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1、计算机组成原理课件现在学习的是第1页，共24页1.1.本课程的作用本课程的作用 计算机组成原理计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课程。从课程地位来说，它在课程。从课程地位来说，它在先导课先导课(汇编语言程序设计、数字逻辑、汇编语言程序设计、数字逻辑、数据结构数据结构)和和后续课后续课(操作系统、编译方法、接口技术等操作系统、编译方法、接口技术等)之间起着之间起着承上启下承上启下的作用。的作用。2.2.本课程的目的与任务本课程的目的与任务 从传授基础知识和培养能力的目标出发，使学生掌握宽厚的从传授基础知识和培养能力的目标出发，使学生掌握
2、宽厚的硬件硬件基础基础知识，理论联系实际，注重智力开发和能力培养，锻炼学生知识，理论联系实际，注重智力开发和能力培养，锻炼学生的的硬件分析、设计和调试硬件分析、设计和调试能力。从而适应在各类计算机上从事开发和能力。从而适应在各类计算机上从事开发和应用的需要。应用的需要。前言前言现在学习的是第2页，共24页第一章计算机系统概论第一章计算机系统概论n本章内容本章内容1.1 计算机分类和应用计算机分类和应用1.2 计算机的硬件计算机的硬件1.3 计算机的软件计算机的软件1.4 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构现在学习的是第3页，共24页1.1 1.1 计算机的分类与应用计算机的分类与应用1.
3、1.11.1.1计算机的分类计算机的分类1.如何分类？分类的依据及结果如何分类？分类的依据及结果按信号量按信号量分分模拟机模拟机数字机，数字机，按用途按用途分分专用专用通用，通用，按规模按规模分分巨型机巨型机大型机大型机中型机中型机小型机小型机微型机微型机单片机单片机2.2.数字机与模拟机的主要区别数字机与模拟机的主要区别模拟机模拟机：用连续量表示数据，如计算尺的长度、电表的角度。计算过：用连续量表示数据，如计算尺的长度、电表的角度。计算过程也是连续的。程也是连续的。数字机数字机：用离散的数字量表示数据，如二进制代码，按位不连续地跳动计算。：用离散的数字量表示数据，如二进制代码，按位不连续地跳
4、动计算。现在学习的是第4页，共24页1.1.2 1.1.2 计算机的应用计算机的应用1.科学计算科学计算用于科学研究和工程设计用于科学研究和工程设计计算机在科学计算和工程设计中的应用计算机在科学计算和工程设计中的应用,不仅减轻了大量繁琐的计算工不仅减轻了大量繁琐的计算工作量作量,更重要的是更重要的是,一些以往无法解决、无法及时解决或无法精确解决的问一些以往无法解决、无法及时解决或无法精确解决的问题得到了圆满的解决。题得到了圆满的解决。2.自动控制自动控制涉及面极广涉及面极广,应用于多个行业，如工业中的数控机床应用于多个行业，如工业中的数控机床 不仅提高了产品质量和生产效力，而且大大地降低了劳动
5、强度。不仅提高了产品质量和生产效力，而且大大地降低了劳动强度。提高检测精度提高检测精度适应检测环境适应检测环境智能化检测智能化检测控制检测设备控制检测设备处理检测数据处理检测数据4.信息处理信息处理-用于商务处理和管理应用，如用于商务处理和管理应用，如OA、MIS虽然计算机研制的初衷是为了科学计算，但现在已广泛应用于非数虽然计算机研制的初衷是为了科学计算，但现在已广泛应用于非数值计算领域，可用来处理文字、表格、图象、声音等各类问题。值计算领域，可用来处理文字、表格、图象、声音等各类问题。3.测量与测试测量与测试用于用于现在学习的是第5页，共24页5.计算机辅助技术计算机辅助技术 包括包括 CA
