计算机体系结构精选ppt
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计算机组成原理(本全)课件
计算机组成原理(本 全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
计算机结构PPT课件
无线键盘鼠标
第20页/共29页
音箱：把电脑中的声音播放出来，属于输出设备。音箱的 好差和声音源文件的质量决定了声音的品质。
漫步者R2.1 120元
罗技Z305 180元
惠威D1080-4 700元
第21页/共29页
惠威X5 4000元
各种各样的电脑主机：单片机
它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，和计算机相比，单片机 只缺少了输入输出设备。它的体积小、质量轻、价格便宜。单片机的一 般性能较弱，只能执行单一简单任务。它是研究计算机工作原理的基础。
μATX： 244mm*185mm
MATX：244mm*244mm ITX： 170mm*170mm
第11页/共29页
内存：电子式内部存储设备，它由电路板和芯片组成，特点是 体积小，速度快，有电可存，无电清空，在电脑开机状态时可 存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。
台
笔
式
记
机
本
电
电
脑
脑
内
内
存
高端电脑
大型运算
水
冷
CAD设计
高
性
图形渲染
能
大型游戏
主 机
多 屏 输 出
第28页/共29页
感谢您的观看。
第29页/共29页
后置 USB 输入
CPU基座
内存插槽
主板电源 插座
南桥及 散热
硬盘信号 线插座
集成显卡 视频输出
键鼠 插座
网线 插座
集成声卡 音频输出
独立显 卡插槽
第8页/共29页
PCI 扩展
槽
பைடு நூலகம்
前置 USB 输入
前置音频 输入
第20页/共29页
音箱：把电脑中的声音播放出来，属于输出设备。音箱的 好差和声音源文件的质量决定了声音的品质。
漫步者R2.1 120元
罗技Z305 180元
惠威D1080-4 700元
第21页/共29页
惠威X5 4000元
各种各样的电脑主机：单片机
它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，和计算机相比，单片机 只缺少了输入输出设备。它的体积小、质量轻、价格便宜。单片机的一 般性能较弱，只能执行单一简单任务。它是研究计算机工作原理的基础。
μATX： 244mm*185mm
MATX：244mm*244mm ITX： 170mm*170mm
第11页/共29页
内存：电子式内部存储设备，它由电路板和芯片组成，特点是 体积小，速度快，有电可存，无电清空，在电脑开机状态时可 存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。
台
笔
式
记
机
本
电
电
脑
脑
内
内
存
高端电脑
大型运算
水
冷
CAD设计
高
性
图形渲染
能
大型游戏
主 机
多 屏 输 出
第28页/共29页
感谢您的观看。
第29页/共29页
后置 USB 输入
CPU基座
内存插槽
主板电源 插座
南桥及 散热
硬盘信号 线插座
集成显卡 视频输出
键鼠 插座
网线 插座
集成声卡 音频输出
独立显 卡插槽
第8页/共29页
PCI 扩展
槽
பைடு நூலகம்
前置 USB 输入
前置音频 输入
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。
计算机硬件体系结构_图文
3.2 微型计算机主机结构
3.2.4 内存储器 内存储器在主机内部(简称内存)，一般由半
导体材料构成。内存储器可分为只读存储器和 随机读写存储器。
内存储器分类
3.2 微型计算机主机结构
1. 只读存储器 •特点：存储的信息只能读出，不能随机改写或 存入，断电后信息不会丢失，可靠性高。 •ROM分类
3.1 计算机系统的构成 典型的计算机硬件体系结构如下 ：
CPU
（含运算 器和控制
器）
地址总线（AB ）
数据总线（DB）
控制总线（CB）
RAM
ROM
I/O接口
I/O设备
3.1计算机系统的构成
冯·诺依曼计算机体系结构的主要特点是： (1) 采用二进制形式表示程序和数据。 (2) 计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备五大部分组成 。 (3) 程序和数据以二进制形式存放在存储器中。 (4) 控制器根据存放在存储器中的指令 (程序) 工作 。
