2009年 7月 27日 8时 33分 1
计算机组成原理
白中英 主编
科学出版社计算机核心专业课程
2009年 7月 27日 8时 33分 2
蒋伟钢
理工分院计算机系
QQ,5575719
Email,jiangweigang@nbu.edu.cn
天道酬勤！！
2009年 7月 27日 8时 33分 3
主要参考书主教材：
计算机组成原理 白中英 主编 科学出版社参考教材：
1,计算机组织与结构 William Stallings
高等教育出版社
2．计算机组成与结构 王爱英 主编 清华大学出版社
3,薛胜军 华中科技大学出版社 计算机组成原理
2009年 7月 27日 8时 33分 4
目 录第一章 计算机系统概论第二章 运算方法和运算器第三章 存储系统第四章 指令系统第五章 中央处理器第六章 总线系统第七章 外围设备第八章 输入输出系统
2009年 7月 27日 8时 33分 5
第一章 计算机系统结构
简介
计算机的发展
计算机体系结构和组织
计算机的硬件结构
计算机软件
计算机的层次结构
计算机的功能
计算机的技术指标
2009年 7月 27日 8时 33分 6
概 述计算机分类：
机械 计算机电子 模拟 计算机,数值由连续的量来表示。
电子数字计算机,计算机中的数值由不连续的数字来表示。
专用机：经济，有效，快速，适应性差通用机：适应性强巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机 单片机低 简易性 高高 体积，功耗，性能，价格 低
2009年 7月 27日 8时 33分 7
计算机的发展
1642 Blaise Pascal
加法器 Charles Babbage
1822 差分机
1833 分析机 MARK IENIAC
计算机发展史
2009年 7月 27日 8时 33分 8
简 介电子数字计算机是一种能够自动、快捷，准确地实现信息存放数值计算、数据处理过程控制等多种功能的电子机器，其基本功能是进行数字化信息处理。
世界上第一台计算机 ENIAC （ Electronic
Numerical Integrator And Calculator）诞生于
1946年 2月 15日，是美国宾夕法尼亚大学摩尔理工学院的摩切利和埃卡特发明的。
计算机应用于科学计算、数据处理、工业控制、
实时控制、人工智能、虚拟现实、远程教育、电子商务等多种领域。
2009年 7月 27日 8时 33分 9
计算机的发展 —— 第一台电子计算机（ ENIAC）
计算机发展史
5000次加法 /秒体重 28吨占地 170M2
18800只电子管
1500个继电器
7000个电阻
10000个电容耗电 150KW
2009年 7月 27日 8时 33分 10
2009年 7月 27日 8时 33分 11
计算机的发展类型 时期 主要器件 重 要 特 征第一代 1946-1957 电子管 机器语言,汇编语言速度低,体积大,价格昂贵可靠性差,用于科学计算 。
第二代 1958-1964 晶体管 算法语言,操作系统体积缩小,可靠性提高从科学计算扩大到数据处理 。
第三代 1965-1971 中,小规模集成电路体积小,可靠性大大提高,速度达几百万 IPS,软件技术和外设发展迅速应用领域不断扩大 。
第四代 1972- 中,大及超大规模集成电路速度提高至 GIPS乃至 TIPS水平多机并行处理和计算机网络迅速发展 。
2009年 7月 27日 8时 33分 12
各时代代表机型时代 机型 产地一 ENIAC 1946
EDSAC 1949
103 1953
美,宾州大学英,剑桥大学二 IBM 7090 1958DJS-21,108,X-2,441B IBM
中国三 IBM360/370系列
CDC6000/7600,STAR-100,
NOVA,PDP-11
DJS-130/200
IBM
CDC
中国四 微型机 APPLE,IBM-PC
VAX系列长城 0520,…………….