6、DComputerAidedDesignCAMComputerAidedManufacturingCATComputerAidedTestCAIComputerAidedInstruction 6.家用电器家用电器个人计算机已成为一种时尚的家用电器个人计算机已成为一种时尚的家用电器,单片机广泛应用于微波炉、洗衣机、电子玩具、游戏机等。单片机广泛应用于微波炉、洗衣机、电子玩具、游戏机等。7.人工智能人工智能-诸如计算机学习、计算机证明、景物分析、模拟人的思维过程、诸如计算机学习、计算机证明、景物分析、模拟人的思维过程、机器人等等。智能机器人机器人等等。智能机器人,它会自己识别控制对象和工作环境它
7、会自己识别控制对象和工作环境,作出判断和作出判断和决策决策,直接领会人的口令和意图直接领会人的口令和意图,能避开障碍物能避开障碍物,适应环境条件的变化适应环境条件的变化,灵活机动灵活机动地完成控制任务与信息处理任务。地完成控制任务与信息处理任务。现在学习的是第6页，共24页1.2 1.2 计算机的硬件计算机的硬件1.2.1数字计算机的硬件组成数字计算机的硬件组成-用算盘计算用算盘计算y=ax+b-c步骤如下。步骤如下。行数行数解题步骤和数据解题步骤和数据说说 明明1取数取数(9)算盘算盘(9)表示第表示第9行的数行的数a,下同下同2乘法乘法(12)算盘算盘完成完成a*x,结果在算盘上结果在算盘
8、上3加法加法(10)算盘算盘完成完成ax+b,结果在算盘上结果在算盘上4减法减法(11)算盘算盘完成完成ax+b-c,结果在算盘上结果在算盘上5存数存数 y13算盘上的算盘上的y值记到第值记到第13行行6输出输出把算盘上的把算盘上的y值写出给人看值写出给人看7停止停止运算完毕运算完毕,暂停暂停89a数据数据10b数据数据11c数据数据12x数据数据13y数据数据现在学习的是第7页，共24页算盘计算中用到了：算盘计算中用到了：1)算盘算盘:用于对数据进行加、减、乘、除等算术运算用于对数据进行加、减、乘、除等算术运算;2)纸纸:用于存储解题的原始信息，包括解题步骤和原始数据用于存储解题的原始信息，
9、包括解题步骤和原始数据;3)笔笔:用于把原始数据和解题步骤记录到纸上用于把原始数据和解题步骤记录到纸上,及把运算结果写出及把运算结果写出;4)我们人本身我们人本身(主要是脑和手主要是脑和手):用于控制解题过程。用于控制解题过程。计算机与算盘类似相应部件如计算机与算盘类似相应部件如:1)运算器运算器:在计算机中相当于算盘功能的部件；在计算机中相当于算盘功能的部件；2)存储器存储器:在计算机中相当于纸那样具有在计算机中相当于纸那样具有“记忆记忆”功能的部件功能的部件;3)输入设备输出设备输入设备输出设备:相当于笔相当于笔,把原始解题信息送到计算机或把运算结果把原始解题信息送到计算机或把运算结果显示
10、出来的设备显示出来的设备;4)控制器控制器:相当于我们的大脑相当于我们的大脑,能够自动控制整个计算过程。能够自动控制整个计算过程。现在学习的是第8页，共24页1.运算器运算器功能：功能：进行算术、逻辑运算，好比一个由电子线路构成的算盘。进行算术、逻辑运算，好比一个由电子线路构成的算盘。数制：数制：二进制：二进制：采用二进制的原因有三点采用二进制的原因有三点:字长字长(即位数即位数):通常有通常有8、16、32、64位。位。运算规律简单运算规律简单;比较容易实现比较容易实现;元件状态数最省元件状态数最省现在学习的是第9页，共24页2.存储器存储器 有内存有内存(半导体存储器半导体存储器)与外存与
11、外存(磁盘、光盘等磁盘、光盘等)之分之分 功能：功能：保存或保存或“记忆记忆”解题的原始数据和解题步骤。解题的原始数据和解题步骤。存储介质：存储介质：半导体存储器，由触发器构成，一个触发器存放半导体存储器，由触发器构成，一个触发器存放1bit。存储单元存储单元:保存一个数的多个触发器保存一个数的多个触发器,称为一个存储单元。称为一个存储单元。8个个bit构成一个字节构成一个字节(Byte)(1n)个字节构成一个字个字节构成一个字(Word)存储单元的标识：存储单元的标识：单元地址，每个存储单元的编号。单元地址，每个存储单元的编号。存储容量存储容量:存储器所有存储单元的总数。常用单位存储器所有存
