计算机系统的多级.ppt
计算机系统的层次结构
§1 计算机系统的层次结构 §2 操作系统的资源管理观点 §3 操作系统的服务观点 §4 操作系统的特性 §5 操作系统的硬件基础 §6 操作系统的装入与初启
§1 计算机系统的层次结构
一个完整的计算机系统是由硬件和软件两大部分组成 的。硬件(即物理计算机)是系统的基本资源，其主要部件 包括：中央处理机(CPU)、主存贮器(简称主存或内存)、外 部存贮器(简称外存或辅存，包括磁盘和磁带)、终端(通常 由键盘*和显示器组成)、控制台以及字符打印机等。CPU 和内存构成系统的主机，其它部件统称为外部设备(简称外 设），或称为输入输出(I／O)设备。
５.网络操作系统（Ｎｅｔｗｏｒｋ ＯＳ）
网络操作系统除了具有基本类型操作系统中所应具备的 管理功能和服务功能外，还具有网络管理和服务功能，这主 要包括：①网络资源共享，系统提供资源共享操作供节点计 算机用户或作业方便地使用本地的或远地的其它节点计算机 上的可共享资源。②网络通信，不同节点计算机的用户或作 业可以相互交换信息，系统提供文件传输和电子邮件服务， 一个文件可以被传输到其它节点计算机上，以方便文件共享， 用户也可以发送一份电子邮件给其它节点计算机用户或接受 其他节点计算机用户发来的电子邮件，就像打电话一样方便。 ③作业迁移，一个作业可以从一个节点计算机上迁移到其他 工作负荷较轻或适宜于处理该作业的节点计算机上运行。
ｄｒｗｘｒ－ｒ－
２ ｆｅｎ 264 Ｆｅｄ 15 8∶30 fd
％ｃｈｍｏｄ７４４ ｐｒｏl 修改文件的保护方式，不允许同组用
脱机级接口与联机级接口，二者并不是截然分开的， 一些既支持批处理又支持分时处理的计算机系统同时提供 这两类服务接口，用户可以使用ＪＣＬ将其作业交由系统 批处理，也可以使用终端命令直接控制其作业的运行，而 且在作业 的一次运行中可转换使用终端命令和ＪＣＬ,即 可将交互作业（也称前台作业 ）转为批处理作业（也称后
计算机系统的分层
常见的分层模式
• • • • • 客户端——服务器模型 三层模型：用户表示层、业务逻辑层、数据层 多层结构的技术组成模型：表现层、中间层、数据层 网络系统常用的三层结构：核心层、汇聚层和接入层 RUP典型分层方法：应用层、专业业务层、中间件层、系 统软件层 • 基于Java的B/S模式系统结构：浏览器端、服务器端、请 求接收层、请求处理层。 • 某六层结构：功能层（用户界面）、模块层、组装层（软 件总线）、服务层（数据处理）、数据层、核心层。
MVC典型实现
• 典型的实现： • C++：微软所推出的MFC Document/View架构是早期对于MVC模式 的实现，MFC将程序分成CView以及CDocument两大类型，其中的 Document对应MVC中的Model，View相当于MVC中的View＋ Controller，再加上CWinApp类型，合成三大项。但是基本上MFC是 一个失败的MVC模式作品。 • Java：Swing组件 • Swing是一个标准的MVC结构. ComponentUI代表View, 负责描画组 件. 组件尤其Model层, 比如JTextField的Document, JTable的 TableModel, JTree的TreeModel等等. 而Control可能不是很明显, 我 们或许可以简单的将其Event机制看作一个Swing团队开发给开发者的 Controller. • .Net：Windows Form • 在WinForms中，这个针对视图（View）和控制器（Controller）的模 式已经很好的定义。而模型（Model）则留给开发者去设计 • 其他还有Python中的Django，Ruby的Rails
数据传输过程 端系统A 端系统B
计算机体系结构完整讲义ppt课件
• 计算机的更新换代
– 第一代：电子管计算机 – 第二代：晶体管计算机
硬件设计公理： 越小越快
– 第三代：中小规模集成电路
– 第四代：大或超大规模集成电路
