《计算机原理》PPT课件.ppt

计算机原理
第一部分计算机原理
计算机概述
计算机的出现

计算机的分类
计算机的组成
指令系统与程序
数据及编码
数制与数的表示
软件技术中的数制
二进制数的运算
计算机中数的表示
计算机数据编码
计算机硬件
硬件系统概述
中央处理单元
主存储器
高速缓冲存储器
辅存储器
人机交互设备
子系统的内部连接
程序执行过程
计算机软件
软件的定义
软件与硬件的关系
软件的种类
软件的生产
习题 1
计算机概述
计算机的出现
世界上第一台纯电子的计算机或许是Atanasoff-Berry机器,由约翰·安塔纳索夫(John Atanasoff)和他的助手克里夫德·柏利(Clifford Berry)于1937年~1941年在美国爱荷华州立大学建造。另外一台是称为Colossus(巨人)的机器由汤米·福劳尔斯(Tommy Flowers)指导在英国建造,该机器在第二次世界大战中用来破译德国人的密码。实际上在此期间,全世界共有10余台这样的机器,由于高度保密长期不为人知。以致于人们一直把稍后(1946年2月14日)建造的(当然也更加通用和快速)计算机埃尼阿克(ENIAC, Electronic Numerical Integrator and Calculator, 电子数字积分器和计算器)作为世界上第一台电子计算机。它是由约翰·莫奇利(John Manchly)·艾克特(J. Presper Eckert)在美国宾夕法尼亚大学摩尔电子工程学校建造的。
ENIAC
冯·诺依曼原理
冯·诺依曼在参与ENIAC的建造过程中,认识到了当时计算机结构上的不足,对计算机的体系结构进行了研究,提出了今天我们称为冯·诺依曼原理的三条思想:
(1)计算机的结构应由存储器、算术逻辑单元、控制单元和输入/输出单元构成。存储器是计算机用来存储的部件;算术逻辑单元是进行计算和逻辑操作的地方;控制单元用来对存储器、算术逻辑单元、输入/输出设备等子系统的操作进行控制;输入子系统负责从计算机外部接受输入数据和计算程序,而输出子系统负责将计算机的处理结果输出到计算机的外部。
冯·诺依曼(1903-1957)
(2)计算机的计算程序必须存储在其存储器中。
(3)计算机中的指令是一条接着一条顺序执行的。也就是说,控制器一次从存储器取出一条指令,接着解释它、执行它。然后,依顺序或者程序要求(例如跳转)读取下一条指令。
依照上述原理建造的计算机称为冯氏体系结构的计算机。从此以后,绝大部分计算机,包括我们今天使用的计算机,都是基于冯·诺依曼原理的。
计算机的分类
计算机的组成
我们考查使用算盘计算一个四则运算的过程。设有下面的算式:
162×156+161÷23-120×15
我们需要有算盘作为运算的工具;其次要有笔和纸,用来记录算式、中间结果和最后的计算结果;运算过程需要有一个会打算盘的人来控制:人首先把要计算的问题和数据记录下来,然后第一步先算出162×156,把计算的中间结果记在纸上,再计算161÷23,把它和上一次的结果相加,再记录在纸上,然后计算120×15,再把它从上一次的结果中减去,就得到了最后的结果。
如果用一台计算机完成上面的工作,显然该计算机也需要有相当于算盘用来进行计算的部件,我们称之为运算器;其次,该机器还要有起到纸和笔相同作用,能够记住算式、中间结果以及最终结果的部件,我们称之为存储器;再次,要有起到和打算盘的人相似作用的部件,它控制整个计算过程,我们称之为控制器。除了上面三个部分,该机器还要有可以输入算式或计算过程的装置,我们称之为输入设备;还要有将最终计算结果告诉我们的装置,我们称之为输出设备。