12、储单元的总数。常用单位“KB、MB”表示表示,如如64KB,128MB。存储容量越大。存储容量越大,则计算机可记忆储存的信息越多。则计算机可记忆储存的信息越多。存储内容：存储内容：无论是程序还是数据，均用二进制代码表示。无论是程序还是数据，均用二进制代码表示。现在学习的是第10页，共24页3.3.控制器控制器 -是计算机中是计算机中发号施令的部件发号施令的部件,它控制计算机的个部件有条不紊它控制计算机的个部件有条不紊地进行工作。具体的讲地进行工作。具体的讲,控制器的任务控制器的任务是从内存中取出解题步骤加以分析是从内存中取出解题步骤加以分析,然后执行某种操作然后执行某种操作:(1)(1)计算程
13、序计算程序 为解决某一实际问题而设计的指令序列。为解决某一实际问题而设计的指令序列。运算器只能完成加、减、乘、除四则运算及其他一些辅助操作。对运算器只能完成加、减、乘、除四则运算及其他一些辅助操作。对于比较复杂的算题于比较复杂的算题,计算机在运算前必须化成一步一步简单的加、减、乘、计算机在运算前必须化成一步一步简单的加、减、乘、除等基本操作来做。每一个基本操作就叫做一条除等基本操作来做。每一个基本操作就叫做一条指令指令,而解算某一问题的而解算某一问题的一串指令序列一串指令序列,叫做该问题的计算程序叫做该问题的计算程序,简称为简称为程序程序。操作码操作码地址码地址码 每条指令应当明确告诉控制器每
14、条指令应当明确告诉控制器,从存储器的那个单元取数从存储器的那个单元取数,并并进行何种操进行何种操作作,操作的结果又存放到哪里操作的结果又存放到哪里。指令的内容由两部分组成。指令的内容由两部分组成,即操作的性质和即操作的性质和操作的地址。前者称为操作的地址。前者称为操作码操作码,后者称为后者称为地址码地址码。操作码操作码:指出指令所进行的操作指出指令所进行的操作,如加、减、乘、除、取数、存数等如加、减、乘、除、取数、存数等地址码地址码:表示运算数据来源于哪个单元表示运算数据来源于哪个单元,运算结果应存入哪个单元。运算结果应存入哪个单元。(2)(2)指令的形式指令的形式现在学习的是第11页，共24
15、页(3).(3).控制器的基本任务控制器的基本任务 逐条从内存中取出指令逐条从内存中取出指令取指周期取指周期 然后执行指令然后执行指令执行周期执行周期 控制器控制器 +运算器运算器 =中央处理器中央处理器 (即即CPU)CPU)(4).指令流和数据流指令流和数据流 1 1个字节个字节=8bit=8bit 1 1个字个字=(1=(1n)个字节，字长用个字节，字长用bit数表示数表示数据字：代表要处理的一个数据，数据字：代表要处理的一个数据，指令字：代表要执行的一条指令。指令字：代表要执行的一条指令。指令流与数据流的区分与流向：指令流与数据流的区分与流向：一般来讲，在取指周期中从内存读出的信息是一
16、般来讲，在取指周期中从内存读出的信息是指令流指令流,它流向控制器；而它流向控制器；而执行周期中从内存读出执行周期中从内存读出(或向内存写入或向内存写入)的信息流是的信息流是数据数据流流,它由内存流向它由内存流向运算器或运算器或(从运算器流入内存从运算器流入内存)。现在学习的是第12页，共24页4.4.适配器与输入输出设备适配器与输入输出设备(1)(1)输入设备输入设备的作用：是把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能的作用：是把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。接收和识别的二进制信息形式。常用的输入设备有：键盘、鼠标器、数字扫描仪等。常用的输入设备有：键
17、盘、鼠标器、数字扫描仪等。理想的输入设备应有理想的输入设备应有“视视”、“听听”功能功能(2)输出设备输出设备的作用：是把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能的作用：是把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。接收和识别的信息形式。(3)常见的输出设备有：常见的输出设备有：CRTCRT显示器、打印机、绘图仪等。显示器、打印机、绘图仪等。理想的输出设备应有理想的输出设备应有“写写”、“讲讲”功能功能计算机的输入计算机的输入/输出设备通常称为外围设备。输出设备通常称为外围设备。(3)(3)适配器适配器的作用的作用由于输入输出设备种类繁多且速度各异由于输入输出设备种类繁多且速度
