第一章計算機系統(tǒng)概論教材

+本章小結(jié)

本章主要對計算機系統(tǒng)作了概述性的說明，指出了“計算機組成原理”課程的內(nèi)容在整個計算機系統(tǒng)中的位置。主要內(nèi)容包括：(1)計算機系統(tǒng)的組成：分軟件和硬件兩部分。硬件和軟件的界面是指令系統(tǒng)。(2)計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)：①從機器使用者的角度來說，粗分為應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和硬件三個層次。②從程序設(shè)計員和機器硬件設(shè)計者的角度來說，細分為：高級語言虛擬機、匯編語言虛擬機、操作系統(tǒng)虛擬機、機器語言機器、微程序機器。本章小結(jié)(3)硬件和軟件的相互關(guān)系：①兩者相輔相成，缺一不可。②兩者都用來實現(xiàn)邏輯功能，同一功能可用硬件實現(xiàn)，也可用軟件實現(xiàn)。(4)馮諾依曼計算機結(jié)構(gòu)的特點：①有運算器、控制器、存儲器、輸入、輸出五大部分組成。②指令和數(shù)據(jù)用二進制表示，兩者形式上沒有差別。③指令和數(shù)據(jù)存放在存儲器中，按地址訪問。④指令由操作碼和地址碼組成，操作碼指定操作性質(zhì)，地址碼指定操作數(shù)地址。⑤采用“存儲程序控制”方式進行工作。本章小結(jié)(5)計算機硬件的基本組成和功能：①運算器用來進行各種算術(shù)邏輯運算。②控制器用來執(zhí)行指令，送出操作控制信號，③存儲器用來存放指令和數(shù)據(jù)。④輸入和輸出設(shè)備用來實現(xiàn)計算機和用戶之間的信息交換。本章小結(jié)(6)計算機的工作過程：①用某種語言（高級語言或低級語言）編制程序，稱為源程序。②用語言處理程序（編譯程序或匯編程序）將源程序翻譯成機器語言目標程序。③啟動目標程序，將所含的指令和數(shù)據(jù)裝入內(nèi)存。④從第一條指令開始執(zhí)行：取指令、指令譯碼、取操作數(shù)，運算、送結(jié)果、PC指向下一條指令。⑤重復第④步，周而復始地執(zhí)行指令，直到程序所含指令全部執(zhí)行完。本章小結(jié)(7)計算機系統(tǒng)性能評價指標：①機器字長：CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，一般以定點運算器數(shù)據(jù)通路寬度為準。②運行速度：a)主頻：CPU主脈沖的時鐘頻率。b)CPI：執(zhí)行一條指令所需的CPU主脈沖時鐘個數(shù)。c)定點指令執(zhí)行速度：每秒鐘執(zhí)行多少百萬條定點指令數(shù)（MIPS）。d)浮點操作運算速度：每秒鐘執(zhí)行多少浮點數(shù)操作（FLOPS）。③存儲容量：a)主存容量：包含RAM和ROM兩部分。以單元個數(shù)x存儲單元寬度或字節(jié)數(shù)來表示。b)輔存容量：磁盤容量，以字節(jié)為單位，如：80GB。常見問題1.計算機系統(tǒng)就是硬件系統(tǒng)嗎？2.同一個功能可以由軟件完成也可以由硬件完成嗎？3.翻譯程序就是編譯程序嗎？解釋程序和編譯程序有什么差別？什么是匯編程序？4.要計算機做的任何工作都要先編寫成程序才能完成嗎？5.指令和數(shù)據(jù)形式上沒有差別，且都存于存儲器中，計算機如何區(qū)分它們呢？6.什么叫透明性？透明是指什么都能看見嗎？7.數(shù)據(jù)通路寬度、機器字長、“字”寬、存儲單元寬度、編址單位、總線寬度、指令字長各指什么？它們之間有何關(guān)系?習題1．一個完整的計算機系統(tǒng)應(yīng)該包括（

）兩大部分。A.主機和外設(shè)B.硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)C.硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)D.硬件系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件習題2．下列是有關(guān)程序、指令和數(shù)據(jù)關(guān)系的敘述，其中錯誤的是（）。A.一個程序由若干條指令和所處理的數(shù)據(jù)組成B.指令和數(shù)據(jù)形式上沒有差別，都是一串0/1序列C.指令和數(shù)據(jù)不能放在同一個存儲器中，必須分別存放在指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器中D.啟動程序前指令和數(shù)據(jù)都存放在外存中，啟動后才被裝入內(nèi)存習題3．以下關(guān)于馮.諾依曼計算機工作方式的敘述中，錯誤的是（

）。A.計算機完成的所有任務(wù)都必須執(zhí)行相應(yīng)的程序來完成B.某任務(wù)用某語言（如C++）編好程序后，一旦被啟動，則馬上可調(diào)至主存直接執(zhí)行C.程序執(zhí)行時，CPU按指令地址自動按序到內(nèi)存讀取指令并執(zhí)行D.馮.諾依曼計算機工作方式稱為“存儲程序”控制方式習題4.下面是有關(guān)反映計算機中存儲器容量的計量單位的敘述，其中錯誤的是（

）。A.最小的計量單位為位（bit），表示一位“0”或“1”，一個字節(jié)為8位B.最基本的計量單位是字節(jié)（Byte），因而指令、數(shù)據(jù)和地址的長度都是8的倍數(shù)C.主存儲器的編址單位一般是字節(jié)的倍數(shù)D.主存容量為1KB，其含義是主存儲器中能存放1000個字節(jié)的二進制信息常見概念術(shù)語系統(tǒng)軟件（SystemSoftware）應(yīng)用軟件（Application）高級語言（High-levelprogrammingLanguage）匯編語言（AssemblyLanguage）機器語言（MachineLanguage）常見概念術(shù)語源程序（SourceProgram）目標程序（ObjectProgram）編譯程序（Complier）解釋程序（Interpreter）匯編程序（Assembler）常見概念術(shù)語操作系統(tǒng)（OperatingSystem）算術(shù)邏輯單元（ArithmeticLogicUnit簡稱ALU）累加器（Accumulator）運算器（ArithmeticLogicUnit,ALU）控制器（ControlUnit）控制單元（ControlUnit）中央處理器（CentralProcessingUnit，CPU）程序計數(shù)器（ProgramCounter）指令寄存器（InstructionRegister）常見概念術(shù)語存儲器（Memory）主存（內(nèi)存）（MainMemory）輔存（外存）（SecondaryMemory）記憶單元（存儲基元、存儲元）（MemoryCell）存儲單元（MemoryUnit）存儲器地址寄存器（MemoryAddressRegister-MAR）存儲器數(shù)據(jù)寄存器（MemoryDataRegister，MDR）存儲容量（MemoryCapacity）常見概念術(shù)語機器字長（MachineWordLength）指令字長（Inst