補充知識第1章_計算機基礎知識(2014)

1、補充知識補充知識1 1： 計算機的組成及計算機的組成及 基本工作原理基本工作原理 2/27 計算機的發(fā)展史計算機的發(fā)展史 第一臺電子計算機誕生于美國賓西法尼亞大學第一臺電子計算機誕生于美國賓西法尼亞大學 v 重達30噸 v 占地 170 m2 v 18000個電子管 v 耗電150 kw v 保存 80個字節(jié) v 5000 次/秒 “天河二號天河二號” 雙精度浮點運算峰值速度雙精度浮點運算峰值速度 達到每秒達到每秒5.495.49億億次。億億次。 3/27 電子管電子管晶體管晶體管 集成集成 電路電路 大規(guī)模大規(guī)模 集成電集成電 路路 計算機從所采用的計算機從所采用的電子元件電子元件來劃分來劃

2、分 4/27 大規(guī)模大規(guī)模 集成電路集成電路 晶體管晶體管 電子管電子管 集成電路集成電路 大規(guī)模集成電路：大規(guī)模集成電路： 71- 體積桌面化、掌上體積桌面化、掌上 化、微型化化、微型化 大容量存儲大容量存儲 應用普及化應用普及化 網(wǎng)絡化、多媒體網(wǎng)絡化、多媒體 化化 5/27 v 計算機的全稱計算機的全稱 電子數(shù)字計算機。電子數(shù)字計算機。 v 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) 構成計算機的各種電子的、磁的、機械的部件和設備的構成計算機的各種電子的、磁的、機械的部件和設備的 總稱。總稱。 v 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 管理和使用計算機的各類程序及所需數(shù)據(jù)的總稱。管理和使用計算機的各類程序及所需數(shù)據(jù)的總稱。 v 計算機

3、系統(tǒng)計算機系統(tǒng) 計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)=硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 計算機系統(tǒng)組成及計算機系統(tǒng)組成及 工作過程工作過程 6/27 v 其基本工作原理是由著名的美其基本工作原理是由著名的美 籍匈牙利數(shù)學家馮籍匈牙利數(shù)學家馮諾依曼提諾依曼提 出的。出的。 v 馮馮諾依曼被稱為諾依曼被稱為“計算機之計算機之 父父”。 第一臺存儲計算機：第一臺存儲計算機： 基本特點：基本特點： p 計算機采用二進制碼存儲與處理計算機采用二進制碼存儲與處理 p 數(shù)據(jù)與程序存入存儲器數(shù)據(jù)與程序存入存儲器( (存儲程序存儲程序) )，程序，程序 自動執(zhí)行自動執(zhí)行( (程序控制程序控制) ) p 五大功能部件五大功能部

4、件 7/27 輸入輸入 設備設備 輸出輸出 設備設備 控制器控制器運算器運算器 存儲器存儲器 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制流 以存儲器為中心的計算機組成結構以存儲器為中心的計算機組成結構 CPUCPU（Central Central Processing Processing UnitUnit） 計算機計算機硬件硬件系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 8/27 v運算器：進行算術運算和邏輯運算的部件運算器：進行算術運算和邏輯運算的部件 算術運算：算術運算：+ - + - 邏輯運算：邏輯運算：ANDAND，OROR，NOTNOT 各部件的主要功能各部件的主要功能 v控制器：指揮中心，指揮各部件協(xié)調(diào)的工作?？刂破鳎褐笓]中

5、心，指揮各部件協(xié)調(diào)的工作。 9/27 存儲器：存儲程序和數(shù)據(jù)信息存儲器：存儲程序和數(shù)據(jù)信息. 存儲器分為存儲器分為內(nèi)存內(nèi)存儲器（主存儲器）和儲器（主存儲器）和外存外存儲器儲器 （輔助存儲器）（輔助存儲器） 內(nèi)存：存放當前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存：存放當前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。 外存：存放暫時不運行的程序和數(shù)據(jù)。外存：存放暫時不運行的程序和數(shù)據(jù)。 各部件的主要功能（續(xù)）各部件的主要功能（續(xù)） 10/27 每個單元（每個單元（1字節(jié)）都對應一個地址，以實現(xiàn)對單元內(nèi)容的尋址。字節(jié)）都對應一個地址，以實現(xiàn)對單元內(nèi)容的尋址。 內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容 喂！我找住在喂！我找住在 2031

