系统的逻辑_电脑系统靠逻辑结构运行

1.简述计算机系统的组成。

2.计算机原理的系统构成

这个随便搜一下就知道啊：第一节　计算机概述　　一、计算机发展概况

第一代电子管计算机（1946-1957）

第二代晶体管计算机（1957-1964）

第三代中小集成电路计算机（1964-1972）

第四代大规模、超大集成电路计算机（1972-现在）

二、计算机的应用

1.科学计算

2.数据处理

3.实时控制

4.计算机辅助工作

CAD

CAM

CAI

CAE

5.人工智能

三、计算机信息处理的特点

（1）能高速度、高质量地完成各种数据加工任务。

（2）具有庞大的数据存储容量和极快的数据存取速度。

（3）能提供方便的适用方式与丰富多样的信息输出形式。

（4）方便而迅速的计算机通信使信息共享很容易实现。

（5）高效率的计算机辅助开发手段。

模拟练习

例1·单选题第四代计算机的主要特征是（　）。

A.电子管　　　　　

B.晶体管

C.中小规模集成电路

D.大规模和超大规模集成电路『正确答案』D例2·单选题计算机辅助设计的英文缩写是（　）。

A.CAD

B.CAI

C.CAM

D.CAT『正确答案』A第二节　数据在计算机中的表示　　一、数据与信息

国际标准化组织（ISO）对数据所下的定义是：“数据是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式，这种特殊的表达形式可以用人工的方法或者用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理。”

信息是对人们有用的数据，这些数据可能影响到人们行为决策。

二、二进制

（一） 二进制的相关概念

1.二进制，数字电子计算机中采用二进制计数法，在二进制计数法中只有两个数码：即0和1，其基数为二，即逢二向高位进一。

2.二进制数与十进制数的转换

3.八进制与十六进制

有关二进制、十进制、八进制、十六进制数之间的相互转换，可以利用“附件”中的计算器来进行。

（二） 二进制单位（补充内容）

位bit：用于表示一个二进制位、存储信息的最小单位。

字节Byte：存储信息的基本单位。

1字节=8位 1Byte=8bit

换算单位：

1KB=1024B＝210B 1MB=1024KB＝220B 1GB=1024MB＝230B

字长：计算机一次能处理的二进制位数。

常用：8位、16位、32位、64位

三、数值数据在计算机中的表示

数值数据在计算机中采用二进制形式表示，其表示方式有定点表示法和浮点表示法两种。

四、西文字符在计算机中的表示

西文包括：英文字母、数字符号、标点符号、运算符号、控制符号

ASCII码-美国标准信息交换码（二进制）

基本ASCII用7位二进制数表示，占用一个字节，最高位为0。

例：英文字母‘B’的7位ASCII码为100 0010。

存储时为0100 0010。

比较大小：数字<大写字母<小写字母

五、中文在计算机中的表示

1.汉字的输入码

汉字输入方法：键盘输入、语音输入、扫描输入、手写输入方法等。

键盘输入法：

数字编码（区位码）

拼音编码（全拼、双拼）

字形编码（五笔字型）

型音编码（自然码）

2.汉字的国际交换码与机内码

国标码：

计算机与其他系统或设备之间交换汉字信息的标准编码，又称国际码。1981年，我国颁布了国家标准《信息交换用字编码字符集·基本集》，汉字国标码字符集中共收录了汉字和图形符号7445个，其中一级汉字3755个，二级汉字3008个和图形符号682个。一级汉字为使用频度高的常用汉字，按汉语拼音安母顺序排列；不常用的汉字为二级汉字按部首排列。

在汉字交换码中，每个汉字用两个字节表示。

汉字机内码（内码）：

是计算机系统中用来存储和处理中、西文信息的代码。

汉字内码：用两个字节表示。

内码与国标码的关系：

它们的区别在于国际码两个字节的最高位都是“0”，而机内码两个字节的最高位都是“1”。

3.汉字的字形码

汉字输出码又叫做汉字字形码或汉字字模。

汉字输出码的和用是输出汉字，对汉字字形经过点阵的数字化后形成的一串二进制数称为汉字输出码。

点阵字形由排成方阵（如16×16、24×24、48×48……）的一组二进制数字表示一个字符。16×16点阵字形常用于屏幕显示，笔画生硬，细节难以区分：打印输出常用24×24、40×40、48×48，甚至96×96或更高，点阵的数字越大，说明笔锋越完整，字迹越清晰美观。

