Ⅰ 计算机系统概论的 论文
计算机系统概论
主要内容:
计算机的设计思想(存储程序与程序控制)
计算机的硬件组成
计算机的层次结构(在不同人眼中的计算机)
计算机的工作过程
一,什么是计算机
计算机不同于一般的电子设备,它是由硬件,软件组成的复杂的自动化设备,是能够自动,高速,准确地对信息进行加工,处理,存储的电子设备.
计算机与一般的电子设备的最大区别:不仅有硬件,同时还有软件.
二,计算机的分类
计算机从总体上分为:
模拟计算机
数字计算机 (电脑)
计算机从用途上分为:
专用机
通用机
数字计算机按性能进一步分为:
巨型机,大型机,中型机,小型机,微型机,单片机.
主要区别在于体积,功耗,性能指标,存储容量,指令系统,机器价格.
不同数字计算机的差别
三,计算机的应用
科学计算
自动控制
测量与测试
信息处理
教育和卫生
家用电器
人工智能
四,计算机的设计思想
计算机如此神奇,那它到底是如何工作的 又是怎么构成的
世界上第一台电子数字计算机是1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学诞生的ENIAC.
世界上第一台计算机ENIAC
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140 KW
5,000次/秒加法运算
在今天看来,ENIAC并不完善,但它的诞生是具有里程碑意义的.
冯·诺依曼型计算机
在研制ENIAC的同时,以美籍匈牙利数学家冯·诺依曼为首的研制小组提出了"存储程序,程序控制"的计算机设计思想,体现该设计思想的计算机EDVAC在1951年问世.
冯·诺依曼的存储程序控制概念概括起来为:
计算机硬件应由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备五大基本部件组成.
计算机内部采用二进制来表示指令和数据.
将编好的程序和原始数据事先存入存储器中,然后启动计算机工作.这一点最为重要,即存储程序控制的思想.
目前绝大多数计算机仍然建立在存储程序,程序控制概念的基础上,称为冯·诺依曼型计算机.
五,信息的数字化表示
数字代码可以表示信息
用数字代码表示数值型数据
用数字代码表示指令
用数字代码表示图像
数字信号可以表示数字代码
电平的高低 :高表示1,低表示0
脉冲的有无 :有表示1,无表示0
——信息可以数字化表示,可以用1,0表示
六,存储程序的工作方式
根据求解问题事先编制程序
将程序存入计算机中
启动计算机自动执行程序
——体现了用计算机求解问题的过程
七,计算机的硬件组成
存储器
运算器
控制器
主存储器
输入设备
输出设备
辅助存储器
CPU
控制
数据
地址/指令
主机
外设
1,运算器
运算器的功能是执行算术运算,逻辑运算以及数据转换.
通常采用二进制数进行运算,1和0可以用电压的高和低,脉冲的有和无来表示 .
二进制数的运算规则简单,容易用电子线路来实现,可靠性高.
2,控制器
控制器的作用是协调计算机各部件自动地进行工作.具体讲,从内存中取出解题步骤(指令),加以分析后执行某种操作.
指令的作用是告诉控制器做什么操作,数从哪里来,结果到哪里去.指令由两大部分构成:
指令用二进制表示,并预先存放在存储器中,称为存储程序.
控制器依据存储的程序来控制计算机完成计算任务,称为程序控制.
存储程序,程序控制是冯·诺依曼型计算机的重要设计思想.
操作码
地址码
3,存储器
存储器的功能是用来存放程序和数据.
存储器由半导体器件构成,一个触发器表示1位二进制,16位需要16个触发器.
保存一个数的所有触发器合起来称为一个存储单元 .每个单元都有编号,这个编号叫地址.
存储器的所有存储单元的总数称为存储容量,一般用KB,MB,GB表示.存储容量越大,表示能记忆的信息越多.
4,输入设备
输入设备的任务是把编好的程序和原始数据送到计算机中去,并把它们转换成计算机能识别,能接受的信息形式 .
输入设备的种类非常多,比如鼠标,键盘,扫描仪等是输入设备.
5,输出设备
输出设备的任务是把计算机的处理结果以人或者其它设备能接受的形式送出计算机 .
输出设备的种类也非常多,比如显示器,打印机等是输出设备.
CPU,主机,外设
中央处理器CPU:
CPU = 运算器 + 控制器
计算机主机:
主机 = 中央处理器 + 主存储器
外部设备:
主机以外的硬件装置
八,计算机总线结构
总线是一组能够为多个功能部件分时共享的信息传输的公共通路,是构成计算机系统的互连机构
总线的特点:分时,共享
单总线是总线结构中的一种,单总线并不是一根信号线,内含地址总线,数据总线,控制总线.
系统总线
接口
接口
外设
外设
…
CPU
主存储器
九,计算机的软件
软件分为两大类:
系统软件
应用软件.
系统软件分为四类:
服务性程序
语言类程序
操作系统
数据库管理系统
应用软件举例:
工程设计程序
数据处理程序
自动控制程序
企业管理程序
情报检索程序
科学计算程序等.
