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1、计算机组成原理计算机组成原理主讲：张凯主讲：张凯数学与计算机科学系数学与计算机科学系20072008学年度学年度计算机组成原理3任课教师任课教师q张凯张凯q数学与计算机科学系数学与计算机科学系q主讲计算机组成原理汇编语言主讲计算机组成原理汇编语言计算机网络计算机应用基础计算机网络计算机应用基础Auto-CADAuto-CAD技术技术多媒体课件制作多媒体课件制作q联系地址：教师楼一栋联系地址：教师楼一栋105105室室q手机：手机： qEmail: Email: q教学资源网站：教学资源网站：计算机组成原理3有关本门课程的介绍有关本门课程的介绍计算机组成原理计算机组成原理这门课程是计算机专业必修
2、的这门课程是计算机专业必修的核心课程，在升本考试、自学考试，甚至研究生入核心课程，在升本考试、自学考试，甚至研究生入学考试中都是必考科目，它联系的范围非常广泛，学考试中都是必考科目，它联系的范围非常广泛，涉及到电子电路，汇编语言，程序设计，单片机接涉及到电子电路，汇编语言，程序设计，单片机接口技术等方面，是学习计算机的基础课程。口技术等方面，是学习计算机的基础课程。湛江师范学院校本部招收专科升本科的入学考试明湛江师范学院校本部招收专科升本科的入学考试明确规定确规定组成原理组成原理为考试科目。为考试科目。计算机组成原理3有关教材的介绍有关教材的介绍o该教材就是校本部招收本科生的考试教材，根据该教
3、材就是校本部招收本科生的考试教材，根据我五年来的分析和观察，我五年来的分析和观察，80的考点都能估中，的考点都能估中，另有另有20%的考点不在本书中，上课的时候会补的考点不在本书中，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，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。做好相关的笔记。o该教材该教材每章后的练习题每章后的练习题比较好，难度适中，符合比较好，难度适中，符合教学大纲的要求。希望同学们能自己主动地在上教学大纲的要求。希望同学们能自己主动地在上课之前动手做一做，上课时再听老师讲解。课之前动手做一做，上课时再听老师讲解。计算机组成原理3第一章第一章 计算机系统结
4、构概述计算机系统结构概述重点与考点：重点与考点：1、冯、冯-诺依曼计算机体系结构诺依曼计算机体系结构（原理、组成、特点）（原理、组成、特点）2、进制运算与转换、进制运算与转换（二进制、十进制、八进制、十六进制、模（二进制、十进制、八进制、十六进制、模运算）运算）3、机器数与编码、机器数与编码（原码、反码、补码和移码、特别是求（原码、反码、补码和移码、特别是求Y的补码运算）的补码运算）计算机组成原理3第二章第二章 存储系统存储系统重点与考点：重点与考点： 1、分级存储体系结构、分级存储体系结构（三级存储体系机构、局部访问性原理、（三级存储体系机构、局部访问性原理、虚拟存储器）虚拟存储器）2、主存
5、储器、主存储器3、Cache存储器存储器4、辅助存储器中的运算、辅助存储器中的运算（密度、容量、寻址时间、数据传输率）（密度、容量、寻址时间、数据传输率）5、硬盘的寻址、硬盘的寻址计算机组成原理3第三章第三章 输入输出及其控制输入输出及其控制重点与考点：重点与考点：1、外部设备的基本工作原理、外部设备的基本工作原理（打印机和显示器的工作原理）（打印机和显示器的工作原理）2、四种传输控制方式、四种传输控制方式（直接传送控制、中断控制、（直接传送控制、中断控制、DMA控制、控制、通道控制）通道控制）3、接口技术、接口技术（多端口传输技术）（多端口传输技术）计算机组成原理3第四章第四章 总线系统总线