点阵字形的字节计算：点阵数/8

4.常用汉字输入法简介

模拟练习

例3·判断题‘9’的ASCII码小于‘a’的ASCII码。（　）『正确答案』对例4·单选题存储信息的基本单位是（　）。

A.bit

B.byte

C.KB

D.MB『正确答案』B例5·判断题汉字输入码是为了解决将汉字输入计算机而编制的代码。（　）『正确答案』对例6·单选题24×24点阵字库中的一个汉字需占（　）字节的存储空间。

A.16

B.72

C.48

D.64『正确答案』B例7·单选题不同的汉字输入方法输入汉字后，该汉字的内码是（　）的。

A.相同的

B.完全不相同

C.大部分相同

D.部分相同『正确答案』A第三节　计算机硬件　　一、计算机系统

一个完整的计算机系统是由硬件、软件及用户等三部分组成的人机系统。

二、计算机的逻辑结构

计算机体系结构的基本思想：冯·诺依曼原理

1.输入设备

2.输出设备

3.存储器

（1）主存储器

主存储器也叫内存储器，简称内存，其特点是存取速度快、可靠性高，但容量有限。

（2）辅助存储器

辅助存储器也叫外存储器，简称外存。外存常见的存储介质有磁盘、磁带、磁鼓和光盘等。

4.运算器

5.控制器

三、计算机的工作原理（了解）

四、微机的硬件系统

（一）中央处理器

1.中央处理器（CPU）

2.组成：

控制器：指挥系统，从RAM中取出指令执行

运算器：算术运算、逻辑运算

3.技术参数：

（1）型号：486、586、Pentium、PentiumI、PentiumII、PentiumIII、Pentium4

Core 2 duo Core 2 quad

（2）主频：CPU工作的时钟频率。主频越高，速度越快。单位MHZ、GHZ。

PentiumIII800中的800即为主频。

（3）字长：

字：在计算机中，作为一个整体被传送和运算的一串二进制数被称为字（WORD）。

字长：一个字所包含的二进制的位数。8位、16位、32位；目前：64位比较常见。

（4）CPU的速度主要由字长和主频两个指标决定。

4.CPU是衡量计算机性能的最重要的部件。

（二）内存储器（内存、主存）

1.作用：在计算机内部，用于存放CPU待加工处理的数据、中间结果以及最后结果。

2.分类：

ROM（只读存储器）：

系统信息、只读不写、关机（断电）后，信息不消失。

RAM（随机存储器）：

用户信息、可读可写、关机（断电）后，信息消失。

Cache（高速缓存）：

Cache是位于CPU和内存之间的规模较小但速度很快的一种存储器，目的是解决CPU和 RAM之间速度不匹配的矛盾。增加Cache不会改变内存的容量

3.存储容量：

目前微机内存（RAM）容量一般为512M，1G，2G

4.内存容量的大小是衡量计算机性能的另外一个重要指标。

5.CPU和内存构成了主机。

（三）外存储器（外存、辅存）

1.作用：

用于永久地存放大量的程序和数据。运行时，从外存调入内存。

2.外存、内存、CPU之间的关系

3.磁盘存储器：

（1）软盘：

大小和容量：3.5英寸、1.44MB

读写设置：

读写方式：封住方孔、可读可写

只读方式：露出方孔、只读不写

存储容量计算：

软盘存储信息是按磁道和扇区来组织存储的。最外圈为0磁道。

存储容量=面数*磁道数*扇区数*512B

特点：便于携带、容量小、读写速度慢

（2）硬盘：

容量：100GB 160GB 240GB 360GB

特点：固定于主机箱中、容量大、读写速度快

硬盘使用注意事项：尽量不要震动，以免对数据造成破坏。

4.光盘：

（1）分类：只读光盘、一次写入型光盘、可擦写型光盘、数字通用光盘

（2）常用：

只读光盘（CD-ROM）：650MB

光驱：

数据传输率是衡量光驱的技术指标之一。

150Kb/S为一倍速。目前40倍速以上。

