1 计算机的基本概念,1.1.1 存储程序工作方式冯诺依曼的工作方式被称为控制流驱动方式。 （按照指令的执行序列依次读取指令，根据指令所含的控制信息调用数据，进行运算处理。）在这一过程中，逐步发出的控制信息成为一种控制信息流，简称控制流，而依次处理的数据信息则成为一种数据信息流，简称数据流。控制流驱动数据流。,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示计算机中的信息可以分为控制信息、数据信息。控制信息流：随着程序的逐步执行，依次取出的指令代码序列，以及在此基础上产生的微命令等，就成为控制信息流。它们是控制计算机工作的有关信息。数据信息流：依据指令要

5、求依次取出的数据，以及运算处理的结果等，成为数据信息流。它们是计算机加工处理的对象。,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示计算机中的信息可以分为控制信息、数据信息。计算机中的数据可以分为数值型数据和非数值型数据。数值型：有大小、正负之分。非数值型：字符、文字、图象、声音等一类的信息，以及条件、命令、状态一类的逻辑信息。,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示计算机：全名叫电子式数字计算机 电子式：计算机的主要部件是电子电路构成。计算机内传 送和处理的信号是电子信号。 数 字：计算机中的信息（控制流、数据流）都采用数字化表示方法。它有两层含义：计算机中的各种信息

6、用数字代码表示用数字型电信号表示数字代码,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示计算机中的各种信息用数字代码表示 用二进制数字代码表示数值的大小1 1 0 0 1负数 表示 - 9 用数字编码表示中、西文字符01000001 表示A ASCII码 4101000010 表示B ASCII码 42 用数字代码表示图像例：用1表示一个亮点，用0表示一个暗点,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示计算机中的各种信息用数字代码表示 用数字代码表示机器指令按照事先约定的指令格式，每条指令用一组数字代码表示。例：0001 表示相加 ADD 用数字代码表示设备的状态 例：00

7、 表示设备空闲01 表示设备忙,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 用数字型电信号表示数字代码电信号分两类：模拟信号和数字信号 模拟信号：用某些参量去模拟信息，例如用电信号的幅值去模拟数值的大小，所以称为模拟信号、模拟量。许多物理量如压力、温度等，需要先通过传感器变为模拟信号，在转换为数字信号，才可以用计算机处理。 数字信号：它的单个数字信号仅取有限的几种状态，一般只取两种状态，如高电平或低电平、有脉冲或无脉冲，可用数字代码1或0来表示，称为二值逻辑。数字信号有两种形式：电平信号和脉冲信号。 信息数字化的含义：用数字代码表示各种信息，用数字信号表示数字代码,1.1 计算机的

8、基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 采用数字化方法表示信息的优点：(1) 抗干扰能力强，可靠性高EIA RS-232C的电器特性规定 逻辑“0”的电平电压是a、小于 -15V b、小于 -3V c、大于 +15V d、大于 +3V正确答案 d “0”的电平电压是（+3V +15V）“1”的电平电压是（-3V -15V）(2) 在表示数值时可以获得很宽的表示范围以及很高的精度理论上无限制，取决于硬件代价。,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 采用数字化方法表示信息的优点：(3) 信息可存储、传送也比较容易实现在物理实现上只需要取两种可能的极端状态来表示0或1 如：开/关、

9、晶体管导通/截止、电容上有电荷/无电荷、磁性材料的正向磁饱/反向磁饱、磁化状态的变/不变。存储信息：可用双稳态触发器来存储或利用电容上存储电荷 (4) 可表示的信息类型、范围广泛 (5) 能用逻辑代数等数字逻辑技术进行信息处理几种逻辑单元（与、或、非门）,1.2 计算机系统的硬、软组成,计算机系统,硬件,软件,运算器 控制器 存储器 （高速缓存、主存储器、外存储器） 输入设备 （如：键盘、鼠标、扫描仪等） 输出设备 （如：打印机等）,中央处理器CPU,主机,系统软件（操作系统、编译、解释程序）,应用软件,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.1 计算机硬件系统 1、CPU CPU （Cent

10、ral Processing Unit）即中央处理器，是硬件系统的核心部件，负责读取并执行指令。在CPU内部有程序计数器PC（program Counter）存放当前指令所在存储单元的地址。就象一个指针，指引程序的执行顺序顺序执行：PC+1转移：PC值为转移地址 运算器：进行指定的算术或逻辑运算，结果送回主存储器或暂存在CPU内的寄存器中。 控制器：控制整个系统工作。,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.1 计算机硬件系统 2、主存储器用半导体存储器构成，工作速度较高，有一定的存储容量。用来存入需要执行的程序及需要处理的数据，能由CPU直接读出和写入。划分为许多单元，通常每个单元存入8位，

