Ⅰ 計算機系統概論的 論文
計算機系統概論
主要內容:
計算機的設計思想(存儲程序與程序控制)
計算機的硬體組成
計算機的層次結構(在不同人眼中的計算機)
計算機的工作過程
一,什麼是計算機
計算機不同於一般的電子設備,它是由硬體,軟體組成的復雜的自動化設備,是能夠自動,高速,准確地對信息進行加工,處理,存儲的電子設備.
計算機與一般的電子設備的最大區別:不僅有硬體,同時還有軟體.
二,計算機的分類
計算機從總體上分為:
模擬計算機
數字計算機 (電腦)
計算機從用途上分為:
專用機
通用機
數字計算機按性能進一步分為:
巨型機,大型機,中型機,小型機,微型機,單片機.
主要區別在於體積,功耗,性能指標,存儲容量,指令系統,機器價格.
不同數字計算機的差別
三,計算機的應用
科學計算
自動控制
測量與測試
信息處理
教育和衛生
家用電器
人工智慧
四,計算機的設計思想
計算機如此神奇,那它到底是如何工作的 又是怎麼構成的
世界上第一台電子數字計算機是1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學誕生的ENIAC.
世界上第一台計算機ENIAC
ENIAC的特點:
採用十進制
20 個10位的累加器
用開關手動編程
18,000個電子管
重30 噸
佔地170平方米
耗電140 KW
5,000次/秒加法運算
在今天看來,ENIAC並不完善,但它的誕生是具有里程碑意義的.
馮·諾依曼型計算機
在研製ENIAC的同時,以美籍匈牙利數學家馮·諾依曼為首的研製小組提出了"存儲程序,程序控制"的計算機設計思想,體現該設計思想的計算機EDVAC在1951年問世.
馮·諾依曼的存儲程序控制概念概括起來為:
計算機硬體應由運算器,控制器,存儲器,輸入設備和輸出設備五大基本部件組成.
計算機內部採用二進制來表示指令和數據.
將編好的程序和原始數據事先存入存儲器中,然後啟動計算機工作.這一點最為重要,即存儲程序控制的思想.
目前絕大多數計算機仍然建立在存儲程序,程序控制概念的基礎上,稱為馮·諾依曼型計算機.
五,信息的數字化表示
數字代碼可以表示信息
用數字代碼表示數值型數據
用數字代碼表示指令
用數字代碼表示圖像
數字信號可以表示數字代碼
電平的高低 :高表示1,低表示0
脈沖的有無 :有表示1,無表示0
——信息可以數字化表示,可以用1,0表示
六,存儲程序的工作方式
根據求解問題事先編製程序
將程序存入計算機中
啟動計算機自動執行程序
——體現了用計算機求解問題的過程
七,計算機的硬體組成
存儲器
運算器
控制器
主存儲器
輸入設備
輸出設備
輔助存儲器
CPU
控制
數據
地址/指令
主機
外設
1,運算器
運算器的功能是執行算術運算,邏輯運算以及數據轉換.
通常採用二進制數進行運算,1和0可以用電壓的高和低,脈沖的有和無來表示 .
二進制數的運算規則簡單,容易用電子線路來實現,可靠性高.
2,控制器
控制器的作用是協調計算機各部件自動地進行工作.具體講,從內存中取出解題步驟(指令),加以分析後執行某種操作.
指令的作用是告訴控制器做什麼操作,數從哪裡來,結果到哪裡去.指令由兩大部分構成:
指令用二進製表示,並預先存放在存儲器中,稱為存儲程序.
控制器依據存儲的程序來控制計算機完成計算任務,稱為程序控制.
存儲程序,程序控制是馮·諾依曼型計算機的重要設計思想.
操作碼
地址碼
3,存儲器
存儲器的功能是用來存放程序和數據.
存儲器由半導體器件構成,一個觸發器表示1位二進制,16位需要16個觸發器.
保存一個數的所有觸發器合起來稱為一個存儲單元 .每個單元都有編號,這個編號叫地址.
存儲器的所有存儲單元的總數稱為存儲容量,一般用KB,MB,GB表示.存儲容量越大,表示能記憶的信息越多.
