第1章計算機系統(tǒng)概論學習教案

1、會計學1第第1章計算機系統(tǒng)概論章計算機系統(tǒng)概論(giln)第一頁，共30頁。第1頁/共29頁第二頁，共30頁。第3頁nn計算機系統(tǒng)的層次結構第2頁/共29頁第三頁，共30頁。第4頁數(shù)字計算(j sun)機可進一步分為：專用計算(j sun)機通用計算(j sun)機可分：巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機和單片機六類它們的區(qū)別在于體積、簡易性、功率損耗、性能指標、數(shù)據(jù)存儲容量、指令系統(tǒng)規(guī)模和機器價格。第3頁/共29頁第四頁，共30頁。第5頁第4頁/共29頁第五頁，共30頁。第6頁際意義的問題。用人工計算不一定能選出最佳方案的問題。2自動控制用計算機控制各種加工機床，不僅可以減輕工人的勞動強

2、度(lodng qind)，而且生產(chǎn)效率高，加工精度高。還可以用一臺或多臺計算機控制很多臺設備組成的生產(chǎn)線，還可以控制一個車間以至整個工廠的生產(chǎn)，其經(jīng)濟和技術效果更為顯著?！坝嬎銠C是提高生產(chǎn)力最簡便的辦法” 。第5頁/共29頁第六頁，共30頁。第7頁商業(yè)業(yè)務、銀行業(yè)務、郵政業(yè)務等等方面。 (2)管理應用企業(yè)管理、物資管理、資料圖書管理、人事管理、業(yè)務管理等等領域。5教育和衛(wèi)生6家用電器7人工智能第6頁/共29頁第七頁，共30頁。第8頁第7頁/共29頁第八頁，共30頁。第9頁適配器與輸入輸出設備第8頁/共29頁第九頁，共30頁。第10頁起來。目前采用半導體器件為內(nèi)存儲器。通常，在存儲器中把保存一

3、個數(shù)的若干個觸發(fā)器稱為一個存儲單元。存儲器是由許多存儲單元組成的。每個存儲單元都有編號，稱為地址。存儲器所有存儲單元的總數(shù)稱為存儲器的存儲容量， 用單位KB、MB來表示。第9頁/共29頁第十頁，共30頁。第11頁每一個基本操作就叫做一條指令，而解算某一問題的一串指令序列，叫做該問題的計算程序，簡稱為程序。(2)指令的形式指令的內(nèi)容由兩部分組成：操作碼：操作的性質(zhì)地址碼：操作數(shù)的地址。指令的形式如下：第10頁/共29頁第十一頁，共30頁。第12頁基本指令，從而構成了這臺計算機的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)不僅是硬件設計的依據(jù)，而且(r qi)是軟件設計的基礎。因此，指令系統(tǒng)是衡量計算機性能的一個重要標志。

4、第11頁/共29頁第十二頁，共30頁。第13頁而把執(zhí)行指令的一段時間叫做執(zhí)行周期。因此，控制器反復交替地處在取指周期與執(zhí)行周期之中。每取出一條指令，控制器中的指令計數(shù)器就加1，從而為取下一條指令做好準備。在早期(zoq)的計算機術語中，通常把運算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡稱CPU。CPU與存儲器被稱為主機。第12頁/共29頁第十三頁，共30頁。第14頁機的字長可以達到64位。計算機字既可以代表指令，也可以代表數(shù)據(jù)。如果某字代表要處理的數(shù)據(jù)，則稱為數(shù)據(jù)字如果某字為一條指令，則稱為指令字取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，它流向控制器；執(zhí)行周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向

5、運算器。某些指令進行過程中需要兩次訪問內(nèi)存，一次是取指令，另一次是取數(shù)據(jù)，第13頁/共29頁第十四頁，共30頁。第15頁信息形式。適配器的作用相當于一個轉換器。計算機的輸入輸出設備通常稱為外圍設備。它們通過適配器部件與主機相聯(lián)系。作用：可以保證外圍設備用計算機系統(tǒng)特性所要求的形式發(fā)送(f sn)或接收信息?？偩€是多個系統(tǒng)部件之間進行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。借助系統(tǒng)總線，計算機在各系統(tǒng)部件之間實現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。第14頁/共29頁第十五頁，共30頁。第16頁第15頁/共29頁第十六頁，共30頁。第17頁計算機運算速度一般為每秒幾千次至幾萬次，體積龐大，成本很高，可靠性較低。在此期間，