11、称为一个字节。每个单元都有一个相应的编号，称为地址。,20000H,0 1 0 0 0 0 0 1,地址码,程序或数据,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.1 计算机硬件系统 3、外存储器 用来存放那些需要联机存放，但暂不执行的程序和数据，当需要运行它们时再由外存调入主存。容量大，速度要求比主存低。按照文件进行组织，一个文件常分解为若干数据块。主存储器按地址存放或读取内容外存储器以数据块为单位进行读写,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.1 计算机硬件系统 4、输入/输出设备 计算机系统大多配备了键盘、鼠标、显示器、打印机等常规输入/输出设备，有的系统还配备了图形及声音输入设备。输入设

12、备用来将计算机外部的信息输入计算机。输出设备将计算机的处理结果以我们能看得懂的形式输出。显示器被称为软拷贝设备。（关机后显示信息将丢失）打印机被称为硬拷贝设备。（信息打印后可长期保存）,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.1 计算机硬件系统 5、总线 总线：是指一组能为多个部件分时共享的信息传输线。将CPU、主存、多台I/O设备连接成整机系统。分时共享（某一时刻只能有一个部件或设备向总线发送数据，但总线上的数据可以同时向几个部件发送。）系统总线可以分为三组：地址总线、数据总线、控制总线。,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.1 计算机硬件系统 常见计算机硬件系统结构,系统总线,CPU,

13、主存,I/O设备,接口,I/O设备,接口,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.1 计算机硬件系统 6、接口 在系统总线与I/O设备之间设置一些逻辑部件，约定它们之间的界面，这种逻辑部件叫做I/O接口。（在微型计算机中有称为适配卡，使标准的系统总线与各种类型的设备相连接。）在实际工作中常常需要我们去设计各类接口，大家应当注意学习有关的知识和方法。,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.2 计算机软件系统软件就是程序，它规定着计算机如何去完成某个任务，是某种算法的体现。系统软件 （一组使计算机良好运行而编制的基础软件，是计算机系统的一部分）1、操作系统：负责管理和控制计算机系统硬、软资源及运

14、行的程序，它合理地组织计算机的工作流程，是用户与计算机之间的接口，为用户提供软件开发环境和运行环境。如：WINDOWS、Netware、Unix、linux等）,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.2 计算机软件系统2、编译、解释程序 机器语言：机器内部使用、用数字代码表示的指令代码，面向某一特定的机型。可有硬件直接识别并执行。汇编语言：是一种用符号表示的，面向某一特定机型的程序设计语言，它的指令语句与机器指令一一对应。高级程序设计语言：是面向用户与特定机器属性想分离的程序设计语言，具有通用性。语言的处理方式有两种类型：解释、编译。,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.2 计算机软件系

15、统2、编译、解释程序 解释方式是边解释边执行，如BASIC语言，支持人机对话方式的程序设计，可以边执行边修改，所需主存空间较小，但执行速度较慢。编译方式是将源程序代码输入计算机后，先启动执行相应的编译程序，将源程序全部翻译成机器语言的指令序列，称为目标程序（目标代码），执行时，计算机将直接执行目标程序，不再需要源程序与翻译程序。执行速度快。汇编和反汇编、编译和反编译将一种程序设计语言的源程序转换为不同机器语言的目标程序，需要不同的编译程序或解释程序。（在Pentium上与在Alpha上使用需要使用不同的C语言的编译程序。）,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.2 计算机软件系统 3、各种软

16、件平台为了方便用户，常将在开发及运行过程中所需的各种软件集成为一个综合的软件系统，称之为软件平台。数据库管理系统、多媒体制作平台、中文处理软件平台等应用软件用户在各自应用领域中为解决各类问题而编写的程序。是直接面向用户需要的一类软件。科学计算类、工程设计类、数据处理类、信息管理类、自动控制类等。,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.2 计算机软件系统从功能角度而言，系统软件是负责系统调度管理，提供系统开发环境和运行环境，向用户提供各种服务的一类软件；而应用软件是用户在各自应用领域中为解决各类问题所编写的程序。从配置角度而言，系统软件是用户购置的系统资源之一，而应用软件是用户自身开发的，直接面向应用需要的程序。,1.2 计算机系统的硬、软组成,1.2.3 系统组成的层次结构计算机系统是相当复杂的，所以我们在分析、设计、开发时往往采用层次结构的观点和方法，也就是将系统分成若干层（级），逐级地构建、分析、设计。用户程序语言处理程序及各种软件资源操作系统机器语言（指令系统）指令微操作级数字逻辑电路硬、软组成的层次结构模型,