2009年 7月 27日 8时 33分 13
计算机总体发展年 代 逻辑元件 主 存 辅 存 语言处理 速 度 代表机种第一代 1946- 19
57
电子管 磁芯、磁鼓磁带 机器语言汇编语言
1万次 /秒 ENICA、
IBM650
IBM709
第二代 1958-
1964
晶体管 磁芯、磁鼓磁带、磁盘高级语言编译语言操作系统几万次几百万次
/秒
IBM7094
DTS-121
X-2
第三代 1965-
1971
集成电路和大规模集成电路半导体存储器磁带、磁盘多道程序实时处理百万次千万次
IBM360
DJS-100
第四代 1972-- 超大规模集成电路半导体存储器高速磁盘 数据库系统网络结构千万次
1亿次 /秒
VAX-11
INTEL系列
2009年 7月 27日 8时 33分 14
微电子与计算机年 份 型 号 管 数 年 份 型 号 管 数
1971 4004 2300 1993 PENTIUM 310万
1972 8008 3500 1995 P--PRO 550万
1974 8080 6000 1997 P--MMX 450万
1978 8086 29000 1997 P--II 750万
1982 80286 13万 1998 Celeron 750万
1985 386DX 27.5万 1999 P--III 950万
1989 486DX 120万 1999.10 P-III-COP 2800万
2009年 7月 27日 8时 33分 15
第五代计算机
通信、存储、信息处理和人工智能相结合的超巨能计算机。
第六代计算机
利用光电子元件、超导电子元件或生物电子元件作为计算机的核心元件。
一,分类按用途分类通用机：通用性强,综合能力强,解决各种问题专用机：特殊配置,功能单一,解决特定问题按综合性能指标分类巨型机：速度最快,处理能力最强
2003年 曙光 4000L 百万亿次数据处理大型机：大型,通用,较快,较强作,客户机 /服务器,的服务器作,终端 /主机,的主机小型机：规模小,结构简单,设计试制周期短工艺先进,使用维护简单工作站：介于 PC与小型机之间高分辨率,大容量内外存,图形功能较强微型计算机：小,巧,轻,使用方便,价格便宜单片机
2009年 7月 27日 8时 33分 17
2009年 7月 27日 8时 33分 18
二,计算机的应用计算机的应用类型
1,科学计算
2,过程控制
3,CAD/CAM/CAI
4,数据处理
5,电子商务
6,多媒体技术
7,人工智能计算机的主要应用领域
1,工商,电子商务,CAD/CAM
2,教育,多媒体教育、远程教育,CAI
3,医药,MRI、远程医疗
4,政府,电子政府
5,娱乐,虚拟现实、电影特技
6,科研,数据采集、计算分析
7,家庭,家庭信息化
2009年 7月 27日 8时 33分 19
计算机体系结构和组织计算机体系结构概念的实质是计算机系统中 软硬件界面 的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。
指令集（ instruction set）
软件硬件
2009年 7月 27日 8时 33分 20
电子计算机的设计思想
存储程序控制
,存储程序”是把指令以代码的形式事先输入到计算机的主存储器中，即用记忆数据的同 一装置存储执行运算的命令，这些指令按一定的规则组成程序；
,程序控制”是当计算机启动后，程序就会控制计算机按规定的顺序逐条执行指令，自动完成预定的信息处理任务。
冯 诺依曼型计算机的设计思想,存储程序并按地址顺序执行。
2009年 7月 27日 8时 33分 21
一,硬件系统存储器 运算器 控制器 输入设备 输出设备二,软件系统系统软件,OS，语言处理，服务程序，数据库管理系统用来提高使用效率，发挥和扩大计算机功能和用途的程序 。
应用软件：工程设计，数据处理，自动控制，企业管理用户用来解决某些问题而编制的程序。
接口 接口设备 设备运算器控制器内存系统总线
2009年 7月 27日 8时 33分 22
运算器,计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件。
存储器,存放程序和数据的部件（ R/W）。
控制器,控制计算机有条不紊地执行程序的部件。
程序控制
输入设备,能将人们所熟悉的信息形式变换为计算机内部能接收和识别的二进制信息的设备。
输出设备,把计算机处理的结果变换为人或其它设备所能接收和识别的信息形式的设备。
2009年 7月 27日 8时 33分 23
输入设备输出设备输入输出接口和总线外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器第三单元 第四单元第二单元 第一单元计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 24
