计算机组成原理1-概论

第一章 概论主要内容：1.1 计算机的基本概念信息的数字化表示、存储程序与计算机分类。

1.2 计算机的诞生和发展冯诺依曼体制、计算机发展历程和未来发展趋势。

1.3 计算机系统的硬件组成主要功能部件的组成与功能、硬件系统结构。

1.4 计算机系统的性能指标

第一节 计算机的基本概念1.1.1 冯 · 诺依曼思想1. 用二进制代码表示程序和数据；

2. 计算机采用存储程序的工作方式；3. 计算机硬件由存储器、运算器、控制 器、输入设备和输出设备组成。

状 态 输入设备 命 令

运算器 结 数 果 据 存储器 地 址 指 令

命 令 输出设备 命 令 请 求

程序

请 求

控制器

冯· 诺依曼思想1. 用二进制代码表示程序和数据；

2. 计算机采用存储程序的工作方式；3. 计算机硬件由存储器、运算器、控制 器、输入设备和输出设备组成。

1.1.2 信息的数字化表示1. 在计算机中用数字代码表示各种信息 二进制代码

例1 用数字代码表示数据5 -5 表示为 0 101 表示为 1 101

例2 用数字代码表示字符A 表示为 1000001

B启动 停止

表示为 1000010表示为 00 表示为 01 表示为 10 表示为 11

例3 用数字代码表示命令、状态

正在工作 工作结束

2. 在物理机制上用数字信号表示数字代码 数字型电信号

例1 用电平信号表示数字代码 1 高电平 实现并行 0 低电平 操作 1 高电平 例2 用脉冲信号表示数字代码1 0 1

有脉冲 无脉冲 有脉冲

实现串行 操作

3. 数字化方法表示信息的优点(1)物理上易实现信息的表示与存储

(2)抗干扰能力强，可靠性高(3)数值的表示范围大，精度高

(4)可表示的信息类型广泛(5)能用数字逻辑技术进行处理

冯· 诺依曼思想1. 用二进制代码表示程序和数据；

2. 计算机采用存储程序的工作方式；3. 计算机硬件由存储器、运算器、控制 器、输入设备和输出设备组成。

1.1.3 存储程序工作方式1.事先编制程序 2.事先存储程序

3.自动、连续地执行程序 传统诺依曼机串行执行指令。对传统诺依曼机的改造：增加并 行处理功能。

编写程序

输入程序

存储程序

输出结果

执行指令

将程序转换为 指令序列

图 计算机的工作流程11/50

1.1.4计算机的分类计算机从总体上来说分为两大类:

模拟计算机和数字计算机。各自主要特点： 模拟计算机：由模拟运算器件构成，处理在 时间和数值上连续的模拟量(如：电压、电流 等); 数字计算机：由逻辑电子器件构成，处理离

散的数字量。

数字计算机又可分为: 专用计算机和通用计算机。 专用机——是以快速、经济和高集成度为主要指标的特殊计算机，它是针对某一任务设计的计

算机，

但是它的适应性较差(如：工控机、ATM等) 。 通用机——适应性较高，但是牺牲了效率、速度和

经济性，如个人电脑。

按照计算机的体积、简易性、功率损耗、性 能指标、数据存储容量、指令系统规模、机 器价格和应用范围等条件，将计算机分为巨 型机、大型机、中型机、小型机和微型机等。 它们的结构规模和性能指标依次递减。随 着超大规模集成电路的迅速发展，类型也会 发生动态变化。

计算机类别对比：

第二节

计算机的诞生和发展

中文名：约翰·冯·诺依曼 外文名：John Von Neumann 国籍：美籍匈牙利人 出生地：布达佩斯 出生日期：1903年12月28日 逝世日期：1957年2月8日 毕业院校：苏黎世大学、布达佩斯大学 称谓：计算机之父16/50