18、各异,因而它们不是直接地同高因而它们不是直接地同高速工作的主机相连接速工作的主机相连接,而是通过而是通过适配器适配器部件与主机相连接。部件与主机相连接。适配器的作用相当与一个转换器适配器的作用相当与一个转换器,它可以保证外围设备用计算机所要它可以保证外围设备用计算机所要求的形式发送或接受信息。求的形式发送或接受信息。现在学习的是第13页，共24页 计算机系统中还必须有计算机系统中还必须有总线总线。系统总线是构成计算机系统的。系统总线是构成计算机系统的骨架骨架,是多个系统部件之间进行数据传送的是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路公共通路。借助系统总。借助系统总线线,计算机在各系统部件之间实现
19、计算机在各系统部件之间实现传送地址、数据和控制信息传送地址、数据和控制信息的操作。的操作。现在学习的是第14页，共24页自自1946年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一台电子数字计年在美国宾夕法尼亚大学制成的世界上第一台电子数字计算机以来算机以来,计算机的发展大致经历了五代的变化计算机的发展大致经历了五代的变化：1.1946年开始的第一代电子管计算机年开始的第一代电子管计算机:计算机运算速度一般为每秒几千次至几万次计算机运算速度一般为每秒几千次至几万次,体积庞大体积庞大,成本很高成本很高,可靠可靠性较底性较底,在此期间在此期间,形成了计算机的基本体系形成了计算机的基本体系,确定了程序设计的基
20、本方法确定了程序设计的基本方法,数数据处理机开始得到应用。据处理机开始得到应用。2.1958年开始的第二代晶体管计算机年开始的第二代晶体管计算机:运算速度提高到几万次至几十万次运算速度提高到几万次至几十万次,可靠性提高可靠性提高,体积缩小体积缩小,成本降低，成本降低，工业控制机开始得到应用。工业控制机开始得到应用。3.1965年开始的第三代中小规模集成电路计算机年开始的第三代中小规模集成电路计算机:可靠性进一步提高可靠性进一步提高,体积进一步缩小体积进一步缩小,成本进一步下降成本进一步下降,运算速度提高到几运算速度提高到几十万次至几百万次。在此期间十万次至几百万次。在此期间,形成机种多样化形成
21、机种多样化,生产系列化生产系列化,使用系统化使用系统化,小型小型计算机开始出现。计算机开始出现。2.2.2 计算机系统结构的过去和未来计算机系统结构的过去和未来现在学习的是第15页，共24页4.1971年开始的第四代大规模集成电路计算机年开始的第四代大规模集成电路计算机:可靠性更进一步提高可靠性更进一步提高,体积更进一步缩小体积更进一步缩小,成本更进一步降低成本更进一步降低,速度提高到速度提高到每秒几百万次至几千万次。有机片大规模集成电路组成的微型机开始出现。每秒几百万次至几千万次。有机片大规模集成电路组成的微型机开始出现。5.1986年开始的第五代巨大规模集成电路计算机年开始的第五代巨大规模
22、集成电路计算机:运算速度提高到每妙几亿次至上百亿次。由一片巨大规模集成电路实现运算速度提高到每妙几亿次至上百亿次。由一片巨大规模集成电路实现的单片机开始出现。的单片机开始出现。总之总之,从从1946年计算机诞生以来年计算机诞生以来,大约每隔五年运算速度提高大约每隔五年运算速度提高10倍倍,可靠可靠性提高性提高10倍倍,成本降低成本降低10倍倍,体积缩小体积缩小10倍。倍。而而70年代以来年代以来,计算机的生产数量计算机的生产数量每年以每年以25%的速度递增。的速度递增。随着社会需求和微电子技术的不断发展随着社会需求和微电子技术的不断发展,计算机的系计算机的系统结构仍在继续发展统结构仍在继续发展
