1、計(jì)算機(jī)組成原理A輔導(dǎo)1第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述一、教學(xué)要求1了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬軟件的組成和它們的層次關(guān)系；2理解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的5大功能部件和各自的功能；3理解計(jì)算機(jī)部件的連接關(guān)系和整機(jī)運(yùn)行過程的入門性知識(shí)；4了解3個(gè)級(jí)別的計(jì)算機(jī)語言；5理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要性能與技術(shù)指標(biāo)；6理解計(jì)算機(jī)“體系結(jié)構(gòu)”、“組成”和“實(shí)現(xiàn)”各自面對(duì)的主要問題；7了解計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域；8了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分類。二、重點(diǎn)問題解答1什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)？通常，把一個(gè)計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)的完整內(nèi)容劃分為6個(gè)層次。分層能夠更精準(zhǔn)地理解、說明每一個(gè)層次的功能和運(yùn)行機(jī)制，表明各層次之間相互依存、彼此支持的關(guān)系。下一層是實(shí)現(xiàn)上一層

2、的基礎(chǔ)，上一層是對(duì)下一層的功能擴(kuò)展。 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)，處于最底層； 由5個(gè)部件組成的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)構(gòu)成微體系結(jié)構(gòu)層，接在數(shù)字邏輯層上面； 硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全部指令系統(tǒng)的運(yùn)行功能，提供了設(shè)計(jì)軟件的能力，處在硬件系統(tǒng)的頂層和軟件系統(tǒng)的底層； 最底層的軟件是操作系統(tǒng)，提供了管理和運(yùn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的能力； 在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的匯編語言，提供了設(shè)計(jì)程序的功能較弱的基本工具； 再往上實(shí)現(xiàn)了功能更強(qiáng)的高級(jí)語言，設(shè)計(jì)各種程序更容易，使用計(jì)算機(jī)更方便。2什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)？計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是一種高度復(fù)雜的、由多種電子線路、精密機(jī)械裝置等構(gòu)成的、能自動(dòng)并且高速地完成數(shù)據(jù)處理、計(jì)

3、算的裝置或者工具。硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器部件、控制器部件、存儲(chǔ)器部件、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5個(gè)大的功能部件組成，見圖1.2。其中運(yùn)算器和控制器共同構(gòu)成了大家熟知的CPU，各部件間通過總線連接。顯然，這些部件中運(yùn)算器用于完成對(duì)數(shù)據(jù)暫存、運(yùn)算處理功能；控制器向各個(gè)部件、設(shè)備提供協(xié)調(diào)運(yùn)行所需要的控制信號(hào)；存儲(chǔ)器用于完成對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能；輸入設(shè)備和輸出設(shè)備分別用于完成對(duì)原始數(shù)據(jù)輸入功能和對(duì)運(yùn)算結(jié)果輸出功能。圖1.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成示意圖計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是由完成計(jì)算機(jī)資源管理、方便用戶使用的系統(tǒng)軟件（廠家提供），和完成用戶對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)期處理功能（用戶設(shè)計(jì)，自己使用）的程序這樣兩大部分構(gòu)成的?；鞠到y(tǒng)軟件主要由3

4、個(gè)部分組成：（1）分擔(dān)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的資源管理與分配，也向使用者和程序設(shè)計(jì)人員提供簡(jiǎn)單、方便、高效服務(wù)的操作系統(tǒng)；（2）支持用戶按照計(jì)算機(jī)最基本功能（指令）設(shè)計(jì)程序的匯編語言；（3）支持用戶按照解題算法設(shè)計(jì)程序的高級(jí)語言。在一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，軟件系統(tǒng)是建立在硬件系統(tǒng)層次之上的部分，它的存在以已有硬件系統(tǒng)為前提，并且必須在已有硬件上才能運(yùn)行。硬件系統(tǒng)也必須在軟件系統(tǒng)的調(diào)度指揮下才能發(fā)揮出應(yīng)有的運(yùn)行效率，體現(xiàn)出它的使用價(jià)值。指令系統(tǒng)是設(shè)置在硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)之間的結(jié)合點(diǎn)和紐帶，硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)每一條指令的功能，全部軟件系統(tǒng)都是由指令序列組成的程序。三、本課程教學(xué)內(nèi)容安排本課程是圍繞如何構(gòu)建一臺(tái)能夠執(zhí)行程序的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)來開展教學(xué)工作的。按教材章節(jié)分，本課程共有8章教學(xué)內(nèi)容。第1章是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述，不在于學(xué)習(xí)更深入的具體知識(shí)，而是強(qiáng)調(diào)初步地建立起計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的完整概念，這對(duì)接下來的學(xué)習(xí)很重要。第2、3兩章，第4、5兩章，第6章，第7章是計(jì)算機(jī)組成原理課程的4個(gè)核心知識(shí)單元，其中第4章中