[理學(xué)]計(jì)算機(jī)組成技術(shù)第2章(已修改)
2025-01-31 15:05 本頁(yè)面
【正文】 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 第 2章 電子計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 2. 1 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 2. 2 電子計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 2. 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類 2. 4 電子計(jì)算機(jī)的性能評(píng)價(jià) 2. 5 電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì) 2022/2/16 作業(yè)：（ P36） 1， 2， 3， 10， 11， 21， 23， 26， 32。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 1 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 問題 / 研究目標(biāo) / 需求分析 / 自頂向下的設(shè)計(jì) 通用計(jì)算機(jī) 問題求解： 馮 諾依曼的解決方案： 存儲(chǔ)程序 (Stored Program) 您的 解決方案：？？？ 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 1 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)的基本組成 1. 計(jì)算機(jī)由 運(yùn)算器 、 存儲(chǔ)器 、 輸入 /輸出設(shè)備 和控制器 組成。 2. “程序”是由一條一條的指令有序排列而成，而指令由操作碼和地址碼兩部分組成。 3. 指令和數(shù)據(jù)均采用二進(jìn)制數(shù)表示，并以二進(jìn)制數(shù)形式進(jìn)行運(yùn)算。 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 1 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 五個(gè)部件如何連接在一起，共同工作？ 馮 諾依曼設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)模型 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 1 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 的特點(diǎn) 1. 計(jì)算機(jī)由 運(yùn)算器 、 存儲(chǔ)器 、 輸入 /輸出設(shè)備 和控制器 組成，并以運(yùn)算器為中心連接在一起。 2. 存儲(chǔ)器由一組一維排列、線性編址的存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元的位數(shù)是相等且固定的，存儲(chǔ)單元按地址訪問。 3. “程序”是由一條一條的指令有序排列而成，而指令由操作碼和地址碼兩部分組成。 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 1 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 的特點(diǎn)（續(xù)） 4. 指令和數(shù)據(jù)均采用二進(jìn)制數(shù)表示，并以二進(jìn)制數(shù)形式進(jìn)行運(yùn)算 。 5. 程序（指令）與數(shù)據(jù)是同等地不加區(qū)分地存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)器中 。 6. 設(shè)置“程序計(jì)數(shù)器 PC”來指示下一條將要執(zhí)行的指令的地址。每執(zhí)行完一條指令，程序計(jì)數(shù)器就自動(dòng)加 1，指向下一條指令的存儲(chǔ)單元。 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 1 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 的改進(jìn)： 以存儲(chǔ)器為中心連接在一起 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 1 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)模型 ? 大學(xué)，止于至善 ? Simple is beauty. ? Make everything as simple as possible, but not simpler. (Albert Einstein) ? Plato is dear to me, but dearer still is truth. （吾愛吾師，吾更愛真理） (Aristotle, Ancient Greek philosopher) 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 2 電子計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 2. 2. 1 電子計(jì)算機(jī)的基本組成 從組成的角度看，電子計(jì)算機(jī)由控制單元 CU、運(yùn)算單元 ALU、存儲(chǔ)器、輸入單元和輸出單元組成。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，通常將 CU和 ALU集成在一起，構(gòu)成 處理單元 （ Processing Unit， PU）。處理單元也稱 處理器 （ Processor）。 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 2 電子計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu) ? 一臺(tái)計(jì)算機(jī)通常只擁有一個(gè) PU，而這個(gè) PU又是計(jì)算機(jī)的核心部件，所以這樣的處理單元又稱為“中央處理器 (Central Processing Unit, CPU)”。 ? 事實(shí)上，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以擁有多個(gè) PU，這樣的計(jì)算機(jī)叫做“并行計(jì)算機(jī) (Parallel Computer)”或“高性能計(jì)算機(jī) (High Performance Computer)”。 ? 追求更高的計(jì)算性能，是科學(xué)研究的永恒主題。 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 2 電子計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu) （ hardware） ——構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體 例如處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出控制器等芯片及其集成這些芯片的印刷線路板 ——主板(Mainboard)。其中，主板上的存儲(chǔ)器是可以被處理器直接訪問的，被稱為“主存儲(chǔ)器（ Main Memory，簡(jiǎn)稱主存）”。 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 2 電子計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu) （ hardware） 其它硬件還包括安裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)部的機(jī)架上的軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器及聯(lián)系它們的線纜。 這個(gè)機(jī)箱及其中的硬件被統(tǒng)稱為主機(jī)。 主機(jī)之外的硬件設(shè)備主要是各種輸入 /輸出設(shè)備 (Input/Output Devices) 。 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授 計(jì)算機(jī)組成原理 2 . 2 電子計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu) ? 輔助存儲(chǔ)器（ Secondary Memory，簡(jiǎn)稱輔存）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的存儲(chǔ)介質(zhì)。 ? 在計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)或斷電后，存儲(chǔ)在主存中的信息將消失。這樣的存儲(chǔ)器稱為“易失性存儲(chǔ)器(Volatile Memory)”。所以需要長(zhǎng)久保存的程序和數(shù)據(jù)必須存儲(chǔ)在“非易失的存儲(chǔ)器 (Nonvolatile Memory)” ——輔存里。 ? 由于輔存位于機(jī)箱外部，又稱“外存 (External Memory)”。相應(yīng)地，位于機(jī)箱內(nèi)部的主存也稱“內(nèi)存 (Internal Memory)”。 2022/2/16 哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東
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