读写速度比较：

硬盘 >光盘>软盘

5.移动存储设备和移动硬盘：

（1）U盘：（基于USB接口）

128MB、256MB

体积小、即插即用、携带方便

（2）移动硬盘：（基于USB接口）

20GB、40GB、60GB

体积小、重量轻、携带方便

3）存储卡：

使用于数码产品（数码相机和MP3）上的存储设备。

（四）输入设备：

1.常用：鼠标、键盘、光笔、扫描仪

2.鼠标：

串行接口鼠标（微机常用）、总线接口鼠标、USB接口鼠标（笔记本常用）

机械式和光电式

两键和三键

3.键盘：

微机必备的输入设备之一。

常用键：

<Caps lock>:大小写字母转换键

<Shift>:转换键

<Enter>:回车控制键

<Backspace>:退格键

<Space>:空格键

<Ctrl>/<Alt>:不能单独使用，需与其他键配合使用。

（五）输出设备：

1.常用：显示器、打印机、绘图仪

2.显示器：监视器。

显示系统由显示器和显卡构成。

显示器：

CRT：微机常用

LCD：笔记本常用、轻、薄、耗电少、无辐射

显卡：

3.打印机：

击打式：针式

非击打式：喷墨、激光

4.微机必备的输入输出设备是：键盘、鼠标、显示器

5.外存、输入设备、输出设备构成了微机的外部设备

模拟练习

例8·单选题中央处理器是由运算器和（　）构成。

A.控制器　　　B.存储器　　

C.输入设备　　D.输出设备『正确答案』A例9·单选题有一台电脑，CPU的技术指标是P4/2.1G，其中2.1G的含义是指（　）来说的。

A.型号　　B.主频　　

C.内存　　D.字长『正确答案』B例10·单选题RAM的特点是（　）。

A.可读可写　　B.只读不写　　

C.只写不读　　D.不读不写『正确答案』A　　例11·多选题常见的输入设备有（　）。

A.显示器　　B.扫描仪　　

C.绘图仪　　D.鼠标『正确答案』BD第四节　计算机软件　　一、软件的功能与分类

软件是用户与计算机硬件之间的桥梁，它的作用主要有：

（1）计算机硬件资源的管理与控制，提高计算机资源的实用效率，协调计算机各组成部分的工作；

（2）在硬件提供的基本功能的基础上，扩大计算机的功能，通过软件去实现和运行各种应用任务的能力；

（3）向用户提供尽可能方便、灵活的计算机操作使用界面。

（4）为专业人员提供计算机软件的开发工具和环境，提供对计算机本身的测试、维护和诊断所需要的工具；

（5）为用户完成特定的信息处理任务。

软件一般分为系统软件与应用软件两大类。

二、系统软件

1.操作系统

（1）MS－DOS操作系统。

（2）Windows操作系统。

常见：Windows2000/ WindowsXP/Vista/Windows7

（3）多用户操作系统。

2.语言处理系统

计算机语言分类：

（1）机器语言

由机器指令（二进制）构成，直接执行。

（2）汇编语言

由汇编指令（助记符）构成，翻译（汇编）之后方可执行。

（3）高级语言

由语句（接近自然语言和数学公式）构成，翻译（解释和编译）之后方可执行。

常见：BASIC Visual BASIC C

因此，必须配备一种工具，把用高级语言编写的源程序翻译成计算机可执行的机器语言程序（目标程序）。有两种方式可以实现高级语言程序的翻译，即：解释方式和编译方式。

3.数据库管理系统

关系型（最常用）、层次型、网状型

小型：Visual Foxpro Access

大型：ORACLE SQL SERVER SYBASE

数据库与会计软件联系紧密，会计软件必须有数据库支持。

4.实用程序和软件工具

三、应用软件

1.通用应用软件

（1）文字处理软件。

（2）电子表格软件。

（3）图形、图像效果软件。

（4）简报软件。

（5）网络通信软件。

