【正文】 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) 。 ? 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。所以需要長久保存的程序和數(shù)據(jù)必須存儲(chǔ)在“非易失的存儲(chǔ)器 (Nonvolatile Memory)” ——輔存里。相應(yīng)地，位于機(jī)箱內(nèi)部的主存也稱“內(nèi)存 (Internal Memory)”。輔存的容量比主存的容量要大得多，每位的平均價(jià)格也要低得多，但是它的訪問速度卻明顯慢于主存。 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) 2. 2. 1 電子計(jì)算機(jī)的基本組成 PU的組成 算術(shù)邏輯單元 ALU、控制單元 CU以及一些暫存單元 ——寄存器 (Register)。一個(gè)基本的 ALU由加法器、邏輯運(yùn)算器、移位器 (Shifter)和求補(bǔ)器(Complementer)組成。 CU依據(jù)指令譯碼器產(chǎn)生的一系列操作命令 /信號(hào)來指揮、協(xié)調(diào) PU乃至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)部件的工作。 最常用的數(shù)據(jù)寄存器是用于存放加法運(yùn)算結(jié)果的累加寄存器 ACC， 8086中的累加寄存器命名為 AX。 引入“標(biāo)志”來表示 /區(qū)分計(jì)算過程的各種狀態(tài)是計(jì)算思維的一個(gè)具體體現(xiàn)。若是，則置 ZF為 1，否則為 0。 用 SF表示運(yùn)算的結(jié)果是否為負(fù)數(shù)。用 PF表示結(jié)果是否為奇數(shù)。 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) ? 訪問主存是 PU經(jīng)常執(zhí)行的操作。有的文獻(xiàn)稱 MDR為 MBR(Memory Buffer Register)。 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 件 廣義 上，軟件是“計(jì)算機(jī)程序、過程、規(guī)則及與這些程序、過程、規(guī)則有關(guān)的文檔，以及從屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)。 按照性質(zhì)和功能的不同，軟件分為系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、支持軟件、測試與維護(hù)軟件等。由于ROM芯片具有非易失性 (即掉電后信息不會(huì)丟失 )，所以相當(dāng)于將軟件“固化”在硬件中。 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 2. 2. 2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) “計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)” 是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科中最重要的概念之一。 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. 2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 提出 “計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)”概念，所要解決的問題？ “軟件可移植性”問題，具體說來，就是軟件不加改動(dòng)或只需少許改動(dòng)，就可以運(yùn)行在不同年代推出的不同檔次的機(jī)器（ S/360）上。 這里，程序員主要是指匯編程序員。 IBM S/360是計(jì)算機(jī)歷史上的第一個(gè)系列機(jī)。 CRAY公司有： CRAY系列超級(jí)計(jì)算機(jī)。 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 概念性的結(jié)構(gòu) (1) 主存儲(chǔ)器 主存控制器 ＣＰＵ ＩＯＰ ＩＯＰ 打印機(jī) 磁盤機(jī) 卡片機(jī) ? 磁帶機(jī) 終 端 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 概念性的結(jié)構(gòu) (2) 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 概念性的結(jié)構(gòu) (3) 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 功 能 特 性 ?數(shù)據(jù)表示：硬件能夠直接認(rèn)別和處理的數(shù)據(jù)類型和格式； ?寄存器組織：操作數(shù)寄存器、變址寄存器、控制寄存器及專用寄存器的定義、數(shù)量和使用規(guī)則等； ?指令系統(tǒng)：機(jī)器指令的操作類型、格式，指令間的排序和控制機(jī)制等； ?中斷系統(tǒng)：中斷類型、中斷級(jí)別和中斷響應(yīng)方式等； ?存儲(chǔ)系統(tǒng)：最小編址單位、編址方式、主存容量、最大尋址 空間等； ?處理機(jī)工作狀態(tài)：狀態(tài)的定義和切換方式，如管態(tài)和目態(tài)； ?輸入輸出系統(tǒng)：連接方式、數(shù)據(jù)交換方式、數(shù)據(jù)交換過程的 控制等； ?信息保護(hù)，包括信息保護(hù)方式和硬件對(duì)信息保護(hù)的支持等。 則安達(dá)爾就是以軟件兼容（統(tǒng)一機(jī)器語言）的方式解決了程序的可移植性問題。 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 ? 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和系列機(jī)概念的提出是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)重要的里程碑。 ? 同時(shí)，這一概念也影響了軟件開發(fā)，導(dǎo)致軟件工程領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)新的概念 —— 軟件體系結(jié)構(gòu)。 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. 2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 硬件和軟件在邏輯功能上是等價(jià)的。 計(jì)算機(jī)組成 是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的邏輯實(shí)現(xiàn)。 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)。 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. 2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 的核心是指令集 ( Instruction Set )。 指令對(duì)程序員是不透明的，但是指令的實(shí)現(xiàn)對(duì)程序員是透明的。 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) + 計(jì)算機(jī)組成 = 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （微體系結(jié)構(gòu)） 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 2. 2. 2 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 2. 2. 3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 為什么要分層？ 只有把一門藝術(shù)轉(zhuǎn)變成一項(xiàng)工程，才能做到其產(chǎn)品生產(chǎn)的 “多快好省 ”。 為了提高生產(chǎn)率， 工程的一個(gè)