② 数据总线。传输的是数据，一般是双向传输 。CPU进行“读”时，数据由外设流向CPU，当CPU进 行“写”时，数据由CPU流向外设。
③ 控制总线。传输的是对外设进行控制和状态 检测的信号，有的是CPU向内存或外部设备发出的信 号；有的是内存或外部设备向CPU发出的信号。对每 条控制线而言信号是单向传送，但作为整体是双向的 。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.5 总线 总线：是一组连接各个部件的公共通信线路，是计 算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通 道，是计算机硬件的一个重要组成部分。 总线按所传输信号不同可分为： 数据总线 地址总线 控制总线。
3.2 微型计算机主机结构
① 地址总线。传输的是地址信号，一般是单向 传输。当CPU需要访问某个外设时，它向地址总线发 出相应外设的地址信号，以选择某个外设。
计算机系统组成完整版PPT课件
功能
计算机系统具有数据处理、信息存 储、通信和控制等功能，广泛应用 于各个领域。
计算机系统发展历程
第一代计算机（1940s-1950s）
采用电子管作为基本元件，体积庞大且效率低下。
第二代计算机（1950s-1960s）
采用晶体管作为基本元件，提高了运算速度和可靠性。
第三代计算机（1960s-1970s）
计算机系统组成完整版PPT课件
目录
• 计算机系统概述 • 计算机硬件系统 • 计算机软件系统 • 计算机系统结构 • 计算机系统性能指标与评价 • 计算机系统选购与维护 • 计算机系统安全与防护 • 总结与展望
01
计算机系统概述
计算机系统定义与功能
定义
计算机系统是由硬件、软件和数据 等要素组成，能够执行特定功能或 任务的综合体。
密性和完整性。常见的加密技术包括对称加密、非对称加密和混合加密。
02
身份认证
验证用户身份的过程，以确保只有合法用户能够访问系统资源。常见的
身份认证方法包括用户名/密码、数字证书、生物特征识别等。
03
访问控制
根据用户的身份和权限，限制其对系统资源的访问和操作，防止未经授
权的访问和数据泄露。
防火墙与入侵检测
02
计算机硬件系统
详细讲解了计算机硬件系统的组成， 包括中央处理器、存储器、输入输
出设备等。
04
计算机系统性能指标
介绍了计算机系统性能指标的评价 标准，如CPU速度、内存容量、硬
盘容量等。
技术发展趋势
人工智能与机器学习
随着人工智能和机器学习技术的不断发展，计算机系统将 更加智能化，能够自主学习和优化。
CPU的性能指标
02
计算机系统具有数据处理、信息存 储、通信和控制等功能，广泛应用 于各个领域。
计算机系统发展历程
第一代计算机（1940s-1950s）
采用电子管作为基本元件，体积庞大且效率低下。
第二代计算机（1950s-1960s）
采用晶体管作为基本元件，提高了运算速度和可靠性。
第三代计算机（1960s-1970s）
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目录
• 计算机系统概述 • 计算机硬件系统 • 计算机软件系统 • 计算机系统结构 • 计算机系统性能指标与评价 • 计算机系统选购与维护 • 计算机系统安全与防护 • 总结与展望
01
计算机系统概述
计算机系统定义与功能
定义
计算机系统是由硬件、软件和数据 等要素组成，能够执行特定功能或 任务的综合体。
密性和完整性。常见的加密技术包括对称加密、非对称加密和混合加密。
02
身份认证
验证用户身份的过程，以确保只有合法用户能够访问系统资源。常见的
身份认证方法包括用户名/密码、数字证书、生物特征识别等。
03
访问控制
根据用户的身份和权限，限制其对系统资源的访问和操作，防止未经授
权的访问和数据泄露。
防火墙与入侵检测
02
计算机硬件系统
详细讲解了计算机硬件系统的组成， 包括中央处理器、存储器、输入输
出设备等。
04
计算机系统性能指标
介绍了计算机系统性能指标的评价 标准，如CPU速度、内存容量、硬
盘容量等。
技术发展趋势
人工智能与机器学习
随着人工智能和机器学习技术的不断发展，计算机系统将 更加智能化，能够自主学习和优化。
CPU的性能指标
02
计算机体系结构课件
向量处理器广泛应用于高性能计算、科学计算、图像处理等领域，是计算机体系结构优化的重要方向之 一。
05
计算机体系结构的发展趋势
多核处理器