– 第五代：VLSI(甚大规模集成电路)
计算机性能的大幅度提高和更新换代，一方面依靠 器件的不断更新，同时也依赖系统结构的不断改进。
30
二 按计算机系统成本分类
• 是对计算机系统中各机器级之间界面的划 分和定义，以及对各级界面上、下的功能 进行分配
– 1964年，IBM/360系列机的总设计工程师G.M. Amdahl、G.A. Blauw、F.P. Brooks等人提出。 也称体系结构。
– 是从程序员的角度所看到的系统的属性，是 概念上的结构和功能上的行为
• 1.2.2 计算机系统的设计方法
• ---软硬件舍取的基本原则 • ---计算机系统设计者的主要任务 • ---计算机系统设计的基本方法 （三种）
• 计算机语言：是用以描述控制流程的、 有一定规则的字符集合
– 语言不是专属软件范畴，可以介属于计算机 系统的各个层次，具有不同作用
4
1.1.1计算机系统的多级层次结构
从使用语言的角度上，将计算机系统 看成按功能划分的多级层次结构
机器、汇编、高级、应用语言
低级
高级
后者比前者功能更强、使用更方便；
而前者是后者发展的基础，在单条指令的 执行速度相比较，前者更快。
•第1章 •第2章 •第3章 •第4章 •第5章 •第6章
计算机系统设计基础 数据表示与指令系统性能分析 流水技术和向量处理 阵列计算机 多处理机系统 数据流计算机
1
第1章 计算机系统设计基础
• 1.1 计算机系统的基本概念 • 1.2 计算机系统的设计技术 • 1.3 计算机系统的性能评价 • 1.4 计算机系统结构的发展
《计算机体系结构》课件
ABCD
理解指令集体系结构、处 理器设计、存储系统、输 入输出系统的基本原理和 设计方法。
培养学生对计算机体系结 构领域的兴趣和热情，为 未来的学习和工作打下坚 实的基础。
CHAPTER
02
计算机体系结构概述
计算机体系结构定义
计算机体系结构是指计算机系统的整 体设计和组织结构，包括其硬件和软 件的交互方式。
CHAPTER
06
并行处理与多核处理器
并行处理概述
并行处理
指在同一时刻或同一时间间隔内 完成两个或两个以上工作的能力
。
并行处理的分类
时间并行、空间并行、数据并行和 流水并行。
并行处理的优势
提高计算速度、增强计算能力、提 高资源利用率。
多核处理器
1 2
多核处理器
指在一个处理器上集成多个核心，每个核心可以 独立执行一条指令。
间接寻址
间接寻址是指操作数的有效地址通过寄存器间接给出，计算机先取出 寄存器中的地址，再通过该地址取出操作数进行操作。
CHAPTER
04
存储系统
存储系统概述
存储系统是计算机体系结构中 的重要组成部分，负责存储和 检索数据和指令。
存储系统通常由多个层次的存 储器组成，包括主存储器、外 存储器和高速缓存等。
《计算机体系结构》ppt 课件
CONTENTS
目录
• 引言 • 计算机体系结构概述 • 指令系统 • 存储系统 • 输入输出系统 • 并行处理与多核处理器 • 流水线技术 • 计算机体系结构优化技术
CHAPTER
01
引言
课程简介
计算机体系结构是计算机科学的一门核心课程，主要研究计算机系统的基本组成、组织结构、工作原 理及其设计方法。
计算机系统的多级层次结构
计算机系统的多级层次结构计算机系统是由硬件和软件两部分组成的，硬件指的是计算机的物理部分，包括计算机主机、外围设备等；而软件指的是计算机内部的程序和指令，包括操作系统、应用软件等。
为了使计算机系统运行更加高效，计算机系统被设计成了多级层次结构。
第一层次：硬件层次。
这一层次是计算机系统最底层的结构，包括计算机主机、外围设备等。
计算机主机是计算机的核心，它包括中央处理器、内存、硬盘、显卡等，负责处理所有的数据和指令。
外围设备包括键盘、鼠标、打印机等，用来向计算机主机输入或输出数据。
第二层次：操作系统层次。
操作系统是计算机系统的核心软件，它控制着计算机的所有硬件和软件资源。
操作系统有多种类型，如Windows、Linux、Unix等，它们对用户和软件提供了接口，让用户和软件可以与计算机进行交互和操作。