运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 25
运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构运算器部件是计算机中进行数据加工的部件，
其主要功能包括：
1,执行数值数据的算术加减乘除等运算，
执行逻辑数据的与或非等逻辑运算，
由一个被称为 ALU 的线路完成。
2,暂时存放参加运算的数据和中间结果，
由多个通用寄存器来承担。
3,运算器通常也是数据传输的通路 。
2009年 7月 27日 8时 33分 26
控 制 器 运 算 器计算机硬件系统
2009年 7月 27日 8时 33分 27
控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构控制器是计算机中控制执行指令的部件：
一,正确执行每条指令
1,首先是取来一条指令，
2,接着分析这条指令，
3,再按指令格式和功能执行这条指令二,保证指令按规定序列自动连续地执行。
三,对各种异常情况和请求及时响应和处理。
说到底,控制器要向计算机各功能部件提供每一时刻协同运行所需要的控制信号
2009年 7月 27日 8时 33分 28
外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 29
外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构由高速缓冲存储器，主存储器，
外存储器所组成的多级（层）存储器系统，是计算机中用于存储程序和数据的子系统。 这三级存储器所用的存储介质的工作原理和特性各不相同。
将作为三个部分分别讲解 。
基本概念：
存储元,1 bit
存储单元：字节单元、字单元
地址：
存储容量：
2009年 7月 27日 8时 33分 30
输入设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 31
输入设备是向计算机中送入程序和数据的有一定独立功能的设备，通过 接口 和 总线与计算机主机连通，用于人 — 机交互联系,如计算机键盘和鼠标等 。
输入设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 32
输入设备输出设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 33
输入设备输出设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构输出设备是计算机中用于送出计算机内部信息的设备,例如打印机,显示器等。
2009年 7月 27日 8时 33分 34
输入设备输出设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构这些部件和设备通过总线和接口连接在一起,构成计算机整机系统,协同运行,
2009年 7月 27日 8时 33分 35
输入设备输出设备输入出接口和总线外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器第三单元 第四单元第二单元 第一单元计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 36
计算机基本工作原理
1,指令,让计算机完成某个操作发出的命令。（用二进制代码来表示）
3,指令的执行有序的指令集合。
2,程序内存 指令取指周期：
执行周期,控制信号 有关部件动作CPU译码
CPU
4,程序的执行
CPU不断地取指令，执行指令。
操作码 地址码
2009年 7月 27日 8时 33分 37
2、计算机软件软件 = 程序 + 数据 +文档软件分类系统软件操作系统语言处理程序实用程序应用软件办公软件包网络软件实时控制软件诊断程序反病毒程序备份程序文件压缩程序卸载程序图形图像处理软件其它应用软件数据库管理系统
2009年 7月 27日 8时 33分 38
(1) 操作系统管理和控制计算机系统的所有资源 (包括硬件和软件 )
裸机 +操作系统 =虚拟机统一管理和调度资源,提高使用效率和经济效益不需了解软硬件细节,提高工作效率目的
2009年 7月 27日 8时 33分 39
(2) 实用程序诊断程序,SCANDISK
反病毒程序,KV300、金山毒霸备份程序,Windows 2000中的备份程序文件压缩程序,ARJ WinZip
卸载程序,Windows中的添加 /删除程序操作系统自己带一些第三方开发
2009年 7月 27日 8时 33分 40