总结词
多核处理器技术是计算机体系结构的重要发 展趋势之一，它通过将多个处理器核心集成 到一个芯片上，提高了计算机的处理能力和 能效。
详细描述
随着集成电路技术的发展，多核处理器已成 为现实，并广泛应用于各类计算机系统中。 多核处理器可以同时执行多个线程，提高了 并行处理能力，使得计算机在处理复杂任务 时更加高效。
存储器是计算机中用于存储数据和指令的部件。
详细描述
存储器分为不同的类型，如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓存等。它们以二进制的形 式存储数据和指令，并允许对存储的数据进行读取、写入和修改等操作。
控制器
总结词
控制器是计算机中协调各部件工作的部件。
详细描述
控制器负责控制计算机中各个部件的工作流程，确保它们按照正确的顺序和时间进行操作。它通常由 指令计数器、指令寄存器和控制逻辑等组成，能够解析指令并协调各部件的工作。
硬件虚拟化技术
总结词
硬件虚拟化技术是计算机体系结构的另一重要发展趋势，它通过虚拟化技术将物理硬件 资源抽象成虚拟资源，实现了资源的共享和灵活配置。
详细描述
硬件虚拟化技术可以使得多个操作系统在同一物理硬件上运行，并且每个操作系统都认 为自己拥有完整的硬件资源。这不仅提高了硬件资源的利用率，还增强了系统的可靠性
03
计算机体系结构决定了计算机 的能耗和成本，对于现代计算 机系统来说，能耗和成本是非 常重要的考虑因素。
计算机体系结构的分类
1 2
根据指令集体系结构的分类
可以分为复杂指令集计算机（CISC）和精简指令 集计算机（RISC）。
05
计算机体系结构的发展趋势
多核处理器
总结词
多核处理器技术是计算机体系结构的重要发 展趋势之一，它通过将多个处理器核心集成 到一个芯片上，提高了计算机的处理能力和 能效。
详细描述
随着集成电路技术的发展，多核处理器已成 为现实，并广泛应用于各类计算机系统中。 多核处理器可以同时执行多个线程，提高了 并行处理能力，使得计算机在处理复杂任务 时更加高效。
存储器是计算机中用于存储数据和指令的部件。
详细描述
存储器分为不同的类型，如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓存等。它们以二进制的形 式存储数据和指令，并允许对存储的数据进行读取、写入和修改等操作。
控制器
总结词
控制器是计算机中协调各部件工作的部件。
详细描述
控制器负责控制计算机中各个部件的工作流程，确保它们按照正确的顺序和时间进行操作。它通常由 指令计数器、指令寄存器和控制逻辑等组成，能够解析指令并协调各部件的工作。
硬件虚拟化技术
总结词
硬件虚拟化技术是计算机体系结构的另一重要发展趋势，它通过虚拟化技术将物理硬件 资源抽象成虚拟资源，实现了资源的共享和灵活配置。
详细描述
硬件虚拟化技术可以使得多个操作系统在同一物理硬件上运行，并且每个操作系统都认 为自己拥有完整的硬件资源。这不仅提高了硬件资源的利用率，还增强了系统的可靠性
03
计算机体系结构决定了计算机 的能耗和成本，对于现代计算 机系统来说，能耗和成本是非 常重要的考虑因素。
计算机体系结构的分类
1 2
根据指令集体系结构的分类
可以分为复杂指令集计算机（CISC）和精简指令 集计算机（RISC）。
计算机的基本组成 ppt课件
练习：
判断下列哪些是系统软件哪些是应用软件? ⑴KV3000杀病毒软件 ⑵C语言 ⑶工资管理软件 ⑷医疗专家诊断系统
答案：⑴、⑵是系统软件 ⑶、⑷是应用软件
1.4个人计算机及配置
一、概念
1、微型计算机（微机）
微型计算机是通过总线（BUS）把CPU、存储 器以及各种外部设备连接起来的一种模块式结构 的计算机。
11、打印机
⑴点阵式打印机(针式打印机)
打印头上的钢针撞击色带，将字印 在打印纸上。
⑵喷墨打印机
喷头喷出墨汁，将字印在打印纸上。
⑶激光打印机
使用激光和电子放电技术，通过静 电潜像，用碳粉使潜像变成粉像，加热 后使碳粉固定，最后印出内容。
12．移动存储器
•移动存储器：优盘和移动硬盘。
•优盘（U盘）：是USB闪存存储器的简称。
7、显示器（CRT阴极射线管）
⑵屏幕尺寸 指显像管对角线的长度。常见尺寸17寸、15寸。
⑶刷新频率——就是指屏幕显示刷新的速度。它与图 像清晰度成正比。
⑷分辨率——用水平显示的象素个数乘以水平扫描线 数来表示，它与屏幕显示的内容成正比。
8、显示卡（显示适配器）
显示卡是一块印刷电路板，一般插在主板的标 准插槽中，并引出一个插座与显示器相连。
内存分为:
只读存储器(ROM)——信息只能读出不能改写，用于存 放固定不变的程序或数据。断电 后信息不会丢失。
随机存储器(RAM)——信息可以读出也可以改写，用于 存放当前系统运行的程序和相关 的数据。断电后信息会立即全部 丢失，且无法挽救。
二、计算机硬件系统
➢外存储器(辅助存储器)——用于存放暂时不用 的程序和数据。
•闪存存储器（Flash Memory）：采用闪存芯 片作为存储介质，可反复擦写，并且通过USB 接口与计算机连接，可以热拔插。
判断下列哪些是系统软件哪些是应用软件? ⑴KV3000杀病毒软件 ⑵C语言 ⑶工资管理软件 ⑷医疗专家诊断系统
答案：⑴、⑵是系统软件 ⑶、⑷是应用软件
1.4个人计算机及配置
一、概念
1、微型计算机（微机）
微型计算机是通过总线（BUS）把CPU、存储 器以及各种外部设备连接起来的一种模块式结构 的计算机。
11、打印机
⑴点阵式打印机(针式打印机)
打印头上的钢针撞击色带，将字印 在打印纸上。
⑵喷墨打印机
喷头喷出墨汁，将字印在打印纸上。
⑶激光打印机
使用激光和电子放电技术，通过静 电潜像，用碳粉使潜像变成粉像，加热 后使碳粉固定，最后印出内容。
12．移动存储器
•移动存储器：优盘和移动硬盘。
•优盘（U盘）：是USB闪存存储器的简称。
7、显示器（CRT阴极射线管）
⑵屏幕尺寸 指显像管对角线的长度。常见尺寸17寸、15寸。
⑶刷新频率——就是指屏幕显示刷新的速度。它与图 像清晰度成正比。
⑷分辨率——用水平显示的象素个数乘以水平扫描线 数来表示，它与屏幕显示的内容成正比。
8、显示卡（显示适配器）
显示卡是一块印刷电路板，一般插在主板的标 准插槽中，并引出一个插座与显示器相连。
内存分为:
只读存储器(ROM)——信息只能读出不能改写，用于存 放固定不变的程序或数据。断电 后信息不会丢失。
随机存储器(RAM)——信息可以读出也可以改写，用于 存放当前系统运行的程序和相关 的数据。断电后信息会立即全部 丢失，且无法挽救。
二、计算机硬件系统
➢外存储器(辅助存储器)——用于存放暂时不用 的程序和数据。
•闪存存储器（Flash Memory）：采用闪存芯 片作为存储介质，可反复擦写，并且通过USB 接口与计算机连接，可以热拔插。
《计算机体系结构》PPT课件
例：
ATM系统用例图
第5章 软件体系结构与UML
☆ 寻找用例的方法：
（1）找出系统外部的参与者和外部系统，确定系统的边界和范围 （2）确定每一个参与者所期望的系统行为 （3）把这些系统行为命名为用例 （4）使用泛化，包含，扩展等关系处理系统行为的公共或变更部 分 （5）编制每一个用例的脚本 （6）绘制用例图 （7）区分主事件流和异常情况的事件流，如果需要，可以把表示 异常情况的事件流作单独的用例处理 （8）细化用例图，解决用例间的重复与冲突问题
第5章 软件体系结构与UML 一、UML的概念
UML简介
◎ UML(Unified Modeling Language)是下面这些最
好的建模方法中最好部分的集成: ◇ 商务流程模型(Work Flow) ◇ 对象建模方法 ◇ 软构件建模思想
◎ UML是一种用可视化方法对软件系统进行描述、实
施和说明的标准语言。
Schedule Course
add（C：Course） remove（C：Course）
第5章 软件体系结构与UML
☆ UML中主要的类版型 ◎ 边界类：位于系统与边界的交界处。
《boundary》 ClassName
ClassName
ClassName
第5章 软件体系结构与UML
◎ 实体类：保存要放进持久存储体的信息。
EnginePart
1
0..n
Year
season Team n team n goalkeeper n Player
Record
第5章 软件体系结构与UML
◎ 聚集和组合 ◆ 聚集：表示类之间整体和部分的关系。 ◆ 组合：表示的也是类之间整体和部分的关系，但组合 关系中的整体和部分具有相同的生存期。 Style Circle radius color isFilled
ATM系统用例图
第5章 软件体系结构与UML
☆ 寻找用例的方法：
（1）找出系统外部的参与者和外部系统，确定系统的边界和范围 （2）确定每一个参与者所期望的系统行为 （3）把这些系统行为命名为用例 （4）使用泛化，包含，扩展等关系处理系统行为的公共或变更部 分 （5）编制每一个用例的脚本 （6）绘制用例图 （7）区分主事件流和异常情况的事件流，如果需要，可以把表示 异常情况的事件流作单独的用例处理 （8）细化用例图，解决用例间的重复与冲突问题