4,輸入設備
輸入設備的任務是把編好的程序和原始數據送到計算機中去,並把它們轉換成計算機能識別,能接受的信息形式 .
輸入設備的種類非常多,比如滑鼠,鍵盤,掃描儀等是輸入設備.
5,輸出設備
輸出設備的任務是把計算機的處理結果以人或者其它設備能接受的形式送出計算機 .
輸出設備的種類也非常多,比如顯示器,列印機等是輸出設備.
CPU,主機,外設
中央處理器CPU:
CPU = 運算器 + 控制器
計算機主機:
主機 = 中央處理器 + 主存儲器
外部設備:
主機以外的硬體裝置
八,計算機匯流排結構
匯流排是一組能夠為多個功能部件分時共享的信息傳輸的公共通路,是構成計算機系統的互連機構
匯流排的特點:分時,共享
單匯流排是匯流排結構中的一種,單匯流排並不是一根信號線,內含地址匯流排,數據匯流排,控制匯流排.
系統匯流排
介面
介面
外設
外設
…
CPU
主存儲器
九,計算機的軟體
軟體分為兩大類:
系統軟體
應用軟體.
系統軟體分為四類:
服務性程序
語言類程序
操作系統
資料庫管理系統
應用軟體舉例:
工程設計程序
數據處理程序
自動控製程序
企業管理程序
情報檢索程序
科學計算程序等.
軟體的發展
機器語言
匯編語言
演算法語言
操作系統
資料庫管理系統
匯編程序
這算什麼,
我來翻譯
解釋程序/編譯程序
這也沒什麼,我
們來解釋/翻譯
100101110
001100101
110000110
……
十,計算機系統的層次結構
計算機不能簡單地認為是一種電子設備,它是一個十分復雜的由硬體,軟體結合而成的整體.
在不同的觀測者面前,計算機是一個不完全一樣的電子設備.
一般用戶觀察到的計算機
專業用戶觀察到的計算機
計算機設計者觀察到的計算機
計算機的層次結構
計算機通常被認為由6個不同的級組成:
第六級
應用語言級
第五級
高級語言級
第四級
匯編語言級
第三級
操作系統級
第二級
一般機器級
第一級
微程序級
為滿足某種用途而專門設計,其語言是各種面向問題的應用語言.用戶看到的是能解決某些專門問題的智能機器.
高級語言級是為方便用戶編寫應用程序而設置的,由各種高級語言編譯程序支持,面向程序員.
提供一種符號語言即匯編語言,以減少程序編寫復雜性,並由匯編程序翻譯成機器語言,這一級由匯編程序支持.
由操作系統實現.它要直接管理傳統機器的軟硬體資源,是傳統機器的延伸;同時要對整個系統的任務進行調度.
機器語言是該機的指令集,機器語言程序可由微程序解釋,即由微程序解釋機器指令系統.這一級是軟硬體的分界面.
微指令編寫的微程序直接由硬體執行,微程序被固化於只讀存儲器ROM中,常稱為"固件".1,2級面向機器設計者
虛擬機
物理機
軟體和硬體的邏輯等價性
硬體是計算機系統存在的基礎,軟體則是計算機系統運行的靈活.
任何操作既可以由硬體來實現,又可以由軟體實現;任何指令的執行可由軟體來完成,也可以由硬體來完成.這就是軟體和硬體的邏輯等價性.
第一級和第二級的邊界正在向第三級乃至更高級擴展.軟體有固化的趨勢,固化了的程序稱為固件.
計算機執行程序的過程
將編制好的程序放在主存中,由控制器控制逐條取出指令執行.以單累加寄存器結構的運算器為例,計算a+b-c=
計算機的技術指標
機器字長:能直接處理的二進制信息的位數.字長標志著精度,字長越長,精度越高.
主 頻:CPU的時鍾頻率.一般情況下,時鍾頻率越高,運算速度越快.
匯流排寬度:數據匯流排一次能並行傳輸信息的位數.一般指外部數據匯流排的寬度.
存儲容量:系統能存儲的二進制字的總數,單位:KB,MB,GB,TB,PB.
