计算机组成原理

计算机组成技术原理
1.15
两位杰出的计算机科学家
1944年到1945年间，冯·诺依曼主持设计了 EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)方案，它明确了计算机由五个部分组 成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输 入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互 关系。 1946年，冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯等人 在EDVAC方案的基础上，提出了《电子计算机 逻辑设计初探》的设计报告，标志着电子计算机 时代的真正开始。
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主讲 邓 革 王晓品
自我介绍
姓 电 名：邓 革 话：87818093 15:00－ 15:00－17:00 15:00－ 15:00－17:00 星期四
办公地点： 办公地点：电子系 答疑时间： 答疑时间：星期二
E-mail： dg@sise.com.cn ：
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1.2
下载课件
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1.28
1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与发展 第四代（ 第四代（1984- ） 32位的微处理器和微型电子计算机 位的微处理器和微型电子计算机 代表机型： 代表机型： Motorola MC68020 Intel 80386, 486, Pentium X IBM PowerPC
教材： 教材：
计算机组成技术教程》 编著， 《计算机组成技术教程》，李 东、黄庆成 编著， 电子工业出 版社， 版社，2009.10
参考书： 参考书：
唐硕飞主编，高等教育出版社， 《计算机组成原理 》，唐硕飞主编，高等教育出版社，2008.1 微机原理与接口技术》 ），朱晓华等编著 朱晓华等编著， 《微机原理与接口技术》（第2版），朱晓华等编著，电子工 业出版社， 业出版社，2008.5 微机原理、汇编语言及接口技术》 周杰英等编， 《微机原理、汇编语言及接口技术》，周杰英等编，人民邮电 出版社， 出版社，2011.3
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1.26
1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与发展 第二代（ 第二代（1972-1977） ） 8位的微处理器和微型电子计算机 位的微处理器和微型电子计算机 代表机型： 代表机型： Intel 8008 ， 8080 Motorola M6800 ，6809 Zilog Z80
1. 1642年，法数学家Pascal 始创 1642年 法数学家Pascal
1673年 德数学家Leibnitz 2. 1673年，德数学家Leibnitz 改进 1812年 英数学家Babbage 3. 1812年，英数学家Babbage 差分机 机电式计算工具：1944年IBM公司MARK 机电式计算工具：1944年IBM公司MARK 公司 I(电动 齿轮、继电器构成) 电动、 I(电动、齿轮、继电器构成)
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1.7
课程考核标准
考核内容 平 时 成 绩 作业 实验及课程设计 考勤 期末考试 分数 15 10 15 60 百分比 10% 15% 15% 60%
本门课程的最终成绩为各项成绩之和。 本门课程的最终成绩为各项成绩之和。
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1.8
课程采用的教材、 课程采用的教材、参考书
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1.9
第1章 绪论
1. 1 电子计算机的产生与发展 1. 2 微处理器与微型计算机的产生与发展 1. 3 中国电子计算机事业的发展历程 1. 4 电子计算机的应用
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1.10
1.1电子计算机的产生与发展 1.1电子计算机的产生与发展 计算工具扩展并延伸了人脑的功能 手动计算工具： 手动计算工具：算盘 机械式计算工具： 机械式计算工具：手摇台式计算机
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1.20
现代电子计算机的发展
第四代计算机（1970第四代计算机（1970代 ）大规模集成电路时
现代计算机技术基本成熟，并行计算机 现代计算机技术基本成熟， 得到广泛的重视。 得到广泛的重视。 基于向量并行处理技术的Cray基于向量并行处理技术的Cray-1是人类 Cray 首次获得每秒1亿次的运算速度。 首次获得每秒1亿次的运算速度。 微处理器和微型计算机问世。 微处理器和微型计算机问世。
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ห้องสมุดไป่ตู้
1.6
课程内容
第1章 绪 论 章 第2章 电子计算机的基本结构 章 第3章 电子计算机中信息的表示与运算 章 第4章 处理器 章 5章 第5章 总线技术 第6章 存储系统 章 第7章 8086/8088汇编语言程序设计 章 汇编语言程序设计 第8章 输入 输出接口与中断系统 章 输入/输出接口与中断系统 第9章 计算机外部设备 章
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1.17
世界上第一台电子计算机 ENIAC(1946)
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1.18
现代电子计算机的发展
第二代计算机（1958-1965） 第二代计算机（1958-1965）晶体管时代 计算机的应用从科学计算，扩展到： 计算机的应用从科学计算，扩展到：数 据处理和过程控制。 据处理和过程控制。 Algol 60 高级程序设计语言问世 计算机的运算速度达到： 计算机的运算速度达到：几万到几十万 次每秒。 次每秒。
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1.27
1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与发展 第三代（ 第三代（1978-1983） ） 16位的微处理器和微型电子计算机 位的微处理器和微型电子计算机 代表机型： 代表机型： Intel 8086 , 80286 Motorola MC 68000 , 68010 Zilog Z8000
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1.5
教学目的和要求
通过课程的学习，了解计算机的组成、 通过课程的学习，了解计算机的组成、工作 原理及应用，掌握各组成部分之间的联系， 原理及应用，掌握各组成部分之间的联系，包含 总线、存储器和输入输出系统以及CPU的内部结 总线、存储器和输入输出系统以及CPU的内部结 CPU 构和功能。 构和功能。 对计算机的体系结构有较好的理解， 对计算机的体系结构有较好的理解，具有一 定的灵活分析问题、解决问题的能力。 定的灵活分析问题、解决问题的能力。