第三层次：高级语言层次。
高级语言是计算机程序员用来编写程序和指令的语言，如Java、C++、Python等。
高级语言比机器语言和汇编语言更加容易理解和编写，程序员使用高级语言编写程序，然后将程序交给编译器转换成机器语言。
第四层次：应用程序层次。
这一层次包括各种各样的应用软件，如文字处理软件、图像处理软件、音视频播放软件等。
应用软件是用户可以直接使用的软件，用户可以利用它们完成各种各样的任务。
在多级层次结构中，每个层次都依赖于下一层次的结构，同时也提供接口供下一层次进行调用。
这样设计的目的是使计算机的各个部分能够协同工作，从而实现更加高效和稳定的计算机系统运行。
总之，计算机系统的多级层次结构是将各个部分有机地联系在一起，是计算机系统能够高效、稳定地运行的重要保障。
在计算机系统的发展过程中，多级层次结构不断完善和改进，带来了更加稳定、高效的计算机系统。
计算机组成与结构ppt
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用户用汇编语言编写程序后，依靠计算机将它 翻译成机器语言(二进制代码)，然后再在计算机上 运行。这个翻译过程是由汇编程序实现的。
27
可以把一台具有汇编程序的计算机看作是在实
际机器级(硬件)之上出现的一台虚拟机器，该机
允许使用汇编语言编程。
[称它为虚拟机器的原因是因为它依靠了软件(汇编程序)
才存在]。 由于汇编语言的语法、语义结构仍然和机器语
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服务特 权
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(3) 以存储器为中心的双总线结构
系统总线
CPU
M.M
存储
总线
I/O接口 …….. I/O设备 ……..
I/O接口 I/O设备
20
微型机的一般结构：（仍属于单总线结构）
微处理器
ROM RAM I/O 接口
I/O 设备
……...
21
大中型机的通道型结构：
计算机系统的多级层次结构
第一章计算机系统结构概论1目录计算机系统的多级层次结构计算机系统结构、组成与实现计算机系统的软硬取舍、性能评测及定量设计原理软件、应用、器件对系统结构的影响系统结构中的并行性发展和计算机系统的分类2什么是计算机？计算机是一种不需要人的直观干预而能自动完成各种算术和逻辑运算的工具。
说明：随着技术的发展，概念有所变化。
PDA、机顶盒、商务通、MP3，智能手机等计算机是工具。
Tools 3计算机的功能科学计算数据处理（信息处理）过程控制人工智能4计算机的主要特性快速性通用性：任务-〉算术逻辑操作-〉指令准确性：数字化逻辑性5§1 计算机系统的多级层次结构机器：能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构的执行体。
计算机语言：是用以描述控制流程的、有一定规则的字符集合。
语言不是专属软件范畴，可以分属于计算机系统的各个层次，具有不同作用。
6 计算机的层次观点——结构观点计算机系统外围设备计算机通信线路中央处理器主存储器I/O 系统互连控制器顺序逻辑控制器的寄存器和译码器计算机系统的层次计算机系统的层次控制存储器特性是研究计算机特性是研究计算机体系结构的基础体系结构的基础算逻单元寄存器控制器7从观察者看到的虚拟计算机广义语言虚拟计算机观察者控制信息编译作用对象解释器状态信息8计算机系统的多级层次结构多级层次结构：是从使用语言的角度，基于程序员与计算机系统对话中所采用的语言结构和语义划分。
机器----语言现代计算机系统的层次结构分为六级。