運算速度:每秒能執行多少條指令,以百萬條指令/每秒為單位.
十一,計算機的過去和未來
世界上第一台電子數字計算機是1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學誕生的ENIAC.從今天的眼光來看,這台計算機功耗大又不完善,但卻是科學史上一次劃時代的創新,它奠定了電子計算機的基礎.自從這台計算機問世以來,計算機大致經歷了五個階段的變化.
計算機的過去
第一代:1946年開始的電子管計算機.
第二代:1958年開始的晶體管計算機.
第三代:1965年開始的中小規模集成電路計算機.
第四代:1971開始大規模和超大規模集成電路計算機.
第五代:1986年開始的巨大規模集成電路計算機.
從1946年計算機誕生以來,大約每五年運算速度提高10倍,可靠性提高10倍,成本降低10倍,體積縮小10倍.60年來計算機的發展過程,是在馮·諾依曼型計算機結構的基礎上,緊緊圍繞如何提高速度,擴大存儲容量,降低成本,提高系統可靠性和使用的方便性為目的,不斷採用新器件和研製新軟體的過程.
計算機的未來
微型計算機將向更微型化,網路化,高性能,多用途的方向發展."小的更小".
巨型計算機向更巨型化,超高速,並行處理,智能化的方向發展."大的更大".
進入以通訊為中心的體系結構,計算機就是網路.
Ⅱ 觸發器是否可作為存儲單元
在實際的數字系統中往往包含大量的存儲單元，而且經常要求他們在同一時刻同步動作，為達到這個目的，在每個存儲單元電路上引入一個時鍾脈沖（CLK）作為控制信號，只有當CLK到來時電路才被「觸發」而動作，並根據輸入信號改變輸出狀態。把這種在時鍾信號觸發時才能動作的存儲單元電路稱為觸發器，以區別沒有時鍾信號控制的鎖存器。
Ⅲ N個觸發器可以構成能寄存多少位二進制數碼的寄存器
答案是n個，能表示的最大值是的2的n次方個。
一個觸發器相當於一個二進制存儲器，n個可構成2n（n在頭上）位二進制寄存器。
與非門組成的RS鎖存器平時就是置高電平，因此是反變數輸入，也就是低電平使能，Sd和Rd稱為置1和置0輸入端，而或非門的RS鎖存器平時就是低電平，因此就是原變數輸入，正常的高電平使能，Sd'和Rd'稱為（Q的）置1和置0輸入端。
(3)16個觸發器稱為一個存儲單元擴展閱讀：
觸發器也可用於強制引用完整性，以便在多個表中添加、更新或刪除行時，保留在這些表之間所定義的關系。然而，強制引用完整性的最好方法是在相關表中定義主鍵和外鍵約束。如果使用資料庫關系圖，則可以在表之間創建關系以自動創建外鍵約束。
寄存器：在實際的數字系統中，通常把能夠用來存儲一組二進制代碼的同步時序邏輯電路稱為寄存器。由於觸發器內有記憶功能，因此利用觸發器可以方便地構成寄存器。由於一個觸發器能夠存儲一位二進制碼，所以把n個觸發器的時鍾埠連接起來就能構成一個存儲n位二進制碼的寄存器。
Ⅳ 觸發器有2個穩態,存儲16位二進制信息要_______ 個觸發器。
答案：16
二進制每一位有0、1兩種狀態，觸發器有兩個穩態，可以分別表示0、1，一個觸發器作為一個二進制存儲單元，可以表示一個二進制位。
所以，16位二進制，需要16個觸發器。
Ⅳ 觸發器 寄存器 存儲器的關系
觸發器是計算機記憶裝置的基本單元，一個觸發器能存儲一位二進制代碼也為一個一位寄存器，多個觸發器就可以組成一個多位寄存器，而一個寄存器為一個存儲單元，多個寄存器組成一個存儲器。
希望採納(*^__^*) 嘻嘻……
Ⅵ 計算機存儲器中一個存儲單元是幾位二進制
查詢其他資料
存儲器：