诺依曼是20世纪 冯·诺依曼是 世纪 诺依曼是 最伟大的全才之一
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1.16
现代电子计算机的发展
第一代计算机（1946-1958） 第一代计算机（1946-1958）电子管时代 ENIAC（ ENIAC（Electronic Numerical Calculator） Integrator and Calculator） EDVAC（Electronic Discrete Variable EDVAC（ Computer） Automatic Computer） 运算速度：每秒几千次。 运算速度：每秒几千次。 1954年 1954年，第1个高级程序设计语言Fortran问 个高级程序设计语言Fortran问 Fortran 世
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1.19
现代电子计算机的发展
第三代计算机（1965-1970） 第三代计算机（1965-1970）集成电路时代 集成电路(Integrated IC)代替 集成电路(Integrated Circuits, IC)代替 分立元件。 分立元件。 IBM System 360 系列机问世。 系列机问世。 操作系统( Operating System )日益成熟。 )日益成熟 日益成熟。 操作系统( 磁芯存储器。 半导体存储器 开始替代 磁芯存储器。 小型计算机走进市场。 小型计算机走进市场。 计算机的运算速度最高可达： 计算机的运算速度最高可达：几千万次每秒
ftp://kj.sise.com.cn/或 ftp://kj.sise.com.cn/或 ftp://172.16.3.240 帐号和密码都是: 帐号和密码都是:kjdown 找到电子系 在目录“邓革” 在目录“邓革” 下载相应的课件
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1.3
课程介绍
课程名称： 计算机组成原理》 课程名称：《计算机组成原理》 课程代码： 课程代码：LM1001 课程学时： 课程学时：68 学 分：4 课程性质： 课程性质：专业基础 先修课程： 先修课程：数字电路与逻辑设计 同修课程： 同修课程：无
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1.29
1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与发展 摩尔定律 Moore’s Law 每18个月微处理器内部的晶体管数量扩大 个月微处理器内部的晶体管数量扩大 一倍，计算机的性能将翻一番， 一倍，计算机的性能将翻一番，而芯片的 价格保持不变
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1.30
1. 3 中国电子计算机事业的发展历程 1956年 1956年，“12年科技发展规划”。同年， 12年科技发展规划” 同年， 年科技发展规划 哈工大、清华大学创建“计算机专业” 哈工大、清华大学创建“计算机专业” 1973年，中国第一台百万次集成电路电子 1973年 计算机“150机 计算机“150机”研制成功 1983年 银河I号巨型计算机研制成功， 1983年，银河I号巨型计算机研制成功，运 算次数达到每秒1 算次数达到每秒1亿次 1984年 第一台国产16位微机---长城0520 1984年，第一台国产16位微机---长城0520 16位微机---长城 正式推出
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1.4
本课程的性质、 本课程的性质、地位和作用
《计算机组成原理》课程是电子、计算机、 计算机组成原理》课程是电子、计算机、 自动控制与通信专业学生的必修课程， 自动控制与通信专业学生的必修课程，是一门理 论和实践都很强的课程。理解计算机的体系结构， 论和实践都很强的课程。理解计算机的体系结构， 从计算机系统的角度进一步加强对计算机整机概 念的理解， 念的理解，为后续的专业课程的学习以及日后的 求职做好铺垫。 求职做好铺垫。
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1.21
现代电子计算机的发展
电子管计算机 (1946—1958) 晶体管计算机 (1958—1965) 集成电路计算机 (1965—1970) 超大规模集成 电路计算机 (1970—至今 至今) 至今
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用机器语言、 用机器语言、汇编语言编写程 用于军事和国防尖端技术 开始使用高级语言 开始用于工程技术、 开始用于工程技术、数据处理和 其它科学领域 采用微程序、流水线等技术， 采用微程序、流水线等技术， 提高运行速度 出现操作系统、 出现操作系统、诊断程序等软件 采用半导体存储器 采用图形界面操作系统 器件速度更快, 软件、 器件速度更快 软件、外设更加丰富 主 要 特 点
1.22
现代电子计算机的发展
第五代计算机 ？
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1.23
第5代计算机的特点
智能计算机？ 智能计算机？
具有各种类型的专家系统组成的知识库： 具有各种类型的专家系统组成的知识库： 理解、 具有理解 联想、推理、学习、 具有理解、联想、推理、学习、判断和 决策能力 能力？ 决策能力？
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1.24
第5代计算机的特点
计算机未来发展方向
网络化 智能化 新材料技术
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1.25
1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与发展 第一代（ 第一代（1971-1972） ） 4位的微处理器和微型电子计算机 位的微处理器和微型电子计算机 开山之作：Intel 4004 开山之作： 通用微处理器： 通用微处理器：Intel 4040
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1.13
两位杰出的计算机科学家
图灵（ 图灵（Turing） ）
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冯·诺依曼 诺依曼 （John Von Neuman） ）
1.14
两位杰出的计算机科学家
艾伦·图灵通用机模型的设想 “它可以表达成一台单一的特殊 机器，这种形式的机器可以被塑造成 去做到所有工作。事实上，它可以被 塑造成如同任何其他机器的模型般工 作。这种特殊机器或许可以被称呼为 通用机器。” ──1947年的艾伦‧图灵
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1.11
1.1电子计算机的产生与发展 1.1电子计算机的产生与发展
早期的计算机器
古老的计算工具—算盘 古老的计算工具 算盘 帕斯卡的加法机 巴贝奇差分机
莱布尼兹的演算机 计算机组成技术原理
1.12
巴贝奇分析机
现代电子计算机的发展
第一代计算机： 第一代计算机：电子管计算机 第二代计算机： 第二代计算机：晶体管计算机 第三代计算机： 第三代计算机：集成电路计算机 第四代计算机： 第四代计算机：大规模集成电路计算机