本科教学水平评估.ppt

1计算机硬件系统计算机硬件系统计算机硬件系统内容提要内容提要本章以微型计算机为例介绍计算机硬件系统的本章以微型计算机为例介绍计算机硬件系统的组成,包括系统单元、内存、系统总线、扩展卡以组成,包括系统单元、内存、系统总线、扩展卡以及常用的输入及常用的输入//输出设备和辅助存储器。通过本章输出设备和辅助存储器。通过本章学习,要求读者掌握计算机系统的基本结构和工作学习,要求读者掌握计算机系统的基本结构和工作原理,了解各种各样的输入原理,了解各种各样的输入//输出设备及其功能。输出设备及其功能。2冯诺依曼体系结构冯冯诺依曼体系结构诺依曼体系结构体系结构指的是,构成系统主要部件的总体布局、部件体系结构指的是,构成系统主要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些部件之间的连接方式。冯的主要性能以及这些部件之间的连接方式。冯诺依曼体诺依曼体系结构的要点:系结构的要点: 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备备55大部分组成大部分组成控制器和运算器是其核心,称为控制器和运算器是其核心,称为CPUCPU 按存储程序原理进行工作按存储程序原理进行工作数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中,存放的位置由地址确定中,存放的位置由地址确定控制器是根据存放在存储器中的指令序列(程序)进行控制器是根据存放在存储器中的指令序列(程序)进行工作,并由一个程序计数器控制指令的执行工作,并由一个程序计数器控制指令的执行3VON NEUMANNVON NEUMANNVON NEUMANN19461946年,年,John von NeumannJohn von Neumann、、Arthur BurksArthur Burks和和HermanHermanGoldsteinGoldstein共同发表一篇名为共同发表一篇名为““电子计算仪器逻辑设计的初电子计算仪器逻辑设计的初步讨论(步讨论( Preliminary Discussion of the LogicalPreliminary Discussion of the LogicalDesign of an puting InstrumentDesign of an puting Instrument))””论文论文,,von Neumannvon Neumann在文中详细描述了计算机的逻辑设计、指令在文中详细描述了计算机的逻辑设计、指令修改的概念以及计算机的电子电路。这个概念一直作为现修改的概念以及计算机的电子电路。这个概念一直作为现代计算机设计的基础。文中指出代计算机设计的基础。文中指出““因为完善的设备将是一个因为完善的设备将是一个通用计算机,它应该包括主要的部件有:运算器、存储器通用计算机,它应该包括主要的部件有:运算器、存储器、控制器和与之相关的操作员、控制器和与之相关的操作员””。。4计算机硬件体系结构的发展计算机硬件体系结构的发展计算机硬件体系结构的发展适应串行的算法的体系结构改变为适应并行的算法的计适应串行的算法的体系结构改变为适应并行的算法的计算机体系结构算机体系结构面向高级语言计算机和直接执行高级语言的计算机面向高级语言计算机和直接执行高级语言的计算机硬件系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应的计硬件系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应的计算机算机从传统的指令驱动型改变为数据驱动型和需求驱动型的从传统的指令驱动型改变为数据驱动型和需求驱动型的计算机计算机各种适应特定应用的专用计算机各种适应特定应用的专用计算机高可靠性的容错计算机高可靠性的容错计算机处理非数值化信息的计算机处理非数值化信息的计算机5微型计算机的硬件结构微型计算机的硬件结构微型计算机的硬件结构微型计算机硬件的系统结构与冯微型计算机硬件的系统结构与冯诺依曼结构无本质上的诺依曼结构无本质上的差异,不过差异,不过CPUCPU已被集成在一片大规模或超大规模集成电已被集成在一片大规模或超大规模集成电路上,称为路上,称为MPUMPU。。此外,微型计算机内部的连接方式都是此外,微型计算机内部的连接方式都是采用总线结构。采用总线结构。数据总线是传送数据和指令代码的信号线,它是双向总线数据总线是传送数据和指令代码的信号线,它是双向总线地址总线是传送地址总线是传送CPUCPU所要访问的存储单元或输入输出接口地址所要访问的存储单元或输入输出接口地址的信号线,它是单向总线的信号线,它是单向总线控制总线是管理总线上活动的信号线。控制总线中的信号是用控制总线是管理总线上活动的信号线。控制总线中的信号是用来实现来实现CPUCPU对外部部件的控制、状态等信息的传送以及中断信对外部部件的控制、状态等信息的传送以及中断信号的传送等号的传送等6系统主