第5章 软件体系结构与UML 一、UML的概念
UML简介
◎ UML(Unified Modeling Language)是下面这些最
好的建模方法中最好部分的集成: ◇ 商务流程模型(Work Flow) ◇ 对象建模方法 ◇ 软构件建模思想
◎ UML是一种用可视化方法对软件系统进行描述、实
施和说明的标准语言。
Schedule Course
add（C：Course） remove（C：Course）
第5章 软件体系结构与UML
☆ UML中主要的类版型 ◎ 边界类：位于系统与边界的交界处。
《boundary》 ClassName
ClassName
ClassName
第5章 软件体系结构与UML
◎ 实体类：保存要放进持久存储体的信息。
EnginePart
1
0..n
Year
season Team n team n goalkeeper n Player
Record
第5章 软件体系结构与UML
◎ 聚集和组合 ◆ 聚集：表示类之间整体和部分的关系。 ◆ 组合：表示的也是类之间整体和部分的关系，但组合 关系中的整体和部分具有相同的生存期。 Style Circle radius color isFilled
计算机体系结构课件
详细描述
输入输出系统是计算机中用于接收外部输入（如键盘、鼠标、传感器等）和输 出数据（如显示器、打印机、音响等）的硬件设备。输入输出系统的性能和可 靠性对计算机的整体性能和使用体验至关重要。
总线与接口
总结词
总线与接口是计算机中用于连接各个部件并进行通信的通道。
详细描述
总线与接口是计算机中各个部件之间进行通信的通道。总线是连接各个部件的公共通道，而接口则是 连接外部设备和计算机的通道。通过总线与接口，各个部件之间可以相互通信并协同工作，实现计算 机的整体功能。总线与接口的性能和稳定性对计算机的整体性能和使用体验至关重要。
长电池寿命。
扩展功能
03
通过增加输入输出接口、支持多种数据类型等，可以扩展计算
机的功能和应用范围。
计算机体系结构的分类
1 2
按指令集分类
可以分为复杂指令集计算机（CISC）和精简指令 集计算机（RISC）。
按数据类型分类
可以分为固定长度数据和可变长度数据。
3
按寻址方式分类
可以分为直接寻址、间接寻址和基址加变址寻址 等。
03
计算机指令系统
指令集架构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
复杂指令集架构 (CISC)
提供了许多复杂的指令，能够执行各种高级操作。
精简指令集架构 (RISC)
只包含简单的、基本的指令，强调通过并行处理加快执行速度。
超长指令集架构 (VLIW)
通过将多个操作数和操作码放入一个指令，实现并行处理。
指令格式与寻址方式
固定长度的指令格式
可重构计算面临着能效、可扩展性、编程模型等方面的挑 战，如何设计更高效的
THANKS
感谢观看
详细描述
存储器是计算机中用于存储数据和程序的硬件设备。根据存储速度、容量和价格的不同，计算机中存在多种类型 的存储器，如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、高速缓存（Cache）等。存储器的容量和速度 对计算机的性能有很大的影响。
输入输出系统是计算机中用于接收外部输入（如键盘、鼠标、传感器等）和输 出数据（如显示器、打印机、音响等）的硬件设备。输入输出系统的性能和可 靠性对计算机的整体性能和使用体验至关重要。
总线与接口
总结词
总线与接口是计算机中用于连接各个部件并进行通信的通道。
详细描述
总线与接口是计算机中各个部件之间进行通信的通道。总线是连接各个部件的公共通道，而接口则是 连接外部设备和计算机的通道。通过总线与接口，各个部件之间可以相互通信并协同工作，实现计算 机的整体功能。总线与接口的性能和稳定性对计算机的整体性能和使用体验至关重要。
长电池寿命。
扩展功能
03
通过增加输入输出接口、支持多种数据类型等，可以扩展计算
机的功能和应用范围。
计算机体系结构的分类
1 2
按指令集分类
可以分为复杂指令集计算机（CISC）和精简指令 集计算机（RISC）。
按数据类型分类
可以分为固定长度数据和可变长度数据。
3
按寻址方式分类
可以分为直接寻址、间接寻址和基址加变址寻址 等。
03
计算机指令系统
指令集架构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
复杂指令集架构 (CISC)
提供了许多复杂的指令，能够执行各种高级操作。
精简指令集架构 (RISC)
