计算机组成原理中国石油大学chap01

课程名称：计算机组成原理

主讲人：王智广 上课年级：2008级本科生

1．课程的地位：

（1）计算机本科专业硬件核心课程

（2）计算机科学与技术专业硕士研究生入学考试课程之一 2．计算机组成原理课程总体安排：

第一章 计算机系统概论 第三章 存储系统 第四章 指令系统 第五章 中央处理器 第六章 总线系统 第七章 外围设备

（次重点） （重点） （重点） （重点） （重点） （重点） （简介或略讲） （次重点）

第二章 运算方法和运算器

第八章 输入输出系统

3．教材及参考书：

白中英 计算机组成原理（第四版） 科学出版社 白中英 计算机组成原理题解题库与实验 科学出版社 王智广，华巍 计算机组成原理实验指导书 自编实验讲义 唐朔飞 计算机组成原理 高等教育出版社 王爱英 计算机组成原理 清华大学出版社 俸远祯 计算机组成原理 电子工业出版社 徐爱萍 计算机组成原理习题与题解 清华大学出版社

4．课程考核方式：

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（1） 平时成绩：出勤、课堂练习、作业完成情况统计（10%）， （2） 实验成绩：操作表现、出勤及实验报告完成情况（20%） （3） 期末成绩：（70%）

本章（第一章）重点及难点：

1、 计算机的硬件

2、 计算机系统的层次结构3、 冯·诺依曼机的基本特征 4、 计算机的性能指标

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（难点）第一章 计算机系统概论

重点：1、计算机的硬件

2、计算机系统的层次结构 3、冯·诺依曼机的基本特征

难点：计算机系统的层次结构

1.1 计算机的分类和应用（了解内容）

1.1.1 计算机的分类

两大类:电子模拟计算机 和 电子数字计算机。

电子模拟计算机的特点是数值由连续量来表示,运算过程也是连续的。

电子数字计算机的主要特点是按位运算,并且不连续地跳动计算。

数字计算机与模拟计算机的主要区别见表1.1:

表1.1 数字计算机与模拟计算机的主要区别

比较内容 数据表示方式 计算方式 控制方式 精度 数据存储量 数字计算机 数字0和1 数字计算 程序控制 高 大 模拟计算机 电压 电压组合和测量值 盘上连线 低 小 逻辑判断能力 强 无 电子数字计算机是以近似于人类的“思维过程”来进行工作的,所以有人把它叫做电脑。它的发明和发展是20世纪人类最伟大的科学技术成就之一,也是现代科学技术发展水平的重要标志。

数字计算机又可分为专用计算机和通用计算机。专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。专用机是最有效、最经济和最快速的计算机,它是针对某一任务设计的计算机, 但是它的适应性很差。通用机适应性很大,但是牺牲了效率、速度和经济性。

通用计算机又分巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机六类,见图所示。

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图1.1单片机、微型机、小型机、中型机、大型机、巨型机之间的区别 它们的区别在于体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格。巨型计算机主要用于科学计算,其运算速度在每秒一万亿次以上,数据存储容量很大,结构复杂,价格昂贵。单片计算机是只用一片集成电路做成的计算机,体积小,结构简单,性能指标较低,价格便宜。介于巨型机和单片机之间的是大型机、中型机、小型机和微型机,它们的结构规模和性能指标依次递减。 随着超大规摸集成电路的迅速发展,今天的小型机可能是明天的微型机,而今天的微型机可能是明天的单片机。

1.1.2 计算机的应用

1 科学计算

科学研究和工程计术计算领域,是计算机应用最早的领域,也是应用得较广泛的领域:

数学、化学、原子能、天文学、地球物理学、生物学等基础科学的研究。航天飞行、飞机设计、桥梁设计、水力发电、地质找矿等方面的大量计算。

计算机在科学计算和工程设计中的应用,不仅减轻了大量繁琐的计算工作量,更重要的是,一些以往无法解决、无法及时解决或无法精确解决的问题得到了圆满的解决。

2 自动控制和测量

自动控制涉及面极广的一门学科,应用于工业、农业、科学技术、国防以至我们日常生活等各个领域。测量和测试领域中,计算机主要起两个作用：

第一,对测量和测试设备本身进行控制； 第二,采集数据并进行处理。

3 信息处理

计算机发展初期,仅仅用于数值计算。后来应用范围逐渐发展到非数值计算领域,可用来处理文字、表格、图象、声音等各类问题。

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（1）商务处理:

在商业业务上，广泛应用的项目有：办公室计算机，数据处理机，发票处理机，销售额清单机，零售终端，会计终端，出纳终端，以及利用互连网的“电子商务”等等。

在银行业务上，广泛采用金融终端、销售点终端、现金出纳机。银行间利用计算机进行的资金转移正式代替了传统的支票。

在邮政业务上，大量的商业信件，现在开始用传真系统传送。

（2）管理应用:

计算机的引入，使信息处理系统获得了强有力的存储和处理手段。常见的物资管理，如用计算机进行，可以随时掌握各类物资库存情况，合理调剂，减少库存。

4 教育和卫生

计算机被誉为“教育史上的第四次革命”:较多的应用是CAI(计算机辅助教学)。用这种方法进行教学,学生可以生动活泼地进行学习,教师也可以减少大量重复的课堂讲授,而把精力放在提高教材质量和研究教学方法上。计算机辅助教学既用于普通教育,又用于专业训练方面。人们还可坐在家里,通过计算机远程网络,按照自己的才能确定个人的学习计划和进度。

远程计算机的问世,同样为人类健康长寿带来了福音：使用计算机的各种医疗设备应运而生,为及早发现疾病提供了强有力的手段。利用计算机建成的各种专家系统行之有效,为诊治疾病发挥了很大作用。

5 家用电器

目前,不仅使用各种类型的个人计算机,而且将单片机广泛应用于微波炉、磁带录音机、自动洗涤机、煤气用定时器,家用空调设备控制器、电子式缝纫机、电子玩具、游戏机等。21世纪,国际互联网络和计算机控制的设备将广泛应用于家庭。

6 人工智能

人工智能,又称“智能模拟”,简单地说,就是要使计算机能够模仿人的高级思维活动。人工智能的研究课题是多种多样的,诸如计算机学习、计算机证明、景物分析、模拟人的思维过程、机器人等等。智能机器人,它会自己识别控制对象和工作环境,作出判断和决策,直接领会人的口令和意图,能避开障碍物,适应环境条件的变化,灵活机动地完成控制任务与信息处理任务。

* 计算机的性能指标

总线宽度 一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。

存储器容量 存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。

10203040

其中K=2，M=2，G=2，T=2，B=8位

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