（6）统计软件。

2.定制应用软件

四、计算机病毒防范

1.什么是计算机病毒

计算机病毒是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码。

2.计算机病毒的特点

（1）隐蔽性

（2）潜伏性

（3）传染性

（4）破坏性

（5）寄生性

（6）可执行性

（7）可触发性

（8）不可预见性

3.计算机病毒的分类

从计算机病毒产生后果的大小程度来分，有良毒与恶毒。

从计算机病毒的隐蔽方式来分，有引导型病毒和文件型病毒。

从病毒入侵对象来分，有单机型病毒和网络型病毒。

4.计算机病毒的防范

（1）定期检查与消除计算机系统中的病毒

（2）计算机病毒的防范

①安装多种防病毒软件，注意经常进行病毒库的升级。

②定期升级系统安全补丁。

③不要轻易打开来历不明的电子邮件。

④对于来历不明的软件，应该先查毒，后使用。

⑤不要随便下载和安装互联网上的一些小的软件或者程序。

⑥经常备份重要的文件和数据，并且有可能的话，可备份到光盘、移动硬盘等介质上。

⑦及时关闭不必要的服务，比如说文件共享，message服务等。

⑧制作干净的系统盘、急救盘。

⑨如果发现计算机感染了病毒，杀毒后应立即重新启动计算机，并再次查毒。

⑩加强法制建设，加大对病毒炮制者的打击力度。

5.计算机病毒的清除

方法：

（1）杀毒软件（KV3000，瑞星，金山毒霸）

局限性：

新病毒的出现无法检测，定期升级

（2）最彻底的清除方法：格式化

模拟练习

例12·判断题计算机软件分为系统软件和应用软件两大类。（　）『正确答案』对例13·判断题文字处理软件（WORD）属于系统软件。（　）『正确答案』错例14·单选题计算机病毒是可以造成计算机故障的一种（　）。

A.霉变　B.病菌　C.芯片　D.程序　　『正确答案』D例15·判断题

杀病毒软件在使用上没有局限性，可杀除所有的病毒。（　）『正确答案』错第五节　多媒体技术一、多媒体的概念

媒体是指承载信息的载体。根据国际电信联盟下属的国际电报电话咨询委员会的定义，与计算机信息处理有关的媒体有五种。

（1）感觉媒体

（2）表示媒体

（3）存储媒体

（4）表现媒体

（5）传输媒体

二、多媒体计算机系统的组成

系统的构成有两种方式：一种是直接设计和实现的多媒体计算机，另一种是现有计算机（特别是PC机）的基础上通过增加一些部件升级为多媒体计算机，目前多数为后一种形式。

与多媒体计算机配套的软件大致有四大类：一是支持多媒体功能的操作系统；二是多媒体数据准备软件；三是多媒体作品的写作软件，用来编制和生成各种多媒体应用软件；四是各种多媒体应用软件。

三、多媒体技术的应用

多媒体技术是指能够交互式地综合处理多种不同感觉媒体的信息处理技术。

多媒体技术具有三个方面的特征：第一是信息媒体多样化；第二是集成化；第三是交互性。

简述计算机系统的组成。

计算机系统结构计算机系统结构主要研究计算机系统的基本工作原理，以及在硬件、软件界面划分的权衡策略，建立完整的、系统的计算机软硬件整体概念。

计算机系统结构指的是什么? 是一台计算机的外表? 还是是指一台计算机内部的一块块板卡安放结构? 都不是，那么它是什么? 计算机系统结构就是计算机的的机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性。所谓外特性，就是计算机的概念性结构和功能特性。用一个不恰当的比喻一，比如动物吧，它的"系统结构"是指什么呢? 它的概念性结构和功能特性，就相当于动物的器官组成及其功能特性，如鸡有胃，胃可以消化食物。至于鸡的胃是什么形状的、鸡的胃部由什么组成就不是"系统结构"研究的问题了。系统结构只管到这一层。关于计算机系统的多层次结构，用"人"这种动物的不恰当的例子列表对比如下：(这种联系很不科学，只是大家轻松一下)。