只包含简单的、基本的指令，强调通过并行处理加快执行速度。
超长指令集架构 (VLIW)
通过将多个操作数和操作码放入一个指令，实现并行处理。
指令格式与寻址方式
固定长度的指令格式
可重构计算面临着能效、可扩展性、编程模型等方面的挑 战，如何设计更高效的
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详细描述
存储器是计算机中用于存储数据和程序的硬件设备。根据存储速度、容量和价格的不同，计算机中存在多种类型 的存储器，如随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、高速缓存（Cache）等。存储器的容量和速度 对计算机的性能有很大的影响。
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• 中央处理器和主存储器构成了计算机主体， 称为主机；相对地又把I/O设备称作外围设备或 外部设备，简称外设。
• 于是，计算机又被看成是由主机和外设两 大部分组成。但无论怎样划分，计算机的5大 部件始终是相对独立的子系统，缺一不可。
3.1.2 计算机硬件的典型结构
• 计算机系统的硬件结构包括各种形式的总线结构和通 道结构，它们是各种大、中、小、微型计算机的典型 结构体系。
第三章 计算机体系结构
• 硬件和软件是学习计算机知识经常遇到的术语。 硬件是指计算机系统中实际设备的总称。它可
以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件
或设备，或由它们组成的计算机部件或整个计 算机硬件系统。
• 计算机系统包括大型机、中小型机以及微机等 多种结构形式，其硬件主要包括: 运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备等部件。
息的通路叫输入/输出总线(I／O总线)，各种I/O设备通过
I/O接口连接在I/O总线上。
这种结构的优点是控
制线路简单，对I/O
总线的传输速率相对
地可降低一些要求。
缺点是I/O设备与主
存储器之间交换信息
一律要经过CPU，将
耗费CPU大量时间，
降低了CPU的工作效
率。
3．小型机的总线型结构
（3）以存储器为中心的双总线结构
备之间均可以通过系统总线交换信息。
备与主存储器交换信息时，
CPU还可以继续处理默认的不
需要访问主存储器或I/O设备
的工作。缺点是同一时刻只允
许连接到单总线上的某一对设
备之间相互传递信息，限制了
信息传送的吞吐量(或称速率)。
此外，单总线控制逻辑比专用
的存储总线控制逻辑更为复杂，
CPU通过单总线向主存储器存
一、计算机系统的硬件结构
计算机系统包括大型计算机、中小型 计算机、微型计算机等各种不同的硬件结 构，不同种类的计算机硬件结构具有不同 的硬件体系和结构特点，本节简要介绍不 同计算机的硬件结构。
3.1.1 现代计算机结构的特点 3.1.2 计算机硬件的典型结构 3.1.3 微型计算机常见总线标准
3.1.1 现代计算机结构的特点
取信息要比通过存储总线存取
稍慢些。这种结构广泛用在小
型计算机和微型计算机中。
3．小型机的总线型结构 （2）CPU为中心的双总线结构
图3-5是以CPU为中心的双总线结构，连接CPU和主存储器的是
存储总线，CPU通过该总线从主存储器中取出指令和数据，
并把处理结果经该总线送回主存储器。CPU与I/O设备交换信
图3-6是以存储器为中心的双总线结构。这种结构既保持了 单总线结构的优点，又在CPU和主存储器之间设置了一组高 速存储总线，供CPU与主存储器交换信息。当主存储器通过 存储总线和CPU交换信息时，主存储器还可以通过系统总线 和I/O设备交换信息，而不必经过CPU控制，即减轻了系统
总线的负担，又提高了传输速率。缺点是需要增加硬件。
3．小型机的总线型结构
（1）单总线结构
这种结构的优点是各种I/O设 备的寄存器和主存储器的存储
图3-4是单总线的计算机系统。中央处理器、 主存储器和I/O设备（通过I/O接口）以同等 地位连接到系统总线上。CPU与主存储器、 主存储器与I/O设备、CPU与I/O设备、I/O设
单元可以统一编址，CPU可以 通过统一的传送指令像访问主 存储单元一样地访问I/O设备。 既便于控制，又易于扩充系统 需要添置的I/O设备；当I/O设
• 1．总线