23、,其其发展趋势发展趋势是：是：将进入以通信为中心的体系结构。将进入以通信为中心的体系结构。计算机智能化将进一步发展计算机智能化将进一步发展,进入知识处理阶段。进入知识处理阶段。不仅用多处理机技术来实现并行计算机不仅用多处理机技术来实现并行计算机,而且会出现计算机的动态结构。而且会出现计算机的动态结构。多媒体技术将有重大突破和发展。多媒体技术将有重大突破和发展。现在学习的是第16页，共24页1.3 1.3 计算机的软件计算机的软件1.3.1软件的组成和分类软件的组成和分类计算机是计算机是由运算器、存储器、控制器、适配器、总线和输入由运算器、存储器、控制器、适配器、总线和输入/输出设备输出设备组成
24、的组成的。这些部件或设备都是由元件构成的有形物体。这些部件或设备都是由元件构成的有形物体,因而称为因而称为硬件硬件或硬或硬设备。如果只有算盘设备。如果只有算盘,没有运算法则和步骤没有运算法则和步骤,就不能用算盘来计算。就不能用算盘来计算。同样同样,假如计算机只有硬件假如计算机只有硬件,它仍是个它仍是个“死死”东西。那么计算机靠什么东东西。那么计算机靠什么东西才能变西才能变“活活”,从而高速自动地完成各种运算呢？这就是我们前面讲过的从而高速自动地完成各种运算呢？这就是我们前面讲过的计算程序。因为它是无形的东西计算程序。因为它是无形的东西,所以称为所以称为软件软件或软设备。比方说或软设备。比方说,
25、用算盘用算盘进行运算进行运算,算盘本身就是硬件算盘本身就是硬件,而运算法则和解题步骤等就是软件。而运算法则和解题步骤等就是软件。事实上事实上,利用电子计算机进行计算、控制或作其他工作时利用电子计算机进行计算、控制或作其他工作时,需要有各种用途的程序。需要有各种用途的程序。因此因此,凡是用于一台计算机的各种程序凡是用于一台计算机的各种程序,统称为这台计算机的程序或软件系统称为这台计算机的程序或软件系统。统。计算机计算机软件一般分为两大类软件一般分为两大类：一类叫：一类叫系统程序系统程序,一类叫一类叫应用程序应用程序现在学习的是第17页，共24页系统程序系统程序用来简化程序设计用来简化程序设计,简
26、化使用方法简化使用方法,提高计算机的使用效率提高计算机的使用效率,发挥发挥和扩大计算机的功能及用途。和扩大计算机的功能及用途。它包括以下四类它包括以下四类:各种服务性程序各种服务性程序,如诊断程序、排错程序、练习程序等；如诊断程序、排错程序、练习程序等；语言处理程序语言处理程序,如汇编程序、编译程序、解释程序等；如汇编程序、编译程序、解释程序等；操作系统；操作系统；数据库管理系统数据库管理系统应用程序应用程序是用户利用计算机来解决某些问题所编制的程序是用户利用计算机来解决某些问题所编制的程序,如工程设计如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计程序、数据处理
27、程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等等。随着计算机的广泛应用算程序等等。随着计算机的广泛应用,这类程序的种类越来越多。这类程序的种类越来越多。现在学习的是第18页，共24页1.目的程序目的程序早期计算机中早期计算机中,人们人们直接用机器语言编写程序直接用机器语言编写程序,这种编写程序的方式称为这种编写程序的方式称为手编程序手编程序。这种这种用机器语言书写用机器语言书写的程序的程序,计算机完全可以计算机完全可以“识别识别”并能执行并能执行,所以又叫做目的程序。但是所以又叫做目的程序。但是,用机器语言编写程序很繁琐用机器语言编写程序很繁琐,又耗费大量的人力又耗费大量的人力
28、和时间和时间,容易出错容易出错,出错后寻找错误也相当费事出错后寻找错误也相当费事,这就大大限制了计算机的使用。这就大大限制了计算机的使用。2.汇编程序汇编程序为了编写程序方便翻译和提高机器的使用效率为了编写程序方便翻译和提高机器的使用效率,人们人们用一些约定的文字、符用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令,然后再用这些特殊符号表示然后再用这些特殊符号表示的指令来编写程序的指令来编写程序,这就是所谓的汇编语言。借助于汇编程序这就是所谓的汇编语言。借助于汇编程序,计算机本身自动计算机本身自动地把符号语言表示的程序地把符号语言表示的程序(
