计算机组成原理
一计算机系统概述
一计算机发展历程
第一台电子计算机ENIAC诞生于1946年美国宾夕法尼亚大学ENIAC用了18000电子管1500继电器重30吨占地170m2耗电140kw每秒计算5000次加法冯诺依曼Va
Neuma
首次提出存储程序概念将数据和程序一起放在存储器使编程更加方便50年来虽然对冯诺依曼机进行很多改革但结构变化不大仍称冯诺依曼机
一般把计算机的发展分为五个阶段
发展阶段时间硬件技术速度次秒
第一代19461957电子管计算机时代40000
第二代19581964晶体管计算机时代200000
第三代19651971中小规模集成电路计算机时代1000000
第四代19721977大规模集成电路计算机时代10000000
第五代1978现在超大规模集成电路计算机时代100000000ENIACElectro
icNumericalI
tegratorA
dComputer电子数字积分机和计算机
EDVACElectro
icDiscreteVariableAutomaticComputer电子离散变量计算机
组成原理是讲硬件结构的系统结构是讲结构设计的
摩尔定律微芯片上的集成管数目每3年翻两番处理器的处理速度每18个月增长一倍
每代芯片的成本大约为前一代芯片成本的两倍
新摩尔定律全球入网量每6个月翻一番
数学家冯诺依曼vo
Neuma
在研究EDVAC机时提出了“储存程序”的概念以此为基础的各类计算机通称为冯诺依曼机它有如下特点
①计算机由运算器控制器存储器输入和输出五部分组成
②指令和数据以同等的地位存放于存储器内并可按地址寻访
③指令和数据均用二进制数表示
④指令由操作码和地址码组成操作码用来表示操作的性质地址码用来表示操作数在存储器中的位置
⑤指令在存储器内按顺序存放
⑥机器以运算器为中心输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成
图中各部件的功能
运算器用来完成算术运算和逻辑运算并将的中间结
果暂存在运算器内
存储器用来存放数据和程序
控制器用来控制指挥程序和数据的输入运行以及
处理运行结果
输入设备用来将人们熟悉的信息转换为机器识别的
信息
输出设备将机器运算结果转为人熟悉的信息形式
f运算器最少包括3个寄存器现代计算机内部往往设有通用寄存器和一个算术逻辑单元ALUArithmeticLogicU
it其中ACCAccumulator为累加器MQMultiplierQuotie
tRegister为乘商寄存器X为操作数寄存器这3个寄存器在完成不同运算时说存放的操作数类别也各不相同
f计算机的主要硬件指标
f4a主机完成一条指令的过程以取数指令为例4b主机完成一条指令的过程以存数指令为例
f二计算机系统层次结构
1计算机硬件的基本组成
计算机硬件主要指计算机的实体部分通常有运算器r