计算机系统

人

应用语言级

为人民服务级

高级语言级

读书、学习级

汇编语言级

语言、思维级

操作系统级

生理功能级

传统机器级

人体器官级

微程序机器级

细胞组织级

电子线路级

分子级

传统机器级以上的所有机器都称为虚拟机，它们是由软件实现的机器。软硬件的功能在逻辑上是等价的，即绝大多部分硬件的功能都可用软件来实现，反之亦然。

计算机系统结构的外特性，一般应包括以下几个方面(这也就是我们要分章学习的几个章节)把这几个方面弄清了，系统结构也就基本明确了：

(1)指令系统 (2)数据表示 (3)作数的寻址方式 (4)寄存器的构成定义 (5)中断机构和例外条件 (6)存储体系和管理 (7)I/O结构 (8)机器工作状态定义和切换 (9)信息保护。

所以在以后的学习中常回头想想这是系统结构的哪一方面，这对把握全局有好处。

这里提一下计算机系统结构的内部特性，计算机系统结构的内特性就是将那些外特性加以"逻辑实现"的基本属性。所谓"逻辑实现"就是在逻辑上如何实现这种功能，比如"上帝"给鸡设计了一个一定大小的胃，这个胃的功能是消化食物，这就是鸡系统的某一外特性，那怎么消化呢，就要通过鸡喙吃进食物和砂石,再通过胃的蠕动、依靠砂石的研磨来消化食物，这里的吃和蠕动等操作就是内特性。

还有一个就是计算机实现，也就是计算机组成的物理实现。它主要着眼于器件技术和微组装技术。拿上面的例子来说，这个胃由哪些组织组成几条肌肉和神经来促使它运动就是"鸡实现"。

据此我们可以分清计算机系统的外特性、内特性以及物理实现之间的关系。 在所有系统结构的特性中，指令系统的外特性是最关键的。因此，计算机系统结构有时就简称为指令集系统结构。我们这门课注重学习的是计算机的系统结构，传统的讲，就是处在硬件和软件之间介面的描述，也就是外特性。

这些不恰当的比喻只是帮助理解，不可强求对应，不然会有损科学的严密性。

计算机系统结构的分类

按"流"分类的方法，这是Flynn教授提出的按指令流和数据流的多倍性概念进行分类的方法。共有四大类，即：(S-single 单一的 I-instruction 指令 M-multiple 多倍的 D-data 数据)

SISD 单指令流单数据流，传统的单处理机属于SISD计算机。

SIMD 单指令流多数据流，并行处理机是SIMD计算机的典型代表。我国的YH-I型是此类计算机型。

MISD 多指令流单数据流，实际上不存在，但也有学者认为存在。

MIMD 多指令流多数据流，包括了大多数多处理机及多计算机系统。我国的YH-II型计算机是这种类型的计算机。

一般将标量流水机视为SISD类型，把向量流水机视为SIMD类型。

按"并行级"和"流水线"分类：这是在计算机系统中的三个子系统级别上按并行程度及流水线处理程度进行分类的方法。

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二、计算机系统的设计准则

1.只加速使用频率高的部件

这是最重要也是最广泛采用的计算机设计准则。因为加快处理频繁出现事件对系统的影响远比加速处理很少出现事件的影响要大。

2.阿姆达尔(Amdahl)定律

这个定律就是一个公式：即

应会运用此公式做一些计算或分析，所以要记住并理解其意义。

3.程序访问的局部性规律

程序访问的局部性主要反映在时间和空间局部性两个方面，时间局部性是指程序中近期被访问的信息项可能马上将被再次访问，空间局部性指那些在访问地址上相邻近的信息项很可能被一起访问。

三、计算机系统结构的发展

冯·诺依曼计算机的主要特点是：存储程序方式；指令串行执行，并由控制器加以集中控制；单元定长的一维线性空间的存储器；使用低级机器语言，数据以二进制表示；单处理机结构，以运算器为中心。