29、称为汇编源程序称为汇编源程序)翻译成用机器语言表示的目的翻译成用机器语言表示的目的程序。程序。3.源程序源程序-为了进一步实现程序自动化和便于程序交流为了进一步实现程序自动化和便于程序交流,使不熟悉具体计使不熟悉具体计算机的人也能很方便地使用计算机算机的人也能很方便地使用计算机,人们又创造了各种人们又创造了各种接近于数学语言接近于数学语言的的算算法语言法语言。1.3.2软件的发展演变软件的发展演变现在学习的是第19页，共24页算法语言是指按实际需要规定好的一套基本符号以及由这套基本符算法语言是指按实际需要规定好的一套基本符号以及由这套基本符号构成程序的规则。比较接近数学语言号构成程序的规则。比
30、较接近数学语言,直观通用直观通用,与具体机器无关与具体机器无关,只要稍只要稍加学习就能掌握加学习就能掌握,便于推广使用计算机。便于推广使用计算机。用算法语言编写的程序称为源程序，这种源程序是不能由机器直接用算法语言编写的程序称为源程序，这种源程序是不能由机器直接识别和执行的识别和执行的,必须给计算机配备一个即懂算法语言又懂机器语言的必须给计算机配备一个即懂算法语言又懂机器语言的“翻译翻译”,才能把源程序翻译为机器语言。通常采用下面两种方法：才能把源程序翻译为机器语言。通常采用下面两种方法：1.计算机配置一套用机器语言写的编译程序计算机配置一套用机器语言写的编译程序,它把源程序翻译成目的它把源程
31、序翻译成目的程序程序,然后机器执行目的程序然后机器执行目的程序,得出计算结果。但由于目的程序一般不能独立得出计算结果。但由于目的程序一般不能独立运行运行,还需要一种叫做运行系统的辅助软件来帮助。通常还需要一种叫做运行系统的辅助软件来帮助。通常,把编译程序和运把编译程序和运行系统和称为行系统和称为编译系统编译系统。2.使源程序通过所谓的使源程序通过所谓的解释系统解释系统进行解释执行进行解释执行,即逐个解释并立即执行源即逐个解释并立即执行源程序的语句程序的语句,它不是编出目的程序后再执行它不是编出目的程序后再执行,而是直接逐一解释语句并得而是直接逐一解释语句并得出计算结果。出计算结果。现在学习的是
32、第20页，共24页4.操作系统操作系统为了摆脱用户直接使用机器并独占机器这种情况为了摆脱用户直接使用机器并独占机器这种情况,依靠计算机来管理依靠计算机来管理自己和管理用户自己和管理用户,于是人们又创造出一类程序于是人们又创造出一类程序,叫做操作系统。它是随着硬件和叫做操作系统。它是随着硬件和软件不断发展而逐渐形成的一套软件系统软件不断发展而逐渐形成的一套软件系统,用来管理计算机资源用来管理计算机资源(如处理如处理器、内存、外部设备和各种编译、应用程序器、内存、外部设备和各种编译、应用程序)和自动调度用户的作业程和自动调度用户的作业程序序,而使多个用户能有效地共用一套计算机系统。而使多个用户能有
33、效地共用一套计算机系统。根据不同使用环境要求根据不同使用环境要求,操作系统目前大致分为操作系统目前大致分为批处理操作系统、分批处理操作系统、分时操作系统、网络操作系统、实时操作系统时操作系统、网络操作系统、实时操作系统等多种。等多种。5.数据库管理系统数据库管理系统随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展随着计算机在信息处理、情报检索及各种管理系统中应用的发展,要求大量处理某些数据要求大量处理某些数据,建立和检索大量的表格。这些数据和表格按一定的建立和检索大量的表格。这些数据和表格按一定的规律组织起来规律组织起来,使得处理更方便使得处理更方便,检索更迅速检索更迅速,用户使用更方
