《計算機組成與結構》§0-1課程的性質和特點§0-2課程的基本要求§0-3教材與參考書§0-4成績計算方法§0-5關于考試第0章關于本課程《計算機組成與結構》是計算機類相關專業的學科基礎課之一。(參考計算機類專業課程體系)2009年計算機專業考研首次實行專業基礎課全國統考，考查數據結構、操作系統、計算機組成原理、計算機網絡四門課程，滿分為150分，其中計算機組成原理占45分。

§0.1

本課程的性質和特點理解單處理器計算機系統中各部件的內部工作原理、組成結構以及相互連接方式，具有完整的計算機系統的整機概念。

理解計算機系統層次化結構概念，熟悉硬件與軟件之間的界面，掌握指令集體系結構的基本知識和基本實現方法。

能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關計算機硬件系統中的理論和實際問題進行計算、分析，并能對一些基本部件進行簡單設計。

§0.2本課程的基本要求

【教材】《計算機組成原理》白中英編著科學出版社

【參考書】《計算機組成與結構》王愛英編著清華大學出版社《現代計算機組成原理》潘松等編著科學出版社《計算機組成原理》唐朔編著高等教育出版社

§0.3教材與參考書成績組成（期末考試：60％；實驗：30％；考勤、回答問題和作業：10%）考勤：隨機點名。回答問題：正確，加2分；錯誤，不扣分。作業：作業不要抄襲。做錯不扣分，態度差要扣分。（作業應抄題目，畫圖必須用鉛筆和直尺。）§0.4本課程的成績計算考試內容緊扣大綱，不會超過大綱范圍。平時講課的重點即為考試重點；部分考試內容為平時的例題、習題或略加改變。不一定專門進行考前輔導和劃分考試范圍，所有講課內容即為考試內容。考試時，認真讀題，弄清題意，從容作答；盡量不要空題不答。§0.5關于本課程的考試

1.1計算機的分類和應用

1.2計算機的硬件

1.4計算機系統的層次結構

1.3計算機的軟件第1章計算機系統概論重點：計算機系統結構、組成和實現，計算機的多層次結構難點：計算機系統結構的概念1.1計算機的分類和應用電子計算機從總體上來說分為兩大類：電子模擬計算機和電子數字計算機;數字計算機又可分為專用計算機和通用計算機;通用計算機又分超級計算機、大型機、服務器、PC機、單片機和多核機六類，它們的結構規模和性能指標依次遞減。圖1.1各類計算機之間的區別1.1.1計算機的分類1.1計算機的分類和應用1.1.2計算機的應用科學計算。自動控制和測量：測量和測試領域中，計算機主要起兩個作用：第一，對測量和測試設備本身進行控制；第二，采集數據并進行處理。信息處理：可用來處理文字、表格、圖象、聲音等各類問題，以及進行商務處理、數據庫管理應用等。教育和衛生：CAI(計算機輔助教學)、遠程教育、使用計算機的各種醫療設備、醫療專家系統等。家用電器。人工智能：諸如計算機學習、計算機證明、景物分析、模擬人的思維過程、機器人等等。■■■■■■1.2計算機的硬件1.2.1硬件的組成(1)運算器(2)控制器(3)存儲器(4)系統總線(5)適配器及輸入輸出設備1.2.2計算機硬件的發展◆計算機的發展歷史：

1．1946年開始的第一代電子管計算機；

2．1958年開始的第二代晶體管計算機；

3．1965年開始的第三代中小規模集成電路計算機；

4．1971年開始的第四代大規模集成電路計算機；

5．1986年開始的第五代巨大規模集成電路計算機◆其發展趨勢是：

1.將進入以通信為中心的體系結構。

2.計算機智能化將進一步發展，進入知識處理階段。

3.并行計算機和模塊化計算機系統結構。

4.多媒體技術將有重大突破和發展。

1.2計算機的硬件軟件分類系統軟件操作系統

語言處理程序

實用程序應用軟件辦公軟件包數據庫管理系統瀏覽器實時控制軟件診斷程序反病毒程序備份程序文件壓縮程序卸載程序圖形圖像處理軟件其它應用軟件軟件=程序+數據+文檔1.3.1軟件的分類1.3計算機的軟件1.3計算機的軟件1.3.2軟件的發展演變目的程序匯編語言程序（算法語言）源程序操作系統數據庫管理系統1.4計算機系統的層次結構

高級語言級

匯編語言級

操作系統級

一般機器級

微程序設計級1.4.1多級組成的計算機系統匯編程序編譯程序微程序操作系統微程序直接由硬件執行

計算機系統是一個由硬件和軟件組成的多級層次結構，每一級上都能進行程序設計，且得到下面各級的支持。1.4.2軟件與硬件的邏輯等價性1.4計算機系統的層次結構

隨著大規模集成電路技術的發展和軟件硬化的趨勢，計算機系統軟、硬件界限已經變得模糊了。因為任何操作可以由軟件來實現，也可以由硬件來實現；任何指令的執行可以由硬件完成，也可以由軟件來完成。對于某一功能采用硬件方案還是軟件方案，取決于器件價格、速度、可靠性、存儲容量、變更周期等因素。1.軟件部分的“固化”甚至“硬化”。2.硬件部分的“軟件化”。

了解計算機的分類與應用。掌握計算機的硬件組成。理解馮.諾依曼型計算機的工作原理。掌握計算機軟件的分類及演化過程。掌握計算機系統的多級層次結構。

小結

作業P15T4、T8、T11(1)運算器

運算器就好比一個由電子線路構成的算盤，能進行加、減、乘、除等算術運算，還可進行邏輯運算。目前計算機的運算器長度一般是8位、16位、32位或64位。

(2)控制器控制器：控制計算機的各部件有條不紊地進行工作。其任務是從內存中取出解題步驟加以分析，然后執行某種操作。◆計算程序：指令：每一個基本操作。

程序：解算某一問題的一串指令系列。◆指令的形式：由操作碼和地址碼構成。操作碼：操作的性質或動作。地址碼：操作數的地址。◆控制器的基本任務：按程序順序取指令，并執行指令。取指周期：取指令所用的時間。執行周期：執行指令作用的時間。◆馮.諾依曼型計算機設計思想：存儲程序按地址順序執行。存儲程序：將解題的程序（指令系列）存放到存儲器中稱為存儲程序。程序控制：控制器依據存儲器的程序來控制全機協調一致完成計算任務叫做程序控制。◆指令流和數據流：指令流：取指周期中從內存讀出的信息流。流向控制器。數據流：執行周期中從內存讀出的信息流。流向運算器。字長：一個字的二進制位數。數據字：如果某字代表要處理的數據。指令字：如果某字代表一條指令。(2)控制器【續】(3)存儲器存儲器的功能：保存或“記憶”解題的原始數據和解題步驟。存儲單元：在存儲器中保存一個數的16個觸發器，稱為一個存儲單元。地址：存儲器是由許多存儲單元組成，每個存儲單元的編號稱為地址。存儲容量：存儲器所有存儲單元的總數。通常用單位KB、MB、

GB表示，如64KB、128MB、80GB。存儲容量越大，表示計算機記憶儲存的信息就越多。內、外存儲器：計算機中又配備的存儲容量更大的磁盤存儲器、光盤存儲器等。相對而言，半導體存儲器稱為內存儲器，簡稱內存。(4)系統總線系統總線：是構成計算機系統的骨架，是多個系統部件之間進行數據傳送的公共通道。借助系統總線，計算機在各系統部件之間實現傳送的地址、數據和控