计算机组成原理课件01第一章计算机系统概论.ppt

1 计算机组成与结构计算机组成与结构参考书：计算机组成原理（第三版）白中英编参考书：计算机组成原理（第三版）白中英编 科学出版社科学出版社 计算机组成原理（修订版）俸远帧编计算机组成原理（修订版）俸远帧编 电子工业出版社电子工业出版社21.4 1.4 计算机的现代发展史计算机的现代发展史34 567移位器移位器ALUALU选择器通用寄存器组通用寄存器组选择器运算器运算器8移位器移位器ALUALU选择器选择器通用寄存器组通用寄存器组 ALU:ALU:通过加法器实现运算操作通过加法器实现运算操作（由全加器（由全加器 求和、由求和、由进位链传递进位信号）。进位链传递进位信号）。选择器：选择操作数；选择控制选择器：选择操作数；选择控制条件，实现条件，实现 各种算法。各种算法。通用寄通用寄 存器组：存器组：提供操作数，存放运算结果。提供操作数，存放运算结果。移位器：直接或者移位送出运移位器：直接或者移位送出运算结果。算结果。910微命令发生器微命令发生器指令信指令信息息状态信状态信息息时序信时序信号号微命令序列微命令序列逻辑条件逻辑条件时间条件时间条件控制器控制器1112存储体存储体地址寄存地址寄存器器译码器译码器读读/写线路写线路数据寄存数据寄存器器控制线路控制线路存储器存储器1314输入输入/输出设备输出设备 主机主机接口接口输入输入/出出设备设备15ALUALUCPU主机主机I/OI/OCUCU主主存存1617运算器运算器和控制和控制器器 CPU存储器存储器输入输输入输出设备出设备18192021 虚拟机（通过软件扩充的物理机）目的：虚拟机（通过软件扩充的物理机）目的：摆脱真实机器的束缚。摆脱真实机器的束缚。比较：比较：JavaJava虚拟机虚拟机 实际机器（机器语言物理机）实际机器（机器语言物理机）专用语言虚拟机专用语言虚拟机高级语言虚拟机高级语言虚拟机汇编语言虚拟机汇编语言虚拟机程序程序22 虚拟机器虚拟机器 M4（高级语言机器）（高级语言机器）高级语言程序经编译程序翻译高级语言程序经编译程序翻译成汇编语言或中间语言程序成汇编语言或中间语言程序 图图 计算机系统的多级层次结构计算机系统的多级层次结构虚拟机器虚拟机器M3（汇编语言或中（汇编语言或中 间机器语言）间机器语言）本级语言程序经编译程序翻译成本级语言程序经编译程序翻译成机器语言程序或操作系统语言机器语言程序或操作系统语言 虚拟机器虚拟机器M2（操作系统（操作系统语言机器）语言机器）一般用机器语言解释操作系统语言一般用机器语言解释操作系统语言实际机器实际机器M1（机器语言机器）（机器语言机器）由硬件或微程由硬件或微程序序*执行机器语言执行机器语言*注：微程序将在第注：微程序将在第6 6章中讲述章中讲述23 1.4 1.4 计算机的现代发展史计算机的现代发展史24 介绍：重达30吨 占地170平方米 内装18000个电子管 计算速度5000次/秒 不足：存储容量小 20个字长10位 非自动 采用线路连接来编程 Von Neumann 在此基础上提出了 现代计算机的模型第一台计算机 ENIAC25 26典型冯典型冯.诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构图 1-1 计算机的基本结构存储器输出输入运算器控制器数据线路控制信号27算术运算算术运算逻辑运算逻辑运算存放数据存放数据和程序和程序将信息转换成机将信息转换成机器能识别的形式器能识别的形式将结果转换成将结果转换成人们熟悉的形式人们熟悉的形式指挥程序指挥程序运行运行冯冯诺依曼计算机硬件框图诺依曼计算机硬件框图存储器存储器输入设备输入设备运算器运算器控制器控制器输出设备输出设备2829303132IBM System360 33世界上较快的五台超级计算机世界上较快的五台超级计算机1.IBM:Seaborg6 080个个 CPU 最大平均速度最大平均速度 7.304 TF(1012)342.IBM:ASCI White8 192个个 CPU 最大平均速度最大平均速度 7.304 TF(1012)世界上较快的五台超级计算机世界上较快的五台超级计算机353.Linux NetworX:MCR Linux Cluster 2 304个个 CPU 最大平均速度最大平均速度 7.634 TF(1012)世界上较快的五台超级计算机世界上较快的五台超级计算机364.HP:ASCI Q4 096个个 CPU 最大平均速度最大平均速度 13.88 TF(1012)世界上较快的五台超级计算机世界上较快的五台超级计算机375.NEC:Earth Simulator5 120个个 CPU 最大平均速度最大平均速度 35.86 TF(1012)世界上较快的五台超级计算机世界上较快的五台超级计算机38