改进后的冯·诺依曼计算机使其从原来的以运算器为中心演变为以存储器为中心。 从系统结构上讲，主要是通过各种并行处理手段高提高计算机系统性能。

软件、应用和器件对系统结构发展的影响

软件应具有可兼容性，即可移植性。为了实现软件的可移植性，可用以下方法：

模拟：用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统，这种用实际存在的机器语言解释实现软件移植的方法就是模拟。

仿真：用A机(宿主机)中的一段微程序来解释实现B机(目标机)指令系统中每一条指令而实现B机指令系统的方法称仿真，它是有部份硬件参与解释过程的。

一般将两种方法混合作用，对于使用频率高的指令用仿真方法，而对于频率低而且难于仿真实现的指令使用模拟的方法加以实现。

采用系列机的方法，可以这么说，系列机的系统结构都是一致的，如我们使用的INTEL 的80X86微机系列及其兼容机，系统结构都是一致的，当然在发展过程中它的系统结构可以得到了新的扩充，比如原来的586机器不支持MMX多媒体扩展指令集，但是后来的芯片中扩充了这些指令，使指令系统集扩大，但它们仍是同一系列的机器。这种系列机的方法主要是为了软件兼容。如上面的扩展指令，将使得以后针对这些指令优化的软件不能在以前的机子上运行(或不能发挥相应功能)导致向前兼容性不佳。但重要的是保证做到向后兼容，也就是在按某个时期推到市场上的该档机上编制的软件能不加修改地在它之后投入市场的机器上运行。

在系列机上，软件的可称植性是通过各档机器使用相同的高级语言、汇编语言和机器语言，但使用不同的微程序来实现的。

统一标准的高级语言

采用与机器型号无关的高级程序设计语言标准如FORTRAN、COBOL等，这种方法提供了在不同硬件平台、不同操作系统之间的可移植性。

开放系统:是指一种独立于厂商,且遵循有关国际标准而建立的,具有系统可移植性、交互操作性，从而能允许用户自主选择具体实现技术和多厂商产品渠道的系统集成技术的系统。

应用需求对系统结构发展的影响

计算机应用对系统结构不断提出的基本要求是高的运算速度、大的存储容量和大的I/O吞吐率。(我们要更快的主板CPU和内存、我们要更大的硬盘我们要更大的显示器更多的色彩更高的刷新频率...这就是需求)

计算机应用从最初的科学计算向更高级的更复杂的应用发展，经历了从数据处理、信息处理、知识处理以及智能处理这四级逐步上升的阶段。

器件对系统结构发展的影响

由于技术的进步，器件的性能价格比迅速提高，芯片的功能越来越强，从而使系统结构的性能从较高的大型机向小型机乃至微机下移。

综上所述：

软件是促使计算机系统结构发展的最重要的因素(没有软件，机器就不能运行，所以为了能方便地使用现有软件，就必须考虑系统结构的设计。软件最重要)

应用需求是促使计算机系统结构发展的最根本的动力(机器是给人用的，我们追求更快更好，机器就要做得更快更好。所以需求最根本)

器件是促使计算机系统结构发展最活跃的因素(没有器件就产不出电脑，器件的每一次升级就带来计算机系统结构的改进。没看见上半年刚买的机子，下半年就想把它扔进历史的垃圾堆么^_^，所以器件最活跃) 。 [编辑本段]图书: 计算机系统结构 作 者：刘超

出版社： 中国水利水电出版社

出版时间： 2005

ISBN: 9787508432243

开本： 16

定价: 25.00 元 [编辑本段]内容简介 本书以并行处理技术为主线，介绍计算机系统结构基本概念、基本理论和分析设计的技术方法及其应用实现的逻辑结构模型，讨论指令级高度并行的处理机、向量处理机、阵列处理机、多处理机系统等实现的技术基础、基本结构和性能分析。全书共8章，可分为三部分，第一部分介绍计算机系统结构的基本概念、基本理论和计算机系统结构发展的方向，第二部分介绍流水线技术、指令优化与调度技术、存储组织技术和互连网络技术，第三部分介绍指令级高度并行的处理机、阵列处理机、多处理机系统等。

