COMPUTERORGANIZATION计算机组成原理学习指南学习指南课程的任务讨论单机系统范围内计算机各部件和系统的组成以及内部工作机制。通过学习，掌握计算机各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及其互连构成整机系统的技术，以及整机的工作原理。并为后继课程的学习打好基础。本章要点计算机应用类型Figure1.1Thenumberofdistinctprocessorssoldbetween1998and2002按应用分为：台式机、服务器、嵌入式计算机不同对象观察到的计算机硬件系统专业用户观察到的计算机硬件系统硬件的发展ENIAC的特点：采用十进制20个10位的累加器用开关手动编程18,000个电子管重30吨占地170平方米耗电170KW5,000次/秒加法运算存储程序概念：美籍匈牙利数学家冯·诺依曼等人在1946年6月提出存储程序概念。计算机发展历程EDVAC冯·诺依曼设计的存储程序计算机1951年诞生。EDSAC事实上的第一台存储程序计算机1949年诞生。目前绝大多数计算机仍建立在存储程序概念的基础上，称冯·诺依曼型计算机。也出现了一些突破冯·诺依曼结构的计算机，统称非冯结构计算机，如：数据驱动的数据流计算机、需求驱动的归约计算机和模式匹配驱动的智能计算机等。计算机发展历程本章要点•Eachsystemisdifferent,butgenerallyhavesimilarparts:Musthave:Processor,Memory，Interfacetooutsideworld(I/O)中央处理器（CPU）：CPU=运算器+控制器主机：主机=中央处理器+主存储器外部设备：除去主机以外的硬件装置（如输入设备、输出设备、辅助存储器等）计算机的主要部件1.输入设备输入设备的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。常用的有键盘、鼠标、扫描仪等。2.输出设备输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。常用的有显示器、打印机、绘图仪等。主存储器：可由CPU直接访问，用来存放当前正在执行的程序和数据。4.运算器运算器是对信息进行处理和运算的部件，经常进行的运算是算术运算和逻辑运算，因此运算器的核心是算术逻辑运算部件ALU。运算器中有若干个寄存器（如累加寄存器、暂存器等）。5.控制器控制器是整个计算机的指挥中心。控制器中主要包括时序控制信号形成部件和一些专用的寄存器。计算机的总线结构（小、微型机典型结构）：将各大基本部件，按某种方式连接起来就构成了计算机的硬件系统。目前许多计算机（主要指小、微型计算机）的各大基本部件之间是用总线（Bus）连接起来的。总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。单总线结构大、中型机的典型结构大、中型计算机系统的设计目标更着重于系统功能的扩大与效率的提高。通道是承担I/O操作管理的主要部件，主机可以连接多个通道，每个通道可以接一台或几台设备控制器，每个设备控制器又可接一台或几台外部设备，这样整个系统就可以连接很多的外部设备。冯·诺伊曼结构冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置。使用冯·诺伊曼结构的中央处理器有很多。如Intel公司的80X86、ARM公司的ARM7、MIPS公司的MIPS等都采用了冯·诺伊曼结构。哈佛结构哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。CPU首先到指令存储器中读取指令内容，译码后得到数据地址，再到相应的数据存储器中读取数据，并进行下一步的操作（通常是执行）。哈佛结构的处理器通常具有较高的执行效率。其指令和数据分开组织和存储的，执行时可以预先读取下一条指令。目前使用哈佛结构的中央处理器也有很多，如MOTOROLA公司的MC68系列、Zilog公司的Z8系列和ARM公司的ARM9、ARM10和ARM11等。计算机的软件BelowYourProgram计算机的层次结构Whatare“MachineStructures”?例如：将编制好的程序放在主存中，由控制器控制逐条取出指令执行，以计算a+b-c=?为例加以说明。设a、b、c为已知的3个数，分别存放在主存的5━7号单元中，结果将存放在主存的8号单元8.掺杂：从硅片上已曝露的区域开始，首先倒入一种化学离子混合液。这一工艺改变掺杂区的导电方式，使得每个晶体管可以通、断、或携带数据。将此工艺一次又一次地重复，以制成该微处理器的许多层。不同层可通过过孔联接起来。9.完工的晶体管：接入自