計算機硬件系統(tǒng)的基本組成

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,第三級,第四級,第五級,*,計算機硬件系統(tǒng)的基本組成,包括：,運算器,控制器,高速緩存 主存儲器 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,總線和接口,被連結(jié)在一起，構(gòu)成一臺完整的計算機，如下圖所示：,返回,馮,諾依曼,結(jié)構(gòu)計算機的核心思想,采用二進(jìn)制代碼表示數(shù)據(jù)和指令,采用存儲程序工作方式，即事先編制程序，實現(xiàn)存儲程序，自動連續(xù)地執(zhí)行程序。,由存儲器、運算器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備等五大部件組成計算機硬件系統(tǒng)。,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,入出接口和總線,外存設(shè)備,主存儲器,高速緩存,控 制 器,運 算 器,第,5,章,第,6,章,第,4,章,第,3,章,計算機硬件系統(tǒng)組成,返回,運 算 器,計算機硬件系統(tǒng)組成,運算器部件是計算機中進(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)運算，,執(zhí)行邏輯數(shù)據(jù)的,與 或 非,等邏輯運算，,由一個被稱為,ALU,的線路完成。,2,、暫時存放參加運算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，,由多個通用寄存器來承擔(dān)。,3,、支持快速乘除法運算的有移位功能的乘商寄存器,運算器通常也是計算機,CPU,內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐贰?返回,控 制 器,運 算 器,計算機硬件系統(tǒng)組成,控制器是計算機中控制執(zhí)行指令的部件：,1,、,正確執(zhí)行每條指令,首先是取來一條指令，,接著分析這條指令,再按指令格式和功能執(zhí)行這條指令,2,、,保證指令按規(guī)定序列自動連續(xù)地執(zhí)行。,3,、,對各種異常情況和請求及時響應(yīng)和處理。,說到底，,控制器要向計算機各功能部件提供每一時刻協(xié)同運行所需要的控制信號,返回,外存設(shè)備,主存儲器,高速緩存,控 制 器,運 算 器,計算機硬件系統(tǒng)組成,由,高速緩沖存儲器,，,主存儲器,，,輔助存儲器,所組成的多級（層）存儲器系統(tǒng)，是計算機中用于存儲程序和數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)。這三級存儲器所用的存儲介質(zhì)的工作原理和特性各不相同。將作為三個部分分別講解。,返回,輸入設(shè)備,外存設(shè)備,主存儲器,高速緩存,控 制 器,運 算 器,計算機硬件系統(tǒng)組成,輸入設(shè)備是向計算機中送入程序和數(shù)據(jù)的有一定獨立功能的設(shè)備，通過,接口,和,總線,與計算機主機連通，用于人,機交互聯(lián)系，例如計算機的,鍵盤,和,鼠標(biāo),等。,返回,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,外存設(shè)備,主存儲器,高速緩存,控 制 器,運 算 器,計算機硬件系統(tǒng)組成,輸出設(shè)備是計算機中用于送出計算機內(nèi)部信息的設(shè)備，例如,打印機,，,顯示器,等。,返回,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,外存設(shè)備,主存儲器,高速緩存,控 制 器,運 算 器,計算機硬件系統(tǒng)組成,這些部件和設(shè)備通過,總線,和,接口,連接在一起,構(gòu)成計算機整機硬件系統(tǒng)，協(xié)同運行。,返回,教學(xué)內(nèi)容組織,教學(xué)內(nèi)容以計算機,硬件知識為主,，并按計算機組成，把課程分為如下,四個單元,：,第一單元,：由教材的第,3,章組成，以,運算器,的,功能,，,組成與設(shè)計,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)的運算方法為本單元的基礎(chǔ)知識，,運算器,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,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，,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,多級存儲器,的,組成與運行原理,，,設(shè)計,與,實現(xiàn),方法為主進(jìn)行講解，包括,主存儲器,，,高速緩沖存儲器,，,外存儲器,三部分，它們所用的存儲介質(zhì)的特性和部件運行原理是本單元的基礎(chǔ)知識，三種存儲器部件是目標(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,高級語言層,匯編語言層,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,計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組成與實現(xiàn),計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，,程序設(shè)計者所看到的計算機系統(tǒng)的屬性，是計算機的外特性，,概念性結(jié)構(gòu)和功能特性，研究計算機系統(tǒng)的硬、軟件的功能劃分和接口關(guān)系。,計算機組成,，,計算機各功能部件的內(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），強調(diào)各功能部件的性能參數(shù)相匹配；實現(xiàn)機器指令級的各種功能和特性，,是計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn),。,計算機實現(xiàn),，,計算機組成的物理實現(xiàn),，即把一臺完成邏輯設(shè)計的計算機真正地制作出來，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方面的問題。,三者各自包括不同內(nèi)容，彼此又有密切的聯(lián)系。,返回,計算機的發(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,