计算机组成原理教案
况下程序是顺序执行的,所以大多数指令需要依次地紧挨着存放,除了个别即将使用的数据可以紧挨着指令存放外、一般将指令和数据分别存放在该程序区户的不同区域。
(3) 由运算器、存储器、控制器、输入装置和输出装置等五大部件组成计算机系统,并规定了这五部分的基本功能。
上述这些概念奠定了现代计算机的基本结构思想,并开创了程序设计的新时代。到目前为止,绝大多数计算机仍沿用这一体制,称为诺依曼机体制。学习计算机工作原理也就从诺依曼概念入门。
传统的诺依曼机从本质上讲是采取串行顺序处理的工作机制,即使有关数据巳经准备好,也必须逐条执行指令序列;而提高计算机性能的根本方向之一是并行处理:因此,近年来人们在谋求突破传统诺依曼体制的束缚,这种努力被称为非诺依曼化。对所谓非诺依曼化的探讨仍在争议中,一般认为它表现在以下三个方面的努力。
在诺依曼体制范畴内,对传统诺依曼机进行改造,如采用多个处理部件形成流水处理,依靠时间上的重叠提高处理效率;又如组成阵列机结构,形成单指令流多数据流,提高处理速度。这些方向已比较成熟,成为标准结构。
用多个诺依曼机组成多机系统,支持并行算法结构。这方面的研究目前比较活跃。
从根本上改变诺依曼机的控制流驱动方式。例如,采用数据流驱动工作方式的数据流计算机,只要数据已经准备好,有关的指令就可并行池执行。这是真正非诺依曼化的计算机,它为并行处理开辟了新的前景,但由于控制的复杂性,仍处于实验探索之中。
1.2.2 计算机系统结构的过去和未来
发展:电子管→晶体管→集成电路→大规模、超大规模集成电路
趋势:
由于计算机网络和分布式计算机系统能为信息处理提供廉价的服务,因此计算机系统的进一步发展,“三网合一”,将进入以通信为中心的体系结构。
计算机智能化将进一步发展,各种知识库及人工智能技术将进一步普及,人们将用自然语言和机器对话。计算机从数值计算为主过渡到知识推理为主,从而使计算机进入知识处理阶段。
随着大规模集成电路的发展,不仅用多处理机技术来实现大型机系统功能,而且会出现计算机的动态结构,即所谓模块化计算机系统结构。
多媒体技术将有重大突破和发展,并在微处理机、计算机网络与通信等方面引起一次巨大变革。
1.3 计算机的软件
计算机硬件是载体,软件是灵魂。
1.3.1 软件的组成与分类
分类:系统程序、应用程序
1.3.2 软件的发展演变
手编程序(目的程序)→汇编程序→算法语言(高级语言)
高级语言与机器语言的转换:编译系统、解释系统
操作系统、数据库