9 第0级微程序机器M0 微指令由硬件直接执行实际机器具有L0机器语言（微指令系统）10 第1级传统机器M1 具有L1机器语言（机器指令系统）由微指令程序解释机器指令实际机器第0级微程序机器M0 微指令由硬件直接执行实际机器具有L0机器语言（微指令系统）11 第2级操作系统机器M2 一般用机器语言程序解释具有L2机器语言（作业控制语言等）作业控制语句虚拟机器第1级传统机器M1 具有L1机器语言（机器指令系统）由微指令程序解释机器指令实际机器第0级微程序机器M0 微指令由硬件直接执行实际机器具有L0机器语言（微指令系统）12 第3级汇编语言机器M3 汇编语言程序经汇编程序具有L3机器语言（汇编语言）翻译成机器语言程序虚拟机器第2级操作系统机器M2 一般用机器语言程序解释具有L2机器语言（作业控制语言等）作业控制语句虚拟机器第1级传统机器M1 具有L1机器语言（机器指令系统）由微指令程序解释机器指令实际机器第0级微程序机器M0 微指令由硬件直接执行实际机器具有L0机器语言（微指令系统）13 第4级高级语言程序经编译程序翻译高级语言机器M4 成汇编语言（或是某种中间语虚拟机器具有L4机器语言（高级语言）言程序，或是机器语言程序）第3级汇编语言机器M3 汇编语言程序经汇编程序具有L3机器语言（汇编语言）翻译成机器语言程序虚拟机器第2级操作系统机器M2 一般用机器语言程序解释具有L2机器语言（作业控制语言等）作业控制语句虚拟机器第1级传统机器M1 具有L1机器语言（机器指令系统）由微指令程序解释机器指令实际机器第0级微程序机器M0 微指令由硬件直接执行实际机器具有L0机器语言（微指令系统）14 第5级应用语言机器M0 应用语言程序经应用程序虚拟机器具有L5机器语言（应用语言）包翻译成高级语言程序第4级高级语言程序经编译程序翻译高级语言机器M4 成汇编语言（或是某种中间语虚拟机器具有L4机器语言（高级语言）言程序，或是机器语言程序）第3级汇编语言机器M3 汇编语言程序经汇编程序具有L3机器语言（汇编语言）翻译成机器语言程序虚拟机器第2级操作系统机器M2 一般用机器语言程序解释具有L2机器语言（作业控制语言等）作业控制语句虚拟机器第1级传统机器M1 具有L1机器语言（机器指令系统）由微指令程序解释机器指令实际机器第0级微程序机器M0 微指令由硬件直接执行实际机器具有L0机器语言（微指令系统）15多级层次结构（机器---语言）M5：应用语言机器--------应用语言M4：高级语言机器--------高级语言M3：汇编语言机器--------汇编语言M2：操作系统机器-------作业控制语言M1：传统机器-------------机器指令系统M0：微程序机器----------微指令系统16人与多级层次结构的比较这种联系很不科学，只是让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、思维级操作系统极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17从设计人员看到的层次18 应用软件应用语言级L5虚拟机翻译（应用程序包）高级语言级L4虚拟机虚拟翻译（编译程序）机系统汇编语言级L3虚拟机器软件翻译（汇编程序）操作系统级L2虚拟机部分解释软硬件交界面硬件传统机器级物理机器实解释际固件微程序机器级机器硬件直接执行电子线路19编译与解释编译：全部N1级指令--N级指令翻译compile 解释：一条N1级指令--一串N级指令translation 编译为整体行为，可以优化，效率高，与平台有关。
计算机体系结构.ppt
8种属性
• 1·机内数据表示：硬件能直接 辨识和操作的数据类型和格式 计算机体系结构 计算机体系结 构
• 2·寻址方式：最小可寻址单位、 寻址方式的种类、地址运算
• 3·寄存器组织：操作寄存器、 变址寄存器、控制寄存器及专 用寄存器的定义、数量和使用 规则
• 4·指令系统：机器指令的操作 类型、格式、指令间排序和控 制机构
基本概念