6、2031房間的王剛房間的王剛 0000011038F04H 內(nèi)存地址內(nèi)存地址 單元內(nèi)容單元內(nèi)容 38F05H00001010 11/27 輸入設備：輸入信息到計算機內(nèi)部，轉換信息輸入設備：輸入信息到計算機內(nèi)部，轉換信息 輸出設備：將計算機內(nèi)部的信息輸出出來輸出設備：將計算機內(nèi)部的信息輸出出來 各部件的主要功能（續(xù)）各部件的主要功能（續(xù)） 12/27 微型計算機的硬件組成微型計算機的硬件組成 主主 機機外部設備（外設）外部設備（外設） 微處理器微處理器 （CPU） 內(nèi)內(nèi) 存存 儲儲 器器 外外 存存 儲儲 器器 輸輸 入入 設設 備備 輸輸 出出 設設 備備 運運 算算 器器 控控 制制 器器

7、微型計算機的硬件組成微型計算機的硬件組成 13/27 微機的硬件組成結構微機的硬件組成結構 C P U 內(nèi)存I/O接口 I/O設備 數(shù)據(jù)總線DB 地址總線AB 控制總線CB 主機 微型計算機的概念結構 14/27 微機主要部件微機主要部件 vCPU：在微機中稱為微處理器，它是微機的核心：在微機中稱為微處理器，它是微機的核心 部件。主要由運算器、控制器組成。部件。主要由運算器、控制器組成。 15/27 內(nèi)存儲器內(nèi)存儲器 隨機存儲器隨機存儲器RAM只讀存儲器只讀存儲器ROM 動態(tài)動態(tài)RAM靜態(tài)靜態(tài)RAM Random Access MemoryRandom Access Memory 1 1 可讀

8、可寫可讀可寫 2 2 易失性易失性 Read Only MemoryRead Only Memory 1 1 只讀只讀 2 2 非易失性非易失性 內(nèi)存內(nèi)存儲器儲器：cpucpu可可直接訪問直接訪問的存儲器；用來存儲的存儲器；用來存儲正在正在 運行運行的程序或數(shù)據(jù)；的程序或數(shù)據(jù)； 微機主要部件（續(xù)）微機主要部件（續(xù)） 16/27 u外存儲器外存儲器：軟磁盤、硬磁盤、移動硬盤、光盤、：軟磁盤、硬磁盤、移動硬盤、光盤、 U盤等。盤等。 外存的存儲容量大，價格較低，但存取速度比外存的存儲容量大，價格較低，但存取速度比 內(nèi)存慢，一般用來存放當前不參與運行的程序和內(nèi)存慢，一般用來存放當前不參與運行的程序和

9、 數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。 外存中的程序和數(shù)據(jù)必須讀到內(nèi)存中才能被運外存中的程序和數(shù)據(jù)必須讀到內(nèi)存中才能被運 行。行。 微機主要部件（續(xù)）微機主要部件（續(xù)） 17/27 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件：用來管理、維護計算機并協(xié)調(diào)計算：用來管理、維護計算機并協(xié)調(diào)計算 機各部件有效工作的軟件。機各部件有效工作的軟件。 應用軟件應用軟件：實現(xiàn)具體應用的軟件。：實現(xiàn)具體應用的軟件。 軟件軟件 計算機軟件系統(tǒng)計算機軟件系統(tǒng) v軟件軟件：為運行、管理和維護計算機系統(tǒng)或為實現(xiàn)：為運行、管理和維護計算機系統(tǒng)或為實現(xiàn) 某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關資料某一功能而編寫的各種程序的總和及其相關資料 。 v軟件系統(tǒng)的核心是軟件系統(tǒng)的核