(3) 语言处理程序源程序 可执行程序目标程序编辑程序 汇编或编译程序 联接程序机器语言高级语言汇编语言 面向过程,BASIC,Pascal
,FORTRAN,C等面向对象,C++,Java,Visual
Basic等面向问题的语言
2009年 7月 27日 8时 33分 41
计算机的技术指标
字长,参与运算的基本位数，它决定了寄存器、加法器、存储单元和数据总线的位数。它标志着计算精度。
主存容量,存储器可以容纳的二进制信息量。
运算速度,(MIPS)单位时间内执行指令的平均条数。
软、硬件配置,外部设备的配备和功能强大的操作系统和程序设计语言。
性能价格比,性能和价格之比是衡量计算机的综合指标。
2009年 7月 27日 8时 33分 42
计算机系统的层次结构第 1层 微程序设计层第 2层 一般机器层第 3层 操作系统层第 4层 汇编语言层第 5层 高级语言层高级语言级汇编语言级操作系统级一般机器级微程序设计级
2009年 7月 27日 8时 33分 43
计算机的层次结构
第一层：微程序设计级
硬件级，由机器硬件直接执行微指令。
它由机器硬件直接执行微指令。如果某一应用程序直接用微指令来编写，那么可在这一级上运行应用程序。
2009年 7月 27日 8时 33分 44
计算机的层次结构
第二层：一般机器级，也称机器语言级，
它由微程序解释机器指令系统。
这一级也是硬件级。
2009年 7月 27日 8时 33分 45
计算机的层次结构
第三层：
操作系统级，也称为机器语言级，由操作系统程序实现。操作系统是由机器指令和广义的指令组成。
广义指令是操作系统定义和解释的软件指令，所以这一级也称为混合级。
2009年 7月 27日 8时 33分 46
计算机的层次结构
第四层：汇编语言层，它由汇编程序支持和执行。
它给程序人员提供一种符号形式语言，
以减少程序编写的复杂性。这一级由汇编程序支持和执行。 如果应用程序采用汇编语言编写时，则机器必须要有这一级的功能； 如果应用程序不采用汇编语言编写，则这一级可以不要。
2009年 7月 27日 8时 33分 47
计算机的层次结构
第五层：面向用户的，由各种高级语言程序支持和执行。
它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的，这一级由各种高级语言编译程序支持和执行。
2009年 7月 27日 8时 33分 48
应用程序级汇编语言处理级操作系统级一般机器级微程序设计级1
2
3
4
5
应用程序汇编 /编译程序操作系统机器指令硬件
2009年 7月 27日 8时 33分 49
软件与硬件的逻辑等价性大规模集成电路的出现和发展。
操作可以用软件实现，也可以用硬件实现。
固件,介于传统的软件和硬件间的实体。
功能 ------软件形态 ------硬件实现 ------软件写入 ROM------固化
BIOS
计算机组成原理
白中英 主编
科学出版社计算机核心专业课程
2009年 7月 27日 8时 33分 2
蒋伟钢
理工分院计算机系
QQ,5575719
Email,jiangweigang@nbu.edu.cn
天道酬勤！！
2009年 7月 27日 8时 33分 3
主要参考书主教材：
计算机组成原理 白中英 主编 科学出版社参考教材：
1,计算机组织与结构 William Stallings
高等教育出版社
2．计算机组成与结构 王爱英 主编 清华大学出版社
3,薛胜军 华中科技大学出版社 计算机组成原理
2009年 7月 27日 8时 33分 4
目 录第一章 计算机系统概论第二章 运算方法和运算器第三章 存储系统第四章 指令系统第五章 中央处理器第六章 总线系统第七章 外围设备第八章 输入输出系统
2009年 7月 27日 8时 33分 5
第一章 计算机系统结构
简介
计算机的发展
计算机体系结构和组织
计算机的硬件结构
计算机软件
计算机的层次结构
计算机的功能
计算机的技术指标
2009年 7月 27日 8时 33分 6
概 述计算机分类：
机械 计算机电子 模拟 计算机,数值由连续的量来表示。
电子数字计算机,计算机中的数值由不连续的数字来表示。
专用机：经济，有效，快速，适应性差通用机：适应性强巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机 单片机低 简易性 高高 体积，功耗，性能，价格 低
2009年 7月 27日 8时 33分 7
计算机的发展
1642 Blaise Pascal
加法器 Charles Babbage
1822 差分机
1833 分析机 MARK IENIAC
计算机发展史
2009年 7月 27日 8时 33分 8