6、形成了計算機的基本體系，確定了程序設計的基本方法，“數(shù)據(jù)處理機”開始得到應用。第二代為1958年開始的晶體管計算機。運算速度提高到幾萬次至幾十萬次，可靠性提高，體積縮小，成本降低。在此期間，“工業(yè)控制機”開始得到應用。第三代為1965年開始的中小規(guī)模集成電路計算機?？煽啃赃M一步提高，體積進一步縮小，成本進一步下降，運算速度提高到幾十萬次至幾百萬次。在此期間形成機種多樣化，生產(chǎn)系列化，使用系統(tǒng)化，“小型計算機”開始出現(xiàn)。第16頁/共29頁第十七頁，共30頁。第18頁億次。n由一片巨大(jd)規(guī)模集成電路實現(xiàn)的“單片計算機”開始出現(xiàn)。n50多年來計算機體系結構的發(fā)展過程，是在馮諾依曼型結構的基礎上

7、，圍繞如何提高速度、擴大存儲容量、降低成本、提高系統(tǒng)可靠性和方便用戶使用為目的，不斷采用新的器件和研制新的軟件的過程。n就系統(tǒng)結構本身來說，主要是指令系統(tǒng)、微程序設計、流水線結構、多級存儲器體系結構、輸入輸出體系結構、并行體系結構、分布式體系結構、多媒體體系結構、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的形成和發(fā)展。第17頁/共29頁第十八頁，共30頁。第19頁信為中心的體系結構。n(2) 計算機從數(shù)值計算為主過渡到知識推理為主，從而使計算機進入知識處理階段(jidun)。n(3) 模塊化計算機系統(tǒng)結構。n(4)多媒體技術帶來的微處理器、計算機網(wǎng)絡與通信等方面的重大變革。第18頁/共29頁第十九頁，共30頁。

8、第20頁它包括以下四類：(1)各種服務性程序，如診斷程序、排錯程序、練習程序等；(2)語言程序，如匯編程序、編譯程序、解釋程序等；(3)操作系統(tǒng)；(4)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。應用程序應用程序是用戶利用計算機來解決某些問題而編制的程序。如工程設計程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動控制程序、企業(yè)管理程序、情報檢索(qn bo jin su)程序、科學計算程序等等。第19頁/共29頁第二十頁，共30頁。第21頁編譯系統(tǒng)：編譯程序及運行系統(tǒng)解釋系統(tǒng)：逐一解釋并計算。操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DB、DBMS）.第20頁/共29頁第二十一頁，共30頁。第22頁它通常由五個以上不同(b tn)的級組成，每一級都能進行程序設計，如

9、圖所示。第21頁/共29頁第二十二頁，共30頁。第23頁n也稱為混合級。n操作系統(tǒng)由機器指令和廣義指令組成。n廣義指令是操作系統(tǒng)定義和解釋的軟件指令。n第四級是匯編語言級。n它給程序人員提供一種符號形式語言，以減少程序編寫的復雜性。n由匯編程序支持和執(zhí)行。n如果應用程序不采用匯編語言編寫，則這一級可以不要。n第五級是高級語言級。n面向用戶的，為方便用戶編寫應用程序而設置的。n由各種高級語言編譯程序支持和執(zhí)行。第22頁/共29頁第二十三頁，共30頁。第24頁和解釋容易。n第四、五兩級編寫程序所采用的語言是符號語言，用英文字母和符號來表示程序，便于大多數(shù)不了解硬件的人們使用計算機。第23頁/共29

10、頁第二十四頁，共30頁。第25頁第24頁/共29頁第二十五頁，共30頁。第26頁第25頁/共29頁第二十六頁，共30頁。第27頁件完成，也可以由軟件來完成。對于某一機器功能采用硬件方案還是軟件方案，取決于器件價格、速度、可靠性、存儲容量、變更周期等因素。就目前而言，一些計算機的特點是，把原來明顯地在一般機器級通過編制程序實現(xiàn)的操作，如整數(shù)乘除法指令、浮點運算指令、處理字符串指令等等，改為直接由硬件完成?，F(xiàn)在已經(jīng)可以把許多復雜的、常用的程序制作成所謂固件。就它的功能來說，是軟件，但從形態(tài)來說，又是硬件。隨著計算機硬件的發(fā)展，傳統(tǒng)的軟件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。第26頁/共29頁第二十七頁，共30頁。第28頁n遞減。n計算機的應用范圍包括：n科學計算、 自動控制、測量與測試(csh)、信息處理、教育衛(wèi)生、家用電器、人工智能等領域等等。n計算機的硬件是由有形的電子器件等構成的，包括：n運算器、存儲器、控制器、適配器、輸入輸出設備。n運算器和控制器稱為CPUnCPU和存儲器稱為主機。第27頁/共29頁第二十八頁，共30頁。第29頁n(1)各種服務性程序，(2)語言(yyn)類程序，(3)操作系統(tǒng)，(4)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。n應用程序是針對某一應用課題領域開發(fā)的軟件。n計算機系統(tǒng)