chapter1计算机系统概论

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1、计算机组成原理武汉科技大学计算机科学与技术学院《计算机组成原理》PrinciplesofComputerOrganization课程代码：1301026课程类别：必修课程学分：4课程学时：80(其中：实验18学时)授课对象：计算机科学与技术专业本科生软件工程专业本科生网络工程专业本科生教学内容研究讨论计算机单处理机系统的完整硬件系统的基本组成原理与内部运行机制单处理机系统：非多机系统基本：不一定是最高性能、最合理的组成,而是最基础的必要的组成部分完整：计算机整机、全部的硬件功能部件输入设备输出设备总线外存设备主存储器高速缓存控制器运算器第3、7、9章第7章第4、5章第

2、2章第6章输入输出接口第8章计算机硬件系统组成第一章计算机系统概论第二章运算方法和运算器第三章内部存储器第四章指令系统第五章中央处理机第六章总线系统第七章外围设备第八章输入输出系统第九章操作系统支持第十章安腾高性能处理机体系结构教材目录教学过程与成绩比例除课堂教学外，实验室配有相应的计算机组成原理实验箱，通过实验可使学生理论联系实际，一方面增强对相应知识点的理解和掌握，同时培养学生的动手能力和创新意识。实验共18学时，单独作为一门课程，独立给定成绩；不计入理论课的总成绩之中。理论课成绩由平时成绩和期末考试成绩构成。平时成绩包括期中考试、平时考勤、平时作业等，按30%的

3、比例算入总成绩之中。期末考试成绩占总成绩的70%。学习目标《计算机组成原理》是计算机及相关专业的主干课程之一本课程的目的和任务是：用层次结构的观点并以信息的加工、处理为主线研究计算机硬件结构及工作原理；使学生掌握计算机硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及互连构成整机的技术；培养学生对硬件系统的分析、设计、开发、使用和维护方面的能力，建立牢固的整机思想教学参考书[1].唐朔飞.计算机组成原理(第2版).北京:高等教育出版社,2008.[2].白中英.计算机组成原理试题库及实现.北京:科学出版社,1991.[3].王爱英.计算机组成与结构(第3版).北京:清

4、华大学出版社,2001.[4].莫正坤等.计算机组成原理.北京:高等教育出版社，2005.[5].(加)HamacherZvonkoVranesicSafwatZaky著,张红光,张健民译.ComputerOrganization(FifthEdition).北京:机械工业出版社,2004.本课程的地位本课程在计算机应用学科中处于承上启下的地位，要求先修的课程有：计算机基础数字逻辑学习指南学习指南本课程的任务讨论单机系统范围内计算机各部件和系统的组成以及内部工作机制。通过学习，掌握计算机各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成整机系统的技术。为后继课程的学习

5、打好基础。学习指南本课程的重点：计算机系统各基本部件的原理及实现本课程的难点：各部件互连构成整机系统，即整机概念的建立本课程的深广度：主要讨论计算机组成中具有共性的问题，要处理好抽象概念与具体实例的关系第一章　计算机系统概论本章内容1.1计算机的分类1.2计算机的发展简史1.3计算机的硬件1.4计算机的软件1.5计算机系统的层次结构1.1计算机的分类按信号量分模拟机数字机专用通用超级计算机大型机服务器工作站微型机单片机2.数字机与模拟机的主要区别模拟机：用连续量表示数据，计算过程也是连续的数字机：用离散的数字量表示数据，按位不连续地跳动计算1.如何分类？分类的依据及结

6、果，按用途分，按规模分超级计算机单片机大型机服务器工作站微型机体积功耗性能数据存储量指令系统价格低高简易性高低1.2计算机的发展简史1.2.1计算机的五代变化第五代类型时期主要器件重要特征第一代1946

7、1957电子管机器语言，汇编语言速度低，体积大，价格昂贵可靠性差，用于科学计算第二代1958

8、1964晶体管算法语言，操作系统体积缩小，可靠性提高从科学计算扩大到数据处理第三代1965

9、1971中、小规模集成电路体积小，可靠性大大提高，软件技术和外设发展迅速应用领域不断扩大第四代1972

10、1990大及超大规模集成电路体积进一步缩小，可靠性进一步提高，成本进一步降低19

11、91

12、巨大规模集成电路由一片巨大规模集成电路实现的单片计算机开始出现运算速度每秒几千~几万次每秒几万~几十万次每秒几十万~几百万次每秒1000万~1亿次每秒10亿次摩尔定律1.2.2半导体存储器的发展50~60年代，由微小的铁磁体环(磁芯)构成1970年，仙童半导体公司生产了第1片半导体存储器1974年，每位半导体存储器的价格低于磁芯存储器此后半导体存储器经历了11代：单个芯片容量1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB和现在的1GB其中：1B=8bit；1K=210；1M=220；1G=2301