简 介电子数字计算机是一种能够自动、快捷，准确地实现信息存放数值计算、数据处理过程控制等多种功能的电子机器，其基本功能是进行数字化信息处理。
世界上第一台计算机 ENIAC （ Electronic
Numerical Integrator And Calculator）诞生于
1946年 2月 15日，是美国宾夕法尼亚大学摩尔理工学院的摩切利和埃卡特发明的。
计算机应用于科学计算、数据处理、工业控制、
实时控制、人工智能、虚拟现实、远程教育、电子商务等多种领域。
2009年 7月 27日 8时 33分 9
计算机的发展 —— 第一台电子计算机（ ENIAC）
计算机发展史
5000次加法 /秒体重 28吨占地 170M2
18800只电子管
1500个继电器
7000个电阻
10000个电容耗电 150KW
2009年 7月 27日 8时 33分 10
2009年 7月 27日 8时 33分 11
计算机的发展类型 时期 主要器件 重 要 特 征第一代 1946-1957 电子管 机器语言,汇编语言速度低,体积大,价格昂贵可靠性差,用于科学计算 。
第二代 1958-1964 晶体管 算法语言,操作系统体积缩小,可靠性提高从科学计算扩大到数据处理 。
第三代 1965-1971 中,小规模集成电路体积小,可靠性大大提高,速度达几百万 IPS,软件技术和外设发展迅速应用领域不断扩大 。
第四代 1972- 中,大及超大规模集成电路速度提高至 GIPS乃至 TIPS水平多机并行处理和计算机网络迅速发展 。
2009年 7月 27日 8时 33分 12
各时代代表机型时代 机型 产地一 ENIAC 1946
EDSAC 1949
103 1953
美,宾州大学英,剑桥大学二 IBM 7090 1958DJS-21,108,X-2,441B IBM
中国三 IBM360/370系列
CDC6000/7600,STAR-100,
NOVA,PDP-11
DJS-130/200
IBM
CDC
中国四 微型机 APPLE,IBM-PC
VAX系列长城 0520,…………….
2009年 7月 27日 8时 33分 13
计算机总体发展年 代 逻辑元件 主 存 辅 存 语言处理 速 度 代表机种第一代 1946- 19
57
电子管 磁芯、磁鼓磁带 机器语言汇编语言
1万次 /秒 ENICA、
IBM650
IBM709
第二代 1958-
1964
晶体管 磁芯、磁鼓磁带、磁盘高级语言编译语言操作系统几万次几百万次
/秒
IBM7094
DTS-121
X-2
第三代 1965-
1971
集成电路和大规模集成电路半导体存储器磁带、磁盘多道程序实时处理百万次千万次
IBM360
DJS-100
第四代 1972-- 超大规模集成电路半导体存储器高速磁盘 数据库系统网络结构千万次
1亿次 /秒
VAX-11
INTEL系列
2009年 7月 27日 8时 33分 14
微电子与计算机年 份 型 号 管 数 年 份 型 号 管 数
1971 4004 2300 1993 PENTIUM 310万
1972 8008 3500 1995 P--PRO 550万
1974 8080 6000 1997 P--MMX 450万
1978 8086 29000 1997 P--II 750万
1982 80286 13万 1998 Celeron 750万
1985 386DX 27.5万 1999 P--III 950万
1989 486DX 120万 1999.10 P-III-COP 2800万
2009年 7月 27日 8时 33分 15
第五代计算机
通信、存储、信息处理和人工智能相结合的超巨能计算机。
第六代计算机
利用光电子元件、超导电子元件或生物电子元件作为计算机的核心元件。
一,分类按用途分类通用机：通用性强,综合能力强,解决各种问题专用机：特殊配置,功能单一,解决特定问题按综合性能指标分类巨型机：速度最快,处理能力最强
2003年 曙光 4000L 百万亿次数据处理大型机：大型,通用,较快,较强作,客户机 /服务器,的服务器作,终端 /主机,的主机小型机：规模小,结构简单,设计试制周期短工艺先进,使用维护简单工作站：介于 PC与小型机之间高分辨率,大容量内外存,图形功能较强微型计算机：小,巧,轻,使用方便,价格便宜单片机
2009年 7月 27日 8时 33分 17
2009年 7月 27日 8时 33分 18
二,计算机的应用计算机的应用类型
1,科学计算
2,过程控制
3,CAD/CAM/CAI
4,数据处理
5,电子商务
6,多媒体技术
7,人工智能计算机的主要应用领域
1,工商,电子商务,CAD/CAM
2,教育,多媒体教育、远程教育,CAI
3,医药,MRI、远程医疗
4,政府,电子政府
5,娱乐,虚拟现实、电影特技