34、便用户使用更方便,于是出现了于是出现了数据库。所谓数据库就是实现有组织地、动态地存储大量相关数据数据库。所谓数据库就是实现有组织地、动态地存储大量相关数据,方方便多用户访问的计算机软、硬件资源组成的系统。数据库和数据库管理软件便多用户访问的计算机软、硬件资源组成的系统。数据库和数据库管理软件一起一起,组成了数据库管理系统。组成了数据库管理系统。现在学习的是第21页，共24页1.4.1多级组成的计算机系统多级组成的计算机系统1.微程序设计级微程序设计级这是一个实在的硬件级，他由机器硬件直接执行微命令。如果某一个应用程序直接用微命令来这是一个实在的硬件级，他由机器硬件直接执行微命令。如果某一个应用
35、程序直接用微命令来编写，那么可在这一级上运行应用程序。编写，那么可在这一级上运行应用程序。2.一般机器级一般机器级也称为机器语言级，由微程序解释机器指令系统。这一级也是硬件级。也称为机器语言级，由微程序解释机器指令系统。这一级也是硬件级。3.操作系统级操作系统级由操作系统程序实现。这些操作系统由机器指令和广义指令组成，这些广义指令是操由操作系统程序实现。这些操作系统由机器指令和广义指令组成，这些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。作系统定义和解释的软件指令，所以这一级也称为混合级。4.汇编语言级汇编语言级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
36、由汇编程序支持和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，则机器必须要有这一级的功能；如果应用程序不采用执行。如果应用程序采用汇编语言编写，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。汇编语言编写，则这一级可以不要。5.高级语言级高级语言级面向用户，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面向用户，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。和执行。1.41.4计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构现在学习的是第22页，共24页1.4.
37、2软件与硬件的逻辑等价性软件与硬件的逻辑等价性 随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势,计算机系统软、硬件界计算机系统软、硬件界限已经变得模糊了。因为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；限已经变得模糊了。因为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。对于某一功能采用硬件方案还是软件方案，取决于对于某一功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格、速度、可器件价格、速度、可靠性、存储容量、变更周期靠性、存储容量、变更周期等因素。等因素
38、。当研制一台计算机的时候，设计者必须明确分配每一级的任务，当研制一台计算机的时候，设计者必须明确分配每一级的任务，确定哪些情况使用硬件，哪些情况使用软件，而硬件始终放在最低级。确定哪些情况使用硬件，哪些情况使用软件，而硬件始终放在最低级。就目前而言，一些计算机的特点是，把原来明显地在一般机器级就目前而言，一些计算机的特点是，把原来明显地在一般机器级通过编制程序实现的操作，如整数乘除法指令、浮点运算指令、处理通过编制程序实现的操作，如整数乘除法指令、浮点运算指令、处理字符串指令等等，改为直接由硬件完成。字符串指令等等，改为直接由硬件完成。现在学习的是第23页，共24页本章要点本章要点计算机系统、硬件系统、软件系统的概念计算机系统、硬件系统、软件系统的概念冯冯.诺依曼型计算机的设计思想及基本组成部件诺依曼型计算机的设计思想及基本组成部件计算机硬件系统各个组成部件的主要功能计算机硬件系统各个组成部件的主要功能指令流、数据流及其区分指令流、数据流及其区分计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构现在学习的是第24页，共24页