计算机组成原理与汇编语言

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1、计算机组成原理与汇编语言第一章绪论第一章绪论（一）教学内容：计算机的基本概念计算机系统的组成原理与层次结构计算机系统的工作过程信息的数字化表示数字计算机的特点与主要性能指标计算机的发展与应用（二）考核内容和要求掌握：存储程序工作方式，信息的数字化表示；理解：计算机的特点，主要性能指标的含义，硬件系统的典型结构，软件系统的主要内容；了解：硬软组成的层次结构关系。§1-1基本概念从计算机的结构原理来看，目前的绝大部分计算机是建立在“存储程序控制”原理概念基础上的，即所谓的“冯.诺依曼”型计算机。冯.诺依曼”型计算机的逻辑结构的三层含义：计算机应包含运算器、控制器、存储器、输

2、入设备和输出设备五大基本部件；计算机内部采用二进制形式表示指令和数据；事先将编好的程序和始数据放入存储器中，计算机工作的时候能够自动高速地从存储器中提取指令并执行。“冯.诺依曼原理”1946年存储程序原理：在计算机开始工作前要把预先编好的程序和数据通过一定的方式送到有记忆功能的部件------存储器中保存。然后，计算机才由控制器依据存储的程序来实现控制。运算器执行部件是进行信息加工、进行算术运算和逻辑运算的场所，核心是算逻单元(ALU)。ArithmeticLogicalUnit控制器是计算机的指挥控制中心，控制与协调整机各个部件有条不紊的自动工作。三种实现方法：组合逻

3、辑方法、可编程逻辑阵列方法和微程序控制方法。存储器是冯.诺依曼原理的核心，用于存放程序和数据的部件。内存储器（主存）少快外存储器（辅存）多慢中央处理器高速缓冲存储器主存储器外存储器存储系统结构Cache(高速缓冲存储器）用于解决CPU与内存之间的速度不匹配，有Cache后，相当于给CPU配备了相当于内存容量，具有Cache速度的内存。主存由若干个存储单元组成，每个单元可存放若干个二进制位信息（一般是字节的偶数倍）。全部存储单元统一编号，称为地址。地址与存储单元一一对应，CPU按单元地址来访问每一个单元。指令数码化以后。就可以和数据一样放入存储器，存储器的任何位置既可以放

4、数据也可以放指令，不过一般将指令和数据分开存放。将指令序列存放在存储器中称为存储程序，而把控制器依据存储的程序来控制整机协调地完成计算任务叫做程序控制。输入设备将人熟悉的信息变换成机器内部能够识别的二进制信息；输出设备把计算机处理信息的结果变换成人或其他机器能够识别的信息形式。输入设备存储器输出设备运算器控制器计算机的基本组成结构（冯.诺依曼体系）为何计算机中采用二进制？二进制的0和1两个数码，在电子电路中很容易用电压的高低和脉冲的有无来表示实现；二进制数的运算规律简单，易于电路实现；逻辑判断方便，0和1正好与逻辑“真”假“对应，为计算机实现逻辑运算和程序中逻辑判断提供

5、了便利条件。指令和数据都放在内存中，如何区分？一般来讲，取指周期中从内存中读出的信息流是指令流，它流向控制器；而执行周期中从内存读出的或送入内存的信息流是数据流，它由内存流向运算器或者由运算器流向内存。§1-2层次结构一个完整的计算机系统包含硬件和软件两大部分。硬件通常指设备实体；（上一节所述）软件通常泛指个类程序和文件；系统软件应用软件计算机软件系统的三个层次：操作系统层操作系统，如DOS，WINDOWS，UNIX，LINUX实用工具层语言处理程序，如VB，VC++，MASM系统服务程序，如装入，连接，转换等标准程序库等应用程序层现代计算机是一个复杂的硬件、软件结合的

6、整体。上面讲到的软件的三个层次面向用户的是应用软件，面向机器（硬件）的是操作系统。用户通过使用操作系统来控制调用系统的硬件和软件，一切程序最终都需要由硬件来实现。计算机系统的层次结构示意图微程序设计级机器语言设计级操作系统级汇编语言程序设计级高级语言程序设计级编译程序汇编程序操作系统微程序硬件支持执行任何操作可以由软件来实现也可以用硬件来实现；任何指令的执行可以用硬件来实现，也可以由软件来实现。§1-3性能指标冯.诺依曼”机特征是描述计算机内部的工作方式及组成的特征，而计算机的外部特征如何？快速性自动连续高速，先进的半导体部件实现高速运算和高速存储；通用性任何复杂的任务

7、分解成为大量的基本运算和逻辑操作；逻辑性具有逻辑判断能力组合运算；准确性数字化编码可以保证运算和控制的准确度。基本字长指参与运算的操作数的基本位数；决定通用寄存器、加法器和数据总线等部件的宽度。位字节字主存容量主存储器所能够存储的全部信息总量。K=1024M=1024KG=1024M运算速度通常用以下两种方法衡量每秒百万次整数运算MIPS和每秒百万次浮点运算MFLOPS作为运算速度的单位；对于相同类型的计算机，通常以它们的时钟频率来比较运算速度。外围设备配置数量以及I/O能力系统软件配置支持丰富的应用寻址能力AB的宽度集成度制造工艺水平计