10、心是系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)軟件的核心是，系統(tǒng)軟件的核心是 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)。 18/27 v指令指令：計算機能夠識別并執(zhí)行的：計算機能夠識別并執(zhí)行的“操作命令操作命令” v指令一般由操作碼和操作數(shù)組成指令一般由操作碼和操作數(shù)組成 操作碼操作碼 操作數(shù)操作數(shù) 表示功能（操作）表示功能（操作） 表示操作的對象表示操作的對象 與軟件相關的重要概念與軟件相關的重要概念 19/27 指令舉例 機器語言指令：機器語言指令：10110000 00001111 1515累加器累加器A A 00101100 00001010 10 + A A10 + A A 11110100 結束結束, ,停機停機 匯編語言語

11、句：匯編語言語句：MOV A , 15 15累加器累加器A ADD A , 10 10 + A A HLT 結束結束,停機停機 C語言語句：語言語句： A=15+10 10 + 15 A return 結束結束, ,返回返回 20/27 與軟件相關的重要概念（續(xù)）與軟件相關的重要概念（續(xù)） v指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)：計算機能夠識別的所有指令的集合。：計算機能夠識別的所有指令的集合。 例如：例如：ADD, SUB, MUL, JMP, MOV, HLT 不同類型的計算機所識別的指令集合不一樣不同類型的計算機所識別的指令集合不一樣 8086微處理器的指令系統(tǒng)包含基本指令微處理器的指令系統(tǒng)包含基本指令92

12、條條 PENTIUM III的指令系統(tǒng)包含的指令系統(tǒng)包含70條條 v程序程序：為解決某一問題而設計的一系列指令或：為解決某一問題而設計的一系列指令或 語句。語句。 21/27 非機器指令程序的運行方式非機器指令程序的運行方式 只有用機器指令編寫的程序，計算機可以直只有用機器指令編寫的程序，計算機可以直 接識別并執(zhí)行接識別并執(zhí)行 任何非機器指令組成的程序都必須轉換為機任何非機器指令組成的程序都必須轉換為機 器指令，才能被計算機運行器指令，才能被計算機運行 轉換由專門的轉換由專門的“翻譯程序翻譯程序”完成完成 22/27 匯編語言程序的運行方式匯編語言程序的運行方式 連接程序連接程序 目標程序目標

13、程序 可執(zhí)行程序可執(zhí)行程序 匯編程序匯編程序 匯編語言程序匯編語言程序 23/27 高級語言程序的運行方式一：高級語言程序的運行方式一： 解釋的方式解釋的方式 機器指令機器指令 解釋程序解釋程序 高級語言程序高級語言程序 24/27 高級語言程序的運行方式二：高級語言程序的運行方式二： 編譯的方式編譯的方式 可執(zhí)行程序可執(zhí)行程序 編譯程序編譯程序 高級語言程序高級語言程序目標程序目標程序 連接程序連接程序 25/27 計算機的工作過程就是執(zhí)行程序的過程計算機的工作過程就是執(zhí)行程序的過程 v計算機是在程序的控制下工作的計算機是在程序的控制下工作的 v人們事先編寫設計好程序人們事先編寫設計好程序 v并將程序輸入到計算機中存儲起來并將程序輸入到計算機中存儲起來 vCPU根據(jù)程序中的指令控制計算機各個部件工作根據(jù)程序中的指令控制計算機各個部件工作 v各個部件根據(jù)操作碼規(guī)定完成各種動作各個部件根據(jù)操作碼規(guī)定完成各種動作 計算機工作過程計算機工作過程 26/27 程序執(zhí)行過程程序執(zhí)行過程 分析指令分析指令 執(zhí)行指令執(zhí)行指令 程序程序 取下一條指令取下一條指令 結束程序結束