6,科研,数据采集、计算分析
7,家庭,家庭信息化
2009年 7月 27日 8时 33分 19
计算机体系结构和组织计算机体系结构概念的实质是计算机系统中 软硬件界面 的确定，其界面之上的是软件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。
指令集（ instruction set）
软件硬件
2009年 7月 27日 8时 33分 20
电子计算机的设计思想
存储程序控制
,存储程序”是把指令以代码的形式事先输入到计算机的主存储器中，即用记忆数据的同 一装置存储执行运算的命令，这些指令按一定的规则组成程序；
,程序控制”是当计算机启动后，程序就会控制计算机按规定的顺序逐条执行指令，自动完成预定的信息处理任务。
冯 诺依曼型计算机的设计思想,存储程序并按地址顺序执行。
2009年 7月 27日 8时 33分 21
一,硬件系统存储器 运算器 控制器 输入设备 输出设备二,软件系统系统软件,OS，语言处理，服务程序，数据库管理系统用来提高使用效率，发挥和扩大计算机功能和用途的程序 。
应用软件：工程设计，数据处理，自动控制，企业管理用户用来解决某些问题而编制的程序。
接口 接口设备 设备运算器控制器内存系统总线
2009年 7月 27日 8时 33分 22
运算器,计算机中进行算术运算和逻辑运算的部件。
存储器,存放程序和数据的部件（ R/W）。
控制器,控制计算机有条不紊地执行程序的部件。
程序控制
输入设备,能将人们所熟悉的信息形式变换为计算机内部能接收和识别的二进制信息的设备。
输出设备,把计算机处理的结果变换为人或其它设备所能接收和识别的信息形式的设备。
2009年 7月 27日 8时 33分 23
输入设备输出设备输入输出接口和总线外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器第三单元 第四单元第二单元 第一单元计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 24
运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 25
运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构运算器部件是计算机中进行数据加工的部件，
其主要功能包括：
1,执行数值数据的算术加减乘除等运算，
执行逻辑数据的与或非等逻辑运算，
由一个被称为 ALU 的线路完成。
2,暂时存放参加运算的数据和中间结果，
由多个通用寄存器来承担。
3,运算器通常也是数据传输的通路 。
2009年 7月 27日 8时 33分 26
控 制 器 运 算 器计算机硬件系统
2009年 7月 27日 8时 33分 27
控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构控制器是计算机中控制执行指令的部件：
一,正确执行每条指令
1,首先是取来一条指令，
2,接着分析这条指令，
3,再按指令格式和功能执行这条指令二,保证指令按规定序列自动连续地执行。
三,对各种异常情况和请求及时响应和处理。
说到底,控制器要向计算机各功能部件提供每一时刻协同运行所需要的控制信号
2009年 7月 27日 8时 33分 28
外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 29
外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构由高速缓冲存储器，主存储器，
外存储器所组成的多级（层）存储器系统，是计算机中用于存储程序和数据的子系统。 这三级存储器所用的存储介质的工作原理和特性各不相同。
将作为三个部分分别讲解 。
基本概念：
存储元,1 bit
存储单元：字节单元、字单元
地址：
存储容量：
2009年 7月 27日 8时 33分 30
输入设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 31
输入设备是向计算机中送入程序和数据的有一定独立功能的设备，通过 接口 和 总线与计算机主机连通，用于人 — 机交互联系,如计算机键盘和鼠标等 。
输入设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 32
输入设备输出设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 33
输入设备输出设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构输出设备是计算机中用于送出计算机内部信息的设备,例如打印机,显示器等。
