计算机组成原理教案
通用机分类:
巨型机(Super-Computer)、大型机(Mainframe)、中型机(Medium-size Computer)、小型机(minicomputer)、微型机(microcomputer)、单片机(Single-Chip Computer)
1.1.2 计算机的应用
科学计算
传统方式:工作量大、人工处理慢
自动控制:数控机床、流水线控制
测量和测试:提高精度、在恶劣条件下的测量
信息处理:
教育、卫生:计算机辅助教学(CAI)、多媒体教室、CT(Computerized tomography)
家电
人工智能
1.2 计算机的硬件
1.2.1 数字计算机的硬件组成
五大组成部分:运算器、控制器、存储器、输入/输出设备。
概念:存储单元、地址、存储容量、外存储器、内存储器、指令、程序、指令的组成、存储程序、程序控制、指令系统、指令周期、执行周期、CPU、主机、数据字、指令字、数据流、指令流、适配器。
冯 诺依曼体系结构:
(1) 采用二进制形式表示数据和指令
数据和指令在代码的外形上并无区别.都是由0和1组成的代码序列,只是各自约定的含义不同而已。采用二进制、使信息数字化容易实现,可以用二值逻辑工具进行处理。程序信息本身也可以作为被处理的对象,进行加工处理,例如对照程序进行编译,就是将源程序当作被加工处理的对象。
(2) 采用存储程序方式
这是诺依曼思想的核心内容。如前所述,它意味着事先编制程序,事先将程序(包含指令和数据)存入主存储器中,计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令且执行。这是计算机能高速自动运行的基础。计算机的工作体现为执行程序,计算机功能的扩展在很大程度上体现为所存储程序的扩展。计算机的许多具体工作方式也是由此派生的。
诺依曼机的这种工作方式,可称为控制流(指令流)驱动方式。即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,调用数据进行处理。因此在执行程序的过程中,始终以控制信息流为驱动工作的因素,而数据信息流则是被动地被调用处理。为了控制指令序列的执行顺序,我们设置一个程序(指令)计数器PC(Program Counter),让它存放当前指令所在的存储单元的地址。如果程序现在是顺序执行的,每取出一条指令后PC内容加l,指示下一条指令该从何处取得。如果程序将转移到某处,就将转移后的地址送入PC,以便按新地址读取后继指令。所以,PC就像一个指针,一直指示着程序的执行进程,也就是指示控制流的形成。虽然程序与数据都采用二进制代码,仍可按照PC的内容作为地址读取指令,再按照指令给出的操作数地址去读取数据。由于多数情