目前採用半導體觸發器開當擔此任務。通常，在存儲器中保存一個數的16個觸發器稱為一個存儲單元，存儲器是由許多存儲單元組成的。每個存儲單元都有編號，稱為地址。但是半導體容量有限，32位字長cpu只支持4G內存，64位支持128G內存，而且不能斷電，因此需要外存儲器，比如磁碟，這叫外存儲器，而相應的半導體存儲器就稱為內存儲器。簡稱內存。
作者：莫那一魯道
鏈接：https://www.jianshu.com/p/f90ffb50fce2
來源：簡書
根據作者的意思推斷，這里的存儲器指的是內存，應該是跟磁碟存儲的存儲單元大小不同。
（補充，引用中64位支持128G內存，應該說的是系統支持，win7 64位系統）
Ⅶ 什麼時jk觸發器的空翻現象,解決的辦法是什麼
對於TTL 與非門的閑置輸入端可接 ，TTL 或非門不使用的閑置輸入端應接 。
3、格雷碼的特點是任意兩組相鄰代碼之間有 位不同。
4、在下列JK 觸發器、RS 觸發器、D 觸發器 和T 觸發器四種觸發器中，同時具有保持、置1、置0和翻轉功能的觸發器是 。
5、OC 門可以實現 功能，CMOS 門電路中的 門也可以實現該功能。
6、一隻四輸入端與非門，使其輸出為0的輸入變數取值組合有 種。
7、常見的組合邏輯電路有編碼器 、 和 。
8、邏輯函數BD AC AB F ++=的反函數為 ，對偶函數為 。
9、一個同步時序邏輯電路可以用 、 、 三組函數表達式描述。
10、加法器的進位方式有 和 兩種。
11、16選1的 數據選擇器有 個地址輸入端。
12、存儲器的種類包括 和 。
13、在時鍾脈沖CP 作用下， 具有 和 功能的觸發器稱為T 觸發器，其特性方程為 。
14、三態門輸出的三種狀態分別為： 、 和 。
15、用4個觸發器可以存儲 位二進制數。
16、邏輯電路中，高電平用1表示，低電平用0表示，則成為 邏輯。
17、把JK 觸發器改成T 觸發器的方法是 。
18、組合邏輯電路是指電路的輸出僅由當前的 決定。
19、5個地址輸入端解碼器，其解碼輸出信號最多應有 個。
20、輸入信號的同時跳變引起輸出端產生尖峰脈沖的現象叫做 。
21、一個ROM 有10根地址線，8根數據輸出線，ROM 共有 個存儲單元。
22、N 個觸發器組成的計數器最多可以組成 進制的計數器。
23、基本RS 觸發器的約束條件是 。
24、邏輯代數中3種基本運算是 、 和 。
25、邏輯代數中三個基本運算規則 、 和 。
26、如果對鍵盤上108個符號進行二進制編碼，則至少要 位二進制數碼。
27、將一個包含有32768個基本存儲單元的存儲電路設計16位為一個位元組的ROM 。該ROM 有 根地址線，有 根數據輸出線。
28、74LS138是3線—8線解碼器，解碼輸出低電平有效，若輸入為A 2A 1A 0=110時，輸出76543210''''''''Y Y Y Y Y Y Y Y Y1= 。
29、兩片中規模集成電路10進制計數器串聯後，最大計數容量為 位。
30、在Y=AB+CD 的真值表中，Y=1的狀態有 個。
31、設ROM 地址為A 0-A 7，輸出為D 0-D 3，則ROM 的容量為 。
32、在Y=A(A ⊕B)的結果是 。
33、2014個1異或運算後的結果是 。
34、64選1的數據選擇器，它的選擇控制端有 個。
35、一片64K ×8存儲容量的只讀存儲器ROM ，有 條地址線， 條數據線。
36、（22）16=（ ）10=（ ）BCD 碼。
37、若兩個邏輯函數相等，則它們的 必然相同。
38、一個8選1的多路選擇器（數據選擇器），應具有 個選擇輸入端（地址輸入端）， 個數據輸入端。
39、同步D 觸發器（D 鎖存器）在CP=1時，觸發器Q 應跟隨 狀態，而在CP=0時，觸發器狀態 。