• 计算机体系结构就是指适当地组织在一起的一系列系统元 素的集合，这些系统元素互相配合、相互协作，通过对信 息的处理而完成预先定义的目标。通常包含的系统元素有： 计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。 其中，软件是程序、数据库和相关文档的集合，用于实现 所需要的逻辑方法、过程或控制；硬件是提供计算能力的 电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(例如传感 器、马达、水泵等)；人员是硬件和软件的用户和操作者； 数据库是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合；文 档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性 信息；过程是一系列步骤，它们定义了每个系统元素的特 定使用方法或系统驻留的过程性语境。
谢谢欣赏！
Байду номын сангаас
• 计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部数据流和控制 流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、 设备组成计算机，以实现特定的系统结构，同时满足所希 望达到的性能价格比。一般而言，计算机组成研究的范围 包括：确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的 共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并行度、 设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠 技术等。计算机组成的物理实现。包括处理机、主存等部 件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、 底板的划分与连接，专用器件的设计，信号传输技术，电 源、冷却及装配等技术以及相关的制造工艺和技术。
计算机系统的层次结构38页PPT
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
4 · 1 计算机系统的多级
. . CSG .
CIR CAR
运算器
存储器
控制器
四、I / O 子系统
1、I/O子系统组成：I/O处理机、I/O控制器和 、 子系统组成 子系统组成： 处理机 处理机、 控制器和 控制器和I/O 设备或I/O接口和 设备。 设备或 接口和 I/O设备。 设备 2、I/O设备与主机联接方式 、 设备与主机联接方式 3、I/O处理机 、 处理机 4、I/O子系统的组成 、 子系统的组成
L0程序由 硬件直接执行 程序由M0硬件直接执行 程序由
§4 · 2 Von.neumann 计算机的结构特点
一、计算机结构与计算机组成
1、计算机结构 、 是指抽象的概念性的结构， 是指抽象的概念性的结构，主要是指用机器语言 编写程序的程序员看到的传统机器的属性。 编写程序的程序员看到的传统机器的属性。 属性包括：程序的识别；数据的表示； 属性包括：程序的识别；数据的表示；数据的编 址；机器指令的类型、格式；数据的类型、格式；存 机器指令的类型、格式；数据的类型、格式； 储器的编址、保护方法； 设备与机器接口等 设备与机器接口等。 储器的编址、保护方法；I/O设备与机器接口等。 2、计算机组成 、 如何实现计算机结构所体现的属性， 如何实现计算机结构所体现的属性，如何将计 算机的各部件构成计算机的实体。 算机的各部件构成计算机的实体。 计算机组成分为元器件级、线路级、 计算机组成分为元器件级、线路级、部件级及 子系统级。 子系统级。
三、第三级机器M3 第三级机器 可执行高级语言L3的机器 的机器。 可执行高级语言 的机器。
第三级
虚拟机M3 虚拟机 具有高级语言L3 具有高级语言
←
L3程序翻译成 （L1） 程序翻译成L2（ ） 程序翻译成 程序再在M2、 上执行 程序再在 、M1上执行
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送到（来自）其它寄存器 来自CAR或CIR
