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计算机组成原理computer organization principle
顾 浩 赵宝华
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第1章 计算机系统概论
本章要点
本章主要介绍计算机系统基本部件的功能与结构，同时介绍了计算机的层次结构，通过本章的学****读者对计算机系统应有一个整体的概念。
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第1章 计算机系统概论
1．1 计算机系统简介
1．2 图灵机（了解）
1．3 计算机的基本组成
1．4 计算机的主要性能指标
小结
****题
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计算机系统简介 计算机的硬件和软件的概念
计算机是由硬件和软件两大部分组成,能按照事先存储的程序,自动、高
速地对数据进行输入、处理、输出和存储的高度自动化的电子设备。
硬件（Hardware）
是计算机系统中的
实体部分，由电子的、
磁性的、机械的、光
的元器件组成，包括
运算器、控制器、存
储器、输入设备和输
出设备五大部分组成。
软件（software）
是指在计算机硬件上运
行的各种程序和有关文
档的总称，含系统软件、
应用软件和工具软件三大类。
计算机
系统
硬件
软件
互补
程序
文档
+
系统软件
语言处理
程序
操作系统
工具软件
应用软件
文字处理
数据处理
计算机辅助软件
……
计算机系统的软件分类
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计算机系统的层次结构
1．虚拟机（Virtual Machine）的概念
应用语言虚拟机M5（应用语言）用应用语言编写
的应用语言程序经应用程序包翻译成高级语言
高级语言虚拟机M4（高级语言）高级语言程序经编译程序翻译成汇编语言（或某中间语言程序或机器语言程序）
汇编语言虚拟机M3（汇编语言）汇编语言程序经汇编程序翻译成机器语言程序
操作系统虚拟机M2(作业控制语言)
由机器语言程序解释操作系统命令
传统机器M1（机器语言）由
微程序解释机器指令
微程序机器M0（微指令）
由硬件直接执行
虚拟机是一个抽象的计算机，
它由软件实现，并与实际机器
一样，都具有一个指令集并可
使用不同的存储区域。如，一
台机器上配有C语言和Pascal
语言的编译程序，对C语言的
用户来讲，这台机器就是以C
语言为机器语言的虚拟机，对
Pascal语言的用户来讲，这台
机器就是以Pascal语言为机器
语言的虚拟机。
计算机系统的层次结构图
本书的讨论
范围
翻译(应用软件包)
翻译(编译程序)
翻译(汇编程序)
部分解释(操作系统)
解释
硬件直接执行
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从语言的角度来划分计算机系统的层次结构，那么虚拟机可分成如图1-2所示的操作系统虚拟机、汇编语言虚拟机、高级语言虚拟机和应用程序虚拟机等层次。
虚拟机概念的引入，推动了计算机体系结构的发展。由于从各层次的虚拟机可方便地识别相应层次的计算机语言，从而摆脱了这些语言必须在同一台机器上执行的情况，为日后的多处理机系统、分布式处理系统、计算机网络、并行计算机系统等新颖计算机体系结构的出现夯实了基础。
本书讨论的范围
仅局限于传统机器M1和
微程序机器M0的组成原理
和设计思想。
广义语言
解释器
作用对象
控制信息
状态信息
虚拟计算机
观察者
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计算机体系结构与计算机组成
（Computer Architecture）
计算机体系结构是程序员看得见的计算机的属性，即概
念性的结构与功能特性。通常指用机器语言编程的程
序员（也包括汇编语言程序设计者和汇编程序设计者）
所看到的传统机器的属性，包括指令系统、数据类型、
存储器寻址技术、I/O机理等，大多属于抽象的属性。
（Computer Organization）
是计算机体系结构的逻辑实现，即指如何实现计算机体
系结构所体现的属性，它包含了对许多程序员来说是透
明的（即程序员是不知道的）硬件细节，它包括硬件部
件的构造及如何连接这些组件组成一个计算机系统。
注:在计算机中, 客观存在的事物或属性
从某个角度看不到, 就叫”透明”。
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计算机体系结构与计算机组成

许多计算机制造商向你提出一系列体系结构相同
的计算机，而它们的组成却有相当大的区别，即
使是同一系列不同型号的机器，其价格和性能也
是有极大差异的。
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