本书结构新颖、内容实用、逻辑性强、重点突出、语言精炼，可作为高等院校计算机各专业及相关专业本科生的教材，同时也可作为相关方向的研究生或研究人员的参考书。建议本书教学用时为70～80学时。 [编辑本段]目录 前言

第1章计算机系统结构导论

1.1计算机系统结构的基本概念

1.2计算机系统结构的发展及其影响因素

1.3计算机系统结构中的并行性及其发展

1.4计算机系统结构的设计

1.5计算机系统结构的定理分析

1.6数据流计算机

习题一

第2章数据表示、指令系统与I/O系统的优选技术

2.1数据表示的选择

2.2指令集结构格式的优化设计

2.3指令集结构的功能设计

2.4编译技术与指令集结构的设计

2.5总线的设计

2.6输入输出系统的设计

习题二

第3章流水线技术

3.1流水线的基本概念

3.2流水线实现的基本结构

3.3线性流水线的性能分析

3.4流水线的相关及其处理

3.5非线性流水线的调度技术

习题三

第4章存储组织技术

4.1存储系统的层次结构

4.2并行存储器与相联存储器

4.3高速缓冲存储器

4.4虚拟存储器

4.5存储系统的替换算法及其实现

4.6存储系统的组织与虚拟地址Cache

习题四

第5章互连网络技术

5.1互连网络的基本概念

5.2静态互连网络

5.3动态互连网络

5.4互连网络的消息传递机制

第6章指令级高度并行处理要

……

第7章阵列处理机

第8章多处理机系统

参考文献

计算机原理的系统构成

硬件

硬件系统主要由中央处理器、存储器、输入输出控制系统和各种外部设备组成。中央处理器是对信息进行高速运算处理的主要部件，其处理速度可达每秒几亿次以上操作。

存储器用于存储程序、数据和文件，常由快速的内存储器（容量可达数百兆字节，甚至数G字节）和慢速海量外存储器（容量可达数十G或数百G以上）组成。各种输入输出外部设备是人机间的信息转换器，由输入-输出控制系统管理外部设备与主存储器(中央处理器)之间的信息交换。

软件

软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。系统软件由操作系统、实用程序、编译程序等组成。操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制。实用程序是为方便用户所设，如文本编辑等。编译程序的功能是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序，翻译成机器可执行的机器语言程序。

支撑软件有接口软件、工具软件、环境数据库等，它能支持用机的环境，提供软件研制工具。支撑软件也可认为是系统软件的一部分。应用软件是用户按其需要自行编写的专用程序，它借助系统软件和支援软件来运行，是软件系统的最外层。

特点

1、计算：一切复杂的计算，几乎都可用计算机通过算术运算和逻辑运算来实现。

2、判断：计算机有判别不同情况、选择作不同处理的能力，故可用于管理、控制、对抗、决策、推理等领域。

3、存储：计算机能存储巨量信息。

4、精确：只要字长足够，计算精度理论上不受限制。

5、快速：计算机一次操作所需时间已小到以纳秒计。

6、通用：计算机是可编程的，不同程序可实现不同的应用。

7、易用：丰富的高性能软件及智能化的人-机接口，大大方便了使用。

8、联网：多个计算机系统能超越地理界限，借助通信网络，共享远程信息与软件资源。

原理

尽管计算机技术自20世纪40年代第一部电子通用计算机诞生以来以来有了令人目眩的快速发展，但是今天计算机仍然基本上采用的是存储程序结构，即冯·诺伊曼结构。这个结构实现了实用化的通用计算机。

存储程序结构将一部计算机描述成四个主要部分：算术逻辑单元、控制电路、存储器及输入输出设备。这些部件通过一组一组的排线连接（特别地，当一组线被用于多种不同意图的数据传输时又被称为总线），并且由一个时钟来驱动（当然某些其他事件也可能驱动控制电路）。

概念上讲，一部计算机的存储器可以被视为一组“细胞”单元。每一个“细胞”都有一个编号，称为地址；又都可以存储一个较小的定长信息。这个信息既可以是指令（告诉计算机去做什么），也可以是数据（指令的处理对象）。原则上，每一个“细胞”都是可以存储二者之任一的。