3、访存：从存储器中读出或向存储器写入一个存储 器字的过程。
4、多体交叉存储器 它是由多个相互独立、容量相同的存储模块（存储
体）构成，每个存储体都有各自的读写线路、地址寄 存器和数据寄存器，各自以等同的方式与CPU传递信息。 CPU在一个周期内分时访问每个存储体。若多体交叉存 储器由n个存储模块构成，存储器的工作速度可提高n 倍。 一般用地址线的低位部分作为各个存储体的寻址 用地址线的高位部分作为每个存储体内的寻址。
I/O设备与存储器交换
运存算储器器
信息需经CPU，CPU效
率低。
输输入入
存运储算器器
输输出出
B：以存储器为效率，但无法增撤I/O
设备
Ⅱ总线结构：将各功能部件挂在总线上，增撤I/O设备
A：以CPU为中心的双总线结构
CPU
I/O接口 ……… I/O接口
存储器 I/O设备 …存…储…器.. I/O设备 缺点：I/O设备与存储器交换信息需经过CPU，CPU效率低。
[ M ] →MQ
X 来自主存MIR
ACC → X X × MQ → ACC / MQ
（4）除法
[M]→X ACC÷X → MQ /ACC
三、控制器子系统
1、控制器组成：现行指令地址寄存器、现行指令 寄存器、指令译 码器和控制信号发生器。 2、控制器作用：取指令、分析指令和执行指令
3、控制器基本结构
存储器控制器
运算器
存储器
IOIR IOCR
I/O处理机
练习:
ACC FA MQ X
存储体
..... CSG
MIR MAR
ID CIR CAR
运算器
存储器
控制器
1、若存储器的存储容量为16K字，每个存储字长为16位， 在上图示的结构图中。 （1）写出MAR、MIR、CAR、CIR、ACC的名称和作用； （2）写出MAR、MIR、CAR、CIR、ACC各取几位？ （3）哪些寄存器之间有信息通路？
2、已知某计算机字长为16位，内存64K×16，部件间信 息传送方向如下图所示，设备以字节为单位与主机交换 信息。
K
b
c
M
存储器
L
f
a
d
e
控制器
（1）K、M、L分别为何部件？ （2）a、b、c、d、e、f分别为何信息，各为几位？
§4 ·1 计算机系统的多级层次结构
一、第一级机器M1 可执行机器语言L1的机器。
第一级
实际机器M1 具有机器语言L1
← L1程序由M1直接执行
特点：语言麻烦易出错，不易修改和调试，通用性差。
二、第二级机器M2
程序员为了摆脱繁杂的二进制代码的机器语言，
用符号（汇编语言L2）编写程序，M1无法辩认，需通
五、具有操作系统的多级层次计算机系统
操作系统虚拟机M2 具有作业控制语言L2
← L2程序由机器语言翻译、解释
应用语言虚拟机M5 具有应用语言L5
← L5程序经应用程序包翻译成高级语言
具有操作系统的多级层次计算机系统
第五级 第四级 第三级 第二级 第一级 第0级
应用语言虚拟机M5 具有应用语言L5
← L5程序翻译成高级语言
A23~A3
地寄7#
地寄6#
地寄0#
A2~A0 data
7#
6#
0#
数 据 寄 存器
例：有四个存储体的交叉存储器中，依次访问的 数据分别在地址为0、5、10、15存储单元中， 分别在存储体0、1、2、3中。可在一个周期内 分时访问四个存储体，各个存储体的读写过程 重叠进行，一个周期内分时将0、5、10、15四 个数据从读出所需数据。（若数在1、3、5、7 存储单元需有多少周期？）
§4 ·3 计算机各子系统的基本组成
一、存储器子系统
1、组成 存储器子系统包括由主存储器和辅助存储器。 主存储器由存储体、逻辑部件和控制电路组成。 存储体由多个存储单元组成，每个存储单元包
括若干个存储元件。存储单元按址访问。
2、结构
存储体
WR RD
来自控制器
存储器信 息寄存器
MIR MAR
存储器地 址寄存器
CPU的效率得到了提高，但当I/O处理机的出现， 使CPU从大量的I/O操作中摆脱出来，I/O操作由 I/O处理机控制。
主存储器
主存控制器
I/O处理机 I/O处理机 …… I/O处理机
