計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本組成

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本組成,包括：,運(yùn)算器,控制器,高速緩存 主存儲(chǔ)器 外存設(shè)備,輸入設(shè)備 輸出設(shè)備,等主要組成部分,它們通過(guò),總線和接口,被連結(jié)在一起，構(gòu)成一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)，如下圖所示：,返回,馮,諾依曼,結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的核心思想,采用二進(jìn)制代碼表示數(shù)據(jù)和指令,采用存儲(chǔ)程序工作方式，即事先編制程序，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)程序，自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行程序。,由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等五大部件組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,入出接口和總線,外存設(shè)備,主存儲(chǔ)器,高速緩存,控 制 器,運(yùn) 算 器,第,5,章,第

2、,6,章,第,4,章,第,3,章,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,返回,運(yùn) 算 器,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,運(yùn)算器部件是計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)加工的部件，其主要功能包括：,1,、執(zhí)行數(shù)值數(shù)據(jù)的,加 減 乘 除,等算術(shù)運(yùn)算，,執(zhí)行邏輯數(shù)據(jù)的,與 或 非,等邏輯運(yùn)算，,由一個(gè)被稱為,ALU,的線路完成。,2,、暫時(shí)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，,由多個(gè)通用寄存器來(lái)承擔(dān)。,3,、支持快速乘除法運(yùn)算的有移位功能的乘商寄存器,運(yùn)算器通常也是計(jì)算機(jī),CPU,內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐贰?返回,控 制 器,運(yùn) 算 器,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,控制器是計(jì)算機(jī)中控制執(zhí)行指令的部件：,1,、,正確執(zhí)行每條指令,首先是取來(lái)一條指令，,接著分析這條指

3、令,再按指令格式和功能執(zhí)行這條指令,2,、,保證指令按規(guī)定序列自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行。,3,、,對(duì)各種異常情況和請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)和處理。,說(shuō)到底，,控制器要向計(jì)算機(jī)各功能部件提供每一時(shí)刻協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號(hào),返回,外存設(shè)備,主存儲(chǔ)器,高速緩存,控 制 器,運(yùn) 算 器,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,由,高速緩沖存儲(chǔ)器,，,主存儲(chǔ)器,，,輔助存儲(chǔ)器,所組成的多級(jí)（層）存儲(chǔ)器系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)中用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)。這三級(jí)存儲(chǔ)器所用的存儲(chǔ)介質(zhì)的工作原理和特性各不相同。將作為三個(gè)部分分別講解。,返回,輸入設(shè)備,外存設(shè)備,主存儲(chǔ)器,高速緩存,控 制 器,運(yùn) 算 器,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,輸入設(shè)備是向計(jì)算機(jī)中送入程序和數(shù)據(jù)

4、的有一定獨(dú)立功能的設(shè)備，通過(guò),接口,和,總線,與計(jì)算機(jī)主機(jī)連通，用于人,機(jī)交互聯(lián)系，例如計(jì)算機(jī)的,鍵盤(pán),和,鼠標(biāo),等。,返回,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,外存設(shè)備,主存儲(chǔ)器,高速緩存,控 制 器,運(yùn) 算 器,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)中用于送出計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息的設(shè)備，例如,打印機(jī),，,顯示器,等。,返回,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,外存設(shè)備,主存儲(chǔ)器,高速緩存,控 制 器,運(yùn) 算 器,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成,這些部件和設(shè)備通過(guò),總線,和,接口,連接在一起,構(gòu)成計(jì)算機(jī)整機(jī)硬件系統(tǒng)，協(xié)同運(yùn)行。,返回,教學(xué)內(nèi)容組織,教學(xué)內(nèi)容以計(jì)算機(jī),硬件知識(shí)為主,，并按計(jì)算機(jī)組成，把課程分為如下,四個(gè)單元,：,第一單元,：由教

5、材的第,3,章組成，以,運(yùn)算器,的,功能,，,組成與設(shè)計(jì),為主進(jìn)行講解，其中數(shù)字化編碼，數(shù)據(jù)表示和數(shù)值數(shù)據(jù)的運(yùn)算方法為本單元的基礎(chǔ)知識(shí)，,運(yùn)算器,部件是目標(biāo)。,第二單元,：由教材的第,4,章組成，以,控制器,的,功能,，,組成與設(shè)計(jì),為主進(jìn)行講解，其中的指令系統(tǒng)、指令格式、尋址方式等為本單元的基礎(chǔ)知識(shí)，,控制器,部件是目標(biāo)。,返回,教學(xué)內(nèi)容組織,(,續(xù),),第三單元,：由教材的第,5,章組成，即以,多級(jí)存儲(chǔ)器,的,組成與運(yùn)行原理,，,設(shè)計(jì),與,實(shí)現(xiàn),方法為主進(jìn)行講解，包括,主存儲(chǔ)器,，,高速緩沖存儲(chǔ)器,，,外存儲(chǔ)器,三部分，它們所用的存儲(chǔ)介質(zhì)的特性和部件運(yùn)行原理是本單元的基礎(chǔ)知識(shí)，三種存儲(chǔ)器部

6、件是目標(biāo)。,第四單元,：由教材的第,6,章組成，即圍繞常用的,輸入,/,輸出方式,，包括,中斷方式,和,DMA,方式，幾種常用的,輸入,/,輸出設(shè)備,的,功能與組成,，通用,輸入,/,輸出接口,與,總線,的,構(gòu)成和使用方法,進(jìn)行講解。,返回,應(yīng)用層,高級(jí)語(yǔ)言層,匯編語(yǔ)言層,操作系統(tǒng)層,指令系統(tǒng)層,微體系結(jié)構(gòu)層,數(shù)字邏輯層,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，,程序設(shè)計(jì)者所看到的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性，是計(jì)算機(jī)的外特性，,概念性結(jié)構(gòu)和功能特性，研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬、軟件的功能劃分和接口關(guān)系。,計(jì)算機(jī)組成,，,計(jì)算機(jī)各功能部件的內(nèi)部構(gòu)造和相互之間的聯(lián)系（部件配置、相互連接和作用），強(qiáng)調(diào)各功能部件的性能參數(shù)相匹配；實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令級(jí)的各種功能和特性，,是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn),。,計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn),，,計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn),，即把一臺(tái)完成邏輯設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)真正地制作出來(lái)，解決各部件的物理結(jié)構(gòu)，器件選擇，電源供電、通風(fēng)與冷卻、裝配與制造工藝等各個(gè)方面的問(wèn)題。,三者各自包括不同內(nèi)容，彼此又有密切的聯(lián)系。,返回,計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)步與拓展應(yīng)用的進(jìn)程,1946,年,-,1954,年,電子管,1955,年,-,1964,年,晶體管,1965,年,-,1974,年,中、小規(guī)模集成電路,1975,年,-,至今,大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路,