• 所谓总线，就是CPU、内存储器和I/O接口之间相互交 换信息的公共通路，各部件通过总线连成一个整体。 所有的外围设备也通过总线与计算机相连。按传送信 息的类别，总线可以分为三种：地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ总线（Address Bus 缩写为AB）、数据总线（Data Bus 缩写为DB）和 控制总线（Control Bus 缩写为CB）。地址总线传送存 储器和外围设备的地址，数据总线传送数据，控制总 线则是管理协调各部分的工作,图3-2所示。
4．大、中型计算机的通道型结构
图3-7是大、中型计算机的通道型结构，分主机、通道、 I/O控制器和I/O设备四级。组成大、中型计算机的目的 是为了扩大系统的功能和提高系统的效率。扩大系统 的功能要求配备日益增多的硬件和软件资源，提高系
统的效率则强调合理地管理和调度资源。
软件资源的增多， 信息存储问题就十 分突出，促使由一 级存储发展到多级 存储，甚至在主存 储器一级也采用多 存储体交叉访问技 术，出现了以存储 系统为核心的计算 机系统结构。
•
计算机体系结构指的是构成计算机系统主
要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些
部件之间的连接方式。
本章主要内容
一、计算机系统的硬件结构
1 现代计算机结构的特点 2 计算机硬件的典型结构
3 微型计算机常见总线标准
二、计算机系统的硬件组成
1 中央处理器 2 存储器 3 输入/输出设备 4 主机板
三、计算机的主要技术指标
• 现代计算机的结构以存储器为中心。
图3-1所示结构的计算机， 其工作步骤为：首先输入 设备在控制器的控制下将 原始数据和计算步骤输入 存储器，其次控制器从存 储器读出计算步骤(指令系 列)，然后控制器控制运算 器和存储器依次执行每一 个计算步骤(指令)，最后， 控制器控制输出设备以各 种方式从存储器输出计算 结果。
3.1.3 微型计算机常见总线标准
• 与冯·诺依曼型计算机结构—样，图3-1所 示结构的计算机也由5大部件组成。
• 其中，控制器（简称CU）和运算器 (又称算术 逻辑单元，简称ALU)在计算机中直接完成信 息处理的任务，合称中央处理器(简称CPU)， 输入设备和输出设备合称输入/输出设备(简称 I/O设备)，加上主存储器(简称M·M)构成现代 计算机3大部分。
• 2．微型机的一般结构
• 图3-3是微型计算机的一般结构图，尽管把总线按信息 类型分成了地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB， 但仍然属于单总线结构。
•图中将存储器分成两类芯片，只 读存储器ROM中固定存放一些系 统程序（如监控程序等），随机 存储器RAM用于存储用户程序和 一些需要调入调出的系统程序。 I/O接口芯片可以是若干块，各种 I/O设备要通过I/O接口与总线相 连。
• 于是，计算机又被看成是由主机和外设两 大部分组成。但无论怎样划分，计算机的5大 部件始终是相对独立的子系统，缺一不可。
3.1.2 计算机硬件的典型结构
• 计算机系统的硬件结构包括各种形式的总线结构和通 道结构，它们是各种大、中、小、微型计算机的典型 结构体系。
第三章 计算机体系结构
• 硬件和软件是学习计算机知识经常遇到的术语。 硬件是指计算机系统中实际设备的总称。它可
以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件
或设备，或由它们组成的计算机部件或整个计 算机硬件系统。
• 计算机系统包括大型机、中小型机以及微机等 多种结构形式，其硬件主要包括: 运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备等部件。
息的通路叫输入/输出总线(I／O总线)，各种I/O设备通过
I/O接口连接在I/O总线上。
这种结构的优点是控
制线路简单，对I/O
总线的传输速率相对
地可降低一些要求。
缺点是I/O设备与主
存储器之间交换信息
一律要经过CPU，将
耗费CPU大量时间，
降低了CPU的工作效
率。
3．小型机的总线型结构
（3）以存储器为中心的双总线结构
备之间均可以通过系统总线交换信息。
备与主存储器交换信息时，
CPU还可以继续处理默认的不
需要访问主存储器或I/O设备
的工作。缺点是同一时刻只允
许连接到单总线上的某一对设
备之间相互传递信息，限制了
信息传送的吞吐量(或称速率)。
此外，单总线控制逻辑比专用
的存储总线控制逻辑更为复杂，
CPU通过单总线向主存储器存
一、计算机系统的硬件结构