I/O设备 I/O设备 …… I/O设备 （4）微程序的出现
微程序的使用从设计控制器开始，到机器指 令系统的应用，使指令系统变得非常灵活，只要 修改微程序便可修改机器的指令系统。
ACC FA MQ X
存储体
..... CSG
MIR MAR
ID CIR CAR
运算器
存储器
控制器
四、I / O 子系统
1、I/O子系统组成：I/O处理机、I/O控制器和I/O 设备或I/O接口和 I/O设备。
2、I/O设备与主机联接方式
3、I/O处理机
4、I/O子系统的组成
0体 MIR MAR
n体 MIR MAR
2、Von.neumann 型计算机的结构变化
（1）运算器及运算方法的改进 运算器由串行进位→并行进位；运算由1位
乘 → 多位乘；跳“0”、跳“1”除；浮点运算。 （2）总线结构
Ⅰ分散连接方式：五大部件相互独立，各部件 间以独立的通道相互联系统，内部连线复杂，牵一 线而动全机，无法增撤I/O设备。
A：以运算器为中心
← L0程序由M0硬件直接执行
§4 ·2 Von.neumann 计算机的结构特点
一、计算机结构与计算机组成
1、计算机结构
是指抽象的概念性的结构，主要是指用机器语言 编写程序的程序员看到的传统机器的属性。
属性包括：程序的识别；数据的表示；数据的编 址；机器指令的类型、格式；数据的类型、格式；存 储器的编址、保护方法；I/O设备与机器接口等。
M1的组成和指令系统。
三、第三级机器M3 可执行高级语言L3的机器。
第三级
虚拟机M3 具有高级语言L3
← L3程序翻译成L2（L1）
程序再在M2、M1上执行
特点：高级语言L3得到了广泛的推广和普及。 四、第0级机器M0
可执行微程序L0的实际机器。
第0级
实际机器M0 具有微程序L0
← L0由M0直接执行
高级语言虚拟机M4 具有高级语言L4
← L4程序翻译成L3（L1）
程序再在M3、M1上执行
汇编语言虚拟机M3 具有汇编语言L3
← L3程序翻译成L1程序
再在M1上执行
操作系统虚拟机M2 具有作业控制语言L2
← L2程序由机器语言解释
实际机器M1 具有机器语言L1
← 用微程序解释机器指令
微程序机器M0 具有微程序L0
2、计算机组成
如何实现计算机结构所体现的属性，如何将计 算机的各部件构成计算机的实体。
计算机组成分为元器件级、线路级、部件级及 子系统级。
二、Von.neumann 计算机的结构特点
1、Von.neumann 计算机的主要特点
（1）计算机由五大部分组成 （2）指令和数据以二进制存储于存储器。 （3）存储器线性编址，存储单元按址访问。 （4）指令由操作码和地址码组成。 （5）程序由PC控制，顺序执行。 （6）以运算器为中心。
0# 1#
2# 3#
地址 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11
12 13 14 15
16 17 18 19
二、运算器子系统
1、 运算器组成：算术逻辑运算单元ALU、累加器 和各种通用寄存器。
2、 运算器基本结构 （1）加法
ACC
存储器
[ M ] →X
ALU
ACC + X →ACC
（2）减法
MQ
[ M ] →X ACC - X →ACC （3）乘法
过汇编程序翻译成机器语言L1，再由M1执行L1。这个
翻译过程程序员无需过问，因此对于程序员似乎在M1
外又了现了一级具有L2语言的机器M2，它不是实际机
器，是具有L2汇编语言的虚拟机M2。
第二级
虚拟机M2 具有汇编语言L2
←
L2程序翻译成L1程序 再在M1上执行
特点：与L1相比有了较大提高，仍无通用性，需了解
B：单总线结构
I/O接口 ……… I/O接口
CPU 存储器 I/O设备存…储…器….. I/O设备 缺点：各部件争用总线使用权问题。 C：面向存储器的双总线
CPU
I/O接口 ……… I/O接口 存储器 I/O设备存…储…器….. I/O设备
（3）I/O系统功能的扩大 从中断技术的应用到DMA方式的推广，使