2009年 7月 27日 8时 33分 34
输入设备输出设备外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器计算机系统结构 — 计算机的硬件结构这些部件和设备通过总线和接口连接在一起,构成计算机整机系统,协同运行,
2009年 7月 27日 8时 33分 35
输入设备输出设备输入出接口和总线外存设备主存储器高速缓存控 制 器 运 算 器第三单元 第四单元第二单元 第一单元计算机的硬件结构
2009年 7月 27日 8时 33分 36
计算机基本工作原理
1,指令,让计算机完成某个操作发出的命令。（用二进制代码来表示）
3,指令的执行有序的指令集合。
2,程序内存 指令取指周期：
执行周期,控制信号 有关部件动作CPU译码
CPU
4,程序的执行
CPU不断地取指令，执行指令。
操作码 地址码
2009年 7月 27日 8时 33分 37
2、计算机软件软件 = 程序 + 数据 +文档软件分类系统软件操作系统语言处理程序实用程序应用软件办公软件包网络软件实时控制软件诊断程序反病毒程序备份程序文件压缩程序卸载程序图形图像处理软件其它应用软件数据库管理系统
2009年 7月 27日 8时 33分 38
(1) 操作系统管理和控制计算机系统的所有资源 (包括硬件和软件 )
裸机 +操作系统 =虚拟机统一管理和调度资源,提高使用效率和经济效益不需了解软硬件细节,提高工作效率目的
2009年 7月 27日 8时 33分 39
(2) 实用程序诊断程序,SCANDISK
反病毒程序,KV300、金山毒霸备份程序,Windows 2000中的备份程序文件压缩程序,ARJ WinZip
卸载程序,Windows中的添加 /删除程序操作系统自己带一些第三方开发
2009年 7月 27日 8时 33分 40
(3) 语言处理程序源程序 可执行程序目标程序编辑程序 汇编或编译程序 联接程序机器语言高级语言汇编语言 面向过程,BASIC,Pascal
,FORTRAN,C等面向对象,C++,Java,Visual
Basic等面向问题的语言
2009年 7月 27日 8时 33分 41
计算机的技术指标
字长,参与运算的基本位数，它决定了寄存器、加法器、存储单元和数据总线的位数。它标志着计算精度。
主存容量,存储器可以容纳的二进制信息量。
运算速度,(MIPS)单位时间内执行指令的平均条数。
软、硬件配置,外部设备的配备和功能强大的操作系统和程序设计语言。
性能价格比,性能和价格之比是衡量计算机的综合指标。
2009年 7月 27日 8时 33分 42
计算机系统的层次结构第 1层 微程序设计层第 2层 一般机器层第 3层 操作系统层第 4层 汇编语言层第 5层 高级语言层高级语言级汇编语言级操作系统级一般机器级微程序设计级
2009年 7月 27日 8时 33分 43
计算机的层次结构
第一层：微程序设计级
硬件级，由机器硬件直接执行微指令。
它由机器硬件直接执行微指令。如果某一应用程序直接用微指令来编写，那么可在这一级上运行应用程序。
2009年 7月 27日 8时 33分 44
计算机的层次结构
第二层：一般机器级，也称机器语言级，
它由微程序解释机器指令系统。
这一级也是硬件级。
2009年 7月 27日 8时 33分 45
计算机的层次结构
第三层：
操作系统级，也称为机器语言级，由操作系统程序实现。操作系统是由机器指令和广义的指令组成。
广义指令是操作系统定义和解释的软件指令，所以这一级也称为混合级。
2009年 7月 27日 8时 33分 46
计算机的层次结构
第四层：汇编语言层，它由汇编程序支持和执行。
它给程序人员提供一种符号形式语言，
以减少程序编写的复杂性。这一级由汇编程序支持和执行。 如果应用程序采用汇编语言编写时，则机器必须要有这一级的功能； 如果应用程序不采用汇编语言编写，则这一级可以不要。
2009年 7月 27日 8时 33分 47
计算机的层次结构
第五层：面向用户的，由各种高级语言程序支持和执行。
它是面向用户的，为方便用户编写应用程序而设置的，这一级由各种高级语言编译程序支持和执行。
2009年 7月 27日 8时 33分 48
应用程序级汇编语言处理级操作系统级一般机器级微程序设计级1
2
3
4
5
应用程序汇编 /编译程序操作系统机器指令硬件
2009年 7月 27日 8时 33分 49
软件与硬件的逻辑等价性大规模集成电路的出现和发展。
操作可以用软件实现，也可以用硬件实现。
固件,介于传统的软件和硬件间的实体。
功能 ------软件形态 ------硬件实现 ------软件写入 ROM------固化
BIOS