计算机系统包括大型计算机、中小型 计算机、微型计算机等各种不同的硬件结 构，不同种类的计算机硬件结构具有不同 的硬件体系和结构特点，本节简要介绍不 同计算机的硬件结构。
3.1.1 现代计算机结构的特点 3.1.2 计算机硬件的典型结构 3.1.3 微型计算机常见总线标准
3.1.1 现代计算机结构的特点
取信息要比通过存储总线存取
稍慢些。这种结构广泛用在小
型计算机和微型计算机中。
3．小型机的总线型结构 （2）CPU为中心的双总线结构
图3-5是以CPU为中心的双总线结构，连接CPU和主存储器的是
存储总线，CPU通过该总线从主存储器中取出指令和数据，
并把处理结果经该总线送回主存储器。CPU与I/O设备交换信
图3-6是以存储器为中心的双总线结构。这种结构既保持了 单总线结构的优点，又在CPU和主存储器之间设置了一组高 速存储总线，供CPU与主存储器交换信息。当主存储器通过 存储总线和CPU交换信息时，主存储器还可以通过系统总线 和I/O设备交换信息，而不必经过CPU控制，即减轻了系统
总线的负担，又提高了传输速率。缺点是需要增加硬件。
3．小型机的总线型结构
（1）单总线结构
这种结构的优点是各种I/O设 备的寄存器和主存储器的存储
图3-4是单总线的计算机系统。中央处理器、 主存储器和I/O设备（通过I/O接口）以同等 地位连接到系统总线上。CPU与主存储器、 主存储器与I/O设备、CPU与I/O设备、I/O设
单元可以统一编址，CPU可以 通过统一的传送指令像访问主 存储单元一样地访问I/O设备。 既便于控制，又易于扩充系统 需要添置的I/O设备；当I/O设
• 1．总线
• 所谓总线，就是CPU、内存储器和I/O接口之间相互交 换信息的公共通路，各部件通过总线连成一个整体。 所有的外围设备也通过总线与计算机相连。按传送信 息的类别，总线可以分为三种：地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ总线（Address Bus 缩写为AB）、数据总线（Data Bus 缩写为DB）和 控制总线（Control Bus 缩写为CB）。地址总线传送存 储器和外围设备的地址，数据总线传送数据，控制总 线则是管理协调各部分的工作,图3-2所示。
4．大、中型计算机的通道型结构
图3-7是大、中型计算机的通道型结构，分主机、通道、 I/O控制器和I/O设备四级。组成大、中型计算机的目的 是为了扩大系统的功能和提高系统的效率。扩大系统 的功能要求配备日益增多的硬件和软件资源，提高系
统的效率则强调合理地管理和调度资源。
软件资源的增多， 信息存储问题就十 分突出，促使由一 级存储发展到多级 存储，甚至在主存 储器一级也采用多 存储体交叉访问技 术，出现了以存储 系统为核心的计算 机系统结构。
•
计算机体系结构指的是构成计算机系统主
要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些
部件之间的连接方式。
本章主要内容
一、计算机系统的硬件结构
1 现代计算机结构的特点 2 计算机硬件的典型结构
3 微型计算机常见总线标准
二、计算机系统的硬件组成
1 中央处理器 2 存储器 3 输入/输出设备 4 主机板
三、计算机的主要技术指标
• 现代计算机的结构以存储器为中心。
图3-1所示结构的计算机， 其工作步骤为：首先输入 设备在控制器的控制下将 原始数据和计算步骤输入 存储器，其次控制器从存 储器读出计算步骤(指令系 列)，然后控制器控制运算 器和存储器依次执行每一 个计算步骤(指令)，最后， 控制器控制输出设备以各 种方式从存储器输出计算 结果。
3.1.3 微型计算机常见总线标准
• 与冯·诺依曼型计算机结构—样，图3-1所 示结构的计算机也由5大部件组成。
• 其中，控制器（简称CU）和运算器 (又称算术 逻辑单元，简称ALU)在计算机中直接完成信 息处理的任务，合称中央处理器(简称CPU)， 输入设备和输出设备合称输入/输出设备(简称 I/O设备)，加上主存储器(简称M·M)构成现代 计算机3大部分。
• 2．微型机的一般结构
• 图3-3是微型计算机的一般结构图，尽管把总线按信息 类型分成了地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB， 但仍然属于单总线结构。
•图中将存储器分成两类芯片，只 读存储器ROM中固定存放一些系 统程序（如监控程序等），随机 存储器RAM用于存储用户程序和 一些需要调入调出的系统程序。 I/O接口芯片可以是若干块，各种 I/O设备要通过I/O接口与总线相 连。