馮諾依曼結構的計算機-同濟大學精品課程

* 第一章 概 述 同濟大學軟件學院 課程的內容： 1．介紹單計算機系統的硬件組成 (內部結構、工作機制) 2．計算機自動工作的原理 3．在對工作原理了解的基礎上，講述有關計算機設 計的基本概念、方法，最終設計一個簡單的計算機。 內 容 提 要 一、數字邏輯和有限狀態機(第一章與第二章) 二、計算機組成和系統結構 第三章 指令集結構 第四章 存儲器系統 第五章 寄存器傳送語言 第六章 CPU設計 第七章 微序列控制單元設計 第八章 運算方法 第九章 存儲層次 第十章 輸入輸出結構 三、高級專題(RISC計算機和并行處理) 第一章 概 述 1.1 計算機的發展歷史 1.2 計算機系統的組成 1.3 計算機的特點和性能指標 1.4 計算機的分類與應用 計算機到目前為止已經發展了五代。 第一代(1946～1959)：電子管計算機 第一臺存儲程序電子計算機EDVAC：1950年 由馮·諾依曼和莫爾學院合作研制 馮.諾依曼結構的關鍵：存儲程序 第二代(1959～1964)：晶體管計算機 第三代(1965～1974)：集成電路計算機 第四代(1975～1990)：大規模/超大規模集成電路計算機 第五代(1990～ )：高性能微處理器、高密度電路 1.1 計算機的發展歷史 第一代 (1945-1954) 電子管和繼電器 存儲程序計算機、程序控制I/O 機器語言和匯編語言 普林斯頓ISA、ENIAC、IBM701 第二代 (1955-1964) 晶體管、磁芯、印刷電路 浮點數據表示、尋址技術、中斷、I/O處理機 高級語言和編譯、批處理監控系統 Univac LARC、CDC1604、IBM7030 第三代 (1965-1974) SSI和MSI、多層印刷電路、微程序 流水線、Cache、先行處理、系列計算機 多道程序和分時操作系統 IBM360/370、CDC6600/7600、DEC PDP-8 第四代 (1974-1990) LSI和VLSI、半導體存儲器 向量處理、分布式存儲器 并行與分布處理 Cray-1、IBM 3090、DEC VAX9000、Convax-1 第五代(1991-) 高性能微處理器、高密度電路 超標量、超流水、SMP、MP、MPP 大規模、可擴展并行與分布處理 SGI Cray T3E、IBM SP2、DEC AlphaServer8400 1.2 計算機系統的組成 計算機系統＝軟件＋硬件/固件 硬件：構成計算機的設備實體。 軟件：各類程序和文件。 1.2.1 計算機硬件系統 一、計算機硬件系統由運算器、控制器、存儲器、輸入 設備和輸出設備五大部件組成。 CPU ＝運算器＋控制器 主機＝CPU＋主存 I/O系統＝輸入設備＋輸出設備 1.運算器 功能：對信息進行算術或邏輯運算。 組成： (1) 算術邏輯部件ALU：完成各種 運算功能。 核心部件：加法器 (2) 寄存器組：存放數據。 AC MQ 算術邏輯線路 DR CU M 2. 存儲器M 功能：存放程序和數據。 (1) 一般分為三級 CPU能按存儲單元地址直接訪 問主存；輔存的作用是擴大存儲 系統的容量；高速緩沖存儲器 (Cache)的作用是解決CPU與主存 之間速度不匹配的矛盾，提高存 儲系統的速度。 CPU Cache 主存(內存) 輔存(外存) (2)主存的組成 CPU 來的地址 地　址　譯　碼　器 存儲單元 存儲單元 … 存儲體 地址寄存器MAR 數據寄存器MDR 存儲控制線路 AB DB CPU R/W 0…00 0…01 1…11 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稱為存儲器的存儲容量。 3. 控制器CU 功能：根據人們預先確定的算法和操作步驟(程序)，控制 與協調計算機各部件的自動工作。 4. I/O部件 輸入設備：將參加運算的數據和程序送入主機，并將它 轉換成機器能識別的信號。 如鍵盤、鼠標、磁盤等。 輸出設備：將計算機的處理結果以能為人們接受的或能

總結

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