6、系统重点与考点：重点与考点：1、总线的分类、总线的分类（地址总线、数据总线、控制总线）（地址总线、数据总线、控制总线）2、几种系统总线标准、几种系统总线标准（ISA总线、总线、EISA总线、总线、PCI总线、总线、AGP）3、几种设备总线标准、几种设备总线标准（串口、（串口、IDE、SCSI、USB、IEEE1394）计算机组成原理3第五章第五章 CPUCPU处理器处理器重点与考点：重点与考点： 1、 汇编语言汇编语言基础知识基础知识（14个个16位的寄存器、寻址方式、汇编语言的位的寄存器、寻址方式、汇编语言的元素、汇编语言程序设计）元素、汇编语言程序设计）2、微程序控制器、微程序控制器（微程
7、序控制器的组成、原理结构图、各组成部（微程序控制器的组成、原理结构图、各组成部分的特点）分的特点）计算机组成原理3第一章第一章:计算机系统结构概述计算机系统结构概述Neumann计算机体系的确立计算机体系的确立Neumann计算机的工作过程计算机的工作过程现代计算机系统的组成现代计算机系统的组成计算机中进制运算与转换计算机中进制运算与转换机器数与编码机器数与编码计算机组成原理3一、一、NeumannNeumann计算机体系确立计算机体系确立人类使用工具的进步人类使用工具的进步机械工具棍子、机器（四肢）机械工具棍子、机器（四肢）测试工具各种仪器声纳（五官）测试工具各种仪器声纳（五官）计算工具手指
8、石头贝壳算盘、计算计算工具手指石头贝壳算盘、计算机机（大脑）。（大脑）。思考：思考：“电脑电脑”会取代人类统治世界吗会取代人类统治世界吗？计算器的发展计算器的发展手工时代机械时代电子时代手工时代机械时代电子时代计算机组成原理3接上页接上页NeumannNeumann体系结构原理体系结构原理美籍科学家冯美籍科学家冯诺依曼提出以诺依曼提出以二进制原理二进制原理和和程序存储控制原理程序存储控制原理为核心的通用数字电为核心的通用数字电子计算机体系结构原理。子计算机体系结构原理。二进制原理二进制原理1 1）通常所见的是十进制原理。）通常所见的是十进制原理。2 2）二进制在计算机中运用是因为电子元）二进制
9、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）两器件只有开（高电平）和关（低电平）两种状态，所以可以用种状态，所以可以用1 1和和0 0来表示。来表示。计算机组成原理3接上页接上页程序存储控制原理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。制计算机的工作过程。o注意：这两个基本原理是第一章非常重要的知注意：这两个基本原理是第一章非常重要的知识点。识点。
10、计算机组成原理3 正确评价冯正确评价冯诺依曼的贡献诺依曼的贡献 （John Louis von Neumann 1903-1957）o冯冯诺诺依依曼曼是是大大名名鼎鼎鼎鼎、成成就就卓卓著著的的科科学学家家。在在现现代代数数学学、量量子子物物理理学学、逻逻辑辑学学、气气象象学学、军军事事学学、经经济济学学、决决策策论论、博博弈弈论论以以及及计计算算机机等等学学科做出了重大贡献。科做出了重大贡献。计算机组成原理3计算机的五大功能和特点计算机的五大功能和特点1、计算机的五大功能、计算机的五大功能1)输入输出（输入输出（I/O）功能）功能2)记忆功能记忆功能3)计算功能计算功能4)逻辑判断功能逻辑判断
11、功能5)自我控制能力自我控制能力2、Neumann计算机的特点计算机的特点计算过程自动化，有记忆功能，速度快，计算过程自动化，有记忆功能，速度快，精确度高。精确度高。计算机组成原理3NeumannNeumann计算机的基本组成计算机的基本组成P20P20oI/O设备设备包括：打印机、显示器、键盘鼠标、扫描仪、光包括：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。电笔、触摸屏、条形码阅读器等。o中央处理部件（中央处理部件（CPU）包括：运算器、控制器、寄存器包括：运算器、控制器、寄存器o存储器存储器包括：内存储器小快贵，半导体器件包括：内存储器小快贵，半导体器件 外存储器大慢