算术逻辑单元（ALU）可以被称作计算机的大脑。它能做两类运算： 第一类是算术运算，比如对两个数字进行加减法。算术运算部件的功能在ALU中是十分有限的，事实上， 一些ALU根本不支持电路级的乘法和除法运算（由是用户只能通过编程进行乘除法运算）。

第二类是比较运算，即给定两个数， ALU对其进行比较以确定哪个更大一些。

输入输出系统是计算机从外部世界接收信息和向外部世界反馈运算结果的手段。对于一部标准的个人电脑，输入设备主要有键盘和鼠标，输出设备则是显示器、打印机以及其他许多后文将要讨论的可连接到计算机上的I/O设备。

控制系统将以上计算机各部分联系起来。它的功能是从存储器和输入输出设备中读取指令和数据，对指令进行解码， 并向ALU交付符合指令要求的正确输入，告知ALU对这些数据做哪些运算并将结果数据返回到何处。

控制系统中一个重要组件就是一个用来保持跟踪当前指令所在地址的计数器。 通常这个计数器随着指令的执行而累加，但有时如果指令指示进行跳转则不依此规则。

以上内容参考?百度百科-计算机系统?

计算机系统构成

由上图我们可以看出，计算机系统包含硬件系统和软件系统，硬件系统是计算机的基础，软件系统是计算机的上层建筑。一个完整的计算机系统必须包含硬件系统和软件系统，只有硬件系统没有软件系统的机器叫裸机。 硬件系统一般包括：微处理器（CPU）、内存储器、输入/输出接口、系统总线、外部设备。

其中，各部件之间的信号传输要通过系统总线来完成。系统总线

CPU

1、微处理器（CPU） CPU是电脑系统的心脏，电脑特别是微型电脑的快速发展过程，实质上就是CPU从低级向高级、从简单向复杂发展的过程。

CPU（Central Processing Unit）又叫中央处理器，其主要功能是进行运算和逻辑运算，内部结构大概可以分为控制单元、算术逻辑单元和存储单元等几个部分。按照其处理信息的字长可以分为：八位微处理器、十六位微处理器、三十二位微处理器以及六十四位微处理器等等。

主流的CPU都是由AMD公司和Intel公司生产提供的。如AMD Athlon64 X2 5000+AM2、Intel Core 2 Duo E7200等。

2、内存储器和辅助存储器

内存储器简单的说就是我们通常说的内存。辅助存储器简单的说就是指硬盘和光驱。

内存

3、输入/输出接口

I/O接口

IDE接口，一般用于连接硬盘和光驱，这个接口逐渐被SATA接口所代替；SCSI接口主要是用作连接SCSI接口的硬盘；USB接口一种通用万能插口，支持热插拔；IEEE 1394接口比USB接口提供了更高的速率，同时也支持热插拔。AGP接口，主要是用来连接显卡，但是随着技术的发展，逐渐被PCI-E接口所取代。

4、系统总线

总线一般有两类：一类是连接计算机内部各模块的总线，如连接CPU、存储器和I/O接口的总线，常用的有ISA总线、EISA总线、PCI总线等；另一类为系统之间或系统与外部设备之间连接的总线，常用的有EIA-RS232C串行总线和IEEE-488并行总线等。

5、外部设备

外部设备 一般包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

6、运算器

运算器又称积极态度逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。运算器的主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。算术运算是指各种数值运算，比如：加、减、乘、除等。逻辑运算是进行逻辑判断的非数值运算，比如：与、或、非、比较、移位等。计算机所完成的全部运算都是在运算器中进行的，根据指令规定的寻址方式，运算器从存储或寄存器中取得操作数，进行计算后，送回到指令所指定的寄存器中。运算器的核心部件是加法器和若干个寄存器，加法器用于运算，寄存器用于存储参加运算的各种数据以及运算后的结果。 软件系统包括：系统软件和应用软件

1、系统软件

Windows 系列、 Linux系列等

系统软件包括：操作系统、服务型程序、语言处理程序。

2、应用软件

应用软件包括：定制应用软件和通用应用软件。