12、便宜，磁材料器件外存储器大慢便宜，磁材料器件特点：特点：1）可擦写可覆盖；）可擦写可覆盖；2）线性地址）线性地址3）容量、价格、存取速度容量、价格、存取速度是三大指标。是三大指标。计算机组成原理3接上页接上页oNeumann计算机以计算机以CPU为中心的体系结构为中心的体系结构输入设备输入设备控制器控制器运算器运算器存储器存储器输出设备输出设备CPU计算机组成原理3特别提醒（重点）特别提醒（重点）问：问： Neumann计算机的基本组成？计算机的基本组成？答：答： Neumann计算机由五大部分组成，分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、别是运算器、控制器、输入设备
13、、输出设备、存储器。存储器。问：问： Neumann计算机的基本组成及各组成计算机的基本组成及各组成部分的基本特点？并画出其原理图。部分的基本特点？并画出其原理图。答：组成（略）；运算器是用来分析和处理数答：组成（略）；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；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；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。存储器是用来存储数据和程序的。计算机组成原理3二、二、NeumannNeumann计算机工作过程计算机工作过程o什么叫程序？什么叫指令？什么叫程序？什么叫指令？P24
14、oa + | b | =o程序流程图的绘制，是学习计算机编程的基程序流程图的绘制，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一个准备工作。能做好编程前重要的一个准备工作。a + b 当b = 0时a b 当b =0yesnoa - ba + b结束输出存数表明已知条件表明判断条件计算机组成原理3三、计算机系统组成三、计算机系统组成o计算机的软件和硬件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，对硬件起支撑作用软件就是摸不着，但必不可少，对硬件起支撑作用的
15、部分。人的灵魂的部分。人的灵魂o所以，一个完整的计算机系统应当包括两个部分：所以，一个完整的计算机系统应当包括两个部分：硬件部分硬件部分与与软件部分软件部分。o计算机系统的组成结构图如下页所示：计算机系统的组成结构图如下页所示：计算机组成原理3计算机系统组成结构图计算机系统组成结构图o硬件部分与软件部分硬件部分与软件部分计算机系统计算机系统硬件部分硬件部分软件部分软件部分外设外设主机主机系统软件系统软件用户服务软件用户服务软件系统维护软件系统维护软件计算机组成原理3总线与硬件体系结构总线与硬件体系结构o总线（总线（BUS），计算机各部件之间的连接线路，主），计算机各部件之间的连接线路，主要体现
16、在主板、内存、显卡等各类板卡上，当前的要体现在主板、内存、显卡等各类板卡上，当前的计算机总线结构主要分为三计算机总线结构主要分为三类：类：数据总线数据总线 DB地址总线地址总线 AB控制总线控制总线 CBCPU内存条内存条网卡网卡显卡显卡总线总线总线总线计算机组成原理3IBMIBMPCPC系统结构系统结构oCPU是整个计算机的核心部件，是整个计算机的核心部件，CPU的发展带的发展带动着计算机产业的发展。动着计算机产业的发展。oIBM公司，著名的美国计算机产商，在业界有公司，著名的美国计算机产商，在业界有“蓝色巨人蓝色巨人”之称，其生产的机器通常是一系列之称，其生产的机器通常是一系列的。的。oInter公司，主要以生产公司，主要以生产CPU著称，此外还有著称，此外还有AMD、VIA、“中国芯中国芯” 等等CPU芯片。芯片。oInter 8086/8088 (8位机位机)学习机，游戏学习机，游戏机机Inter 80286 (16位机位机)对对8086的改进的改进Inter 80386/486/586 (32位机位机)Pentium奔腾奔腾计算机组成原理3接上页接上页o主板：提供计算机各个部