软件的发展
机器语言
汇编语言
算法语言
操作系统
数据库管理系统
汇编程序
这算什么,
我来翻译
解释程序/编译程序
这也没什么,我
们来解释/翻译
100101110
001100101
110000110
……
十,计算机系统的层次结构
计算机不能简单地认为是一种电子设备,它是一个十分复杂的由硬件,软件结合而成的整体.
在不同的观测者面前,计算机是一个不完全一样的电子设备.
一般用户观察到的计算机
专业用户观察到的计算机
计算机设计者观察到的计算机
计算机的层次结构
计算机通常被认为由6个不同的级组成:
第六级
应用语言级
第五级
高级语言级
第四级
汇编语言级
第三级
操作系统级
第二级
一般机器级
第一级
微程序级
为满足某种用途而专门设计,其语言是各种面向问题的应用语言.用户看到的是能解决某些专门问题的智能机器.
高级语言级是为方便用户编写应用程序而设置的,由各种高级语言编译程序支持,面向程序员.
提供一种符号语言即汇编语言,以减少程序编写复杂性,并由汇编程序翻译成机器语言,这一级由汇编程序支持.
由操作系统实现.它要直接管理传统机器的软硬件资源,是传统机器的延伸;同时要对整个系统的任务进行调度.
机器语言是该机的指令集,机器语言程序可由微程序解释,即由微程序解释机器指令系统.这一级是软硬件的分界面.
微指令编写的微程序直接由硬件执行,微程序被固化于只读存储器ROM中,常称为"固件".1,2级面向机器设计者
虚拟机
物理机
软件和硬件的逻辑等价性
硬件是计算机系统存在的基础,软件则是计算机系统运行的灵活.
任何操作既可以由硬件来实现,又可以由软件实现;任何指令的执行可由软件来完成,也可以由硬件来完成.这就是软件和硬件的逻辑等价性.
第一级和第二级的边界正在向第三级乃至更高级扩展.软件有固化的趋势,固化了的程序称为固件.
计算机执行程序的过程
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.以单累加寄存器结构的运算器为例,计算a+b-c=
计算机的技术指标
机器字长:能直接处理的二进制信息的位数.字长标志着精度,字长越长,精度越高.
主 频:CPU的时钟频率.一般情况下,时钟频率越高,运算速度越快.
总线宽度:数据总线一次能并行传输信息的位数.一般指外部数据总线的宽度.
存储容量:系统能存储的二进制字的总数,单位:KB,MB,GB,TB,PB.
运算速度:每秒能执行多少条指令,以百万条指令/每秒为单位.
十一,计算机的过去和未来
世界上第一台电子数字计算机是1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学诞生的ENIAC.从今天的眼光来看,这台计算机功耗大又不完善,但却是科学史上一次划时代的创新,它奠定了电子计算机的基础.自从这台计算机问世以来,计算机大致经历了五个阶段的变化.
计算机的过去
第一代:1946年开始的电子管计算机.
第二代:1958年开始的晶体管计算机.
第三代:1965年开始的中小规模集成电路计算机.
第四代:1971开始大规模和超大规模集成电路计算机.
第五代:1986年开始的巨大规模集成电路计算机.
从1946年计算机诞生以来,大约每五年运算速度提高10倍,可靠性提高10倍,成本降低10倍,体积缩小10倍.60年来计算机的发展过程,是在冯·诺依曼型计算机结构的基础上,紧紧围绕如何提高速度,扩大存储容量,降低成本,提高系统可靠性和使用的方便性为目的,不断采用新器件和研制新软件的过程.
计算机的未来
微型计算机将向更微型化,网络化,高性能,多用途的方向发展."小的更小".
巨型计算机向更巨型化,超高速,并行处理,智能化的方向发展."大的更大".
进入以通讯为中心的体系结构,计算机就是网络.
Ⅱ 触发器是否可作为存储单元
在实际的数字系统中往往包含大量的存储单元，而且经常要求他们在同一时刻同步动作，为达到这个目的，在每个存储单元电路上引入一个时钟脉冲（CLK）作为控制信号，只有当CLK到来时电路才被“触发”而动作，并根据输入信号改变输出状态。把这种在时钟信号触发时才能动作的存储单元电路称为触发器，以区别没有时钟信号控制的锁存器。
Ⅲ N个触发器可以构成能寄存多少位二进制数码的寄存器
答案是n个，能表示的最大值是的2的n次方个。
一个触发器相当于一个二进制存储器，n个可构成2n（n在头上）位二进制寄存器。
与非门组成的RS锁存器平时就是置高电平，因此是反变量输入，也就是低电平使能，Sd和Rd称为置1和置0输入端，而或非门的RS锁存器平时就是低电平，因此就是原变量输入，正常的高电平使能，Sd'和Rd'称为（Q的）置1和置0输入端。
(3)16个触发器称为一个存储单元扩展阅读：
触发器也可用于强制引用完整性，以便在多个表中添加、更新或删除行时，保留在这些表之间所定义的关系。然而，强制引用完整性的最好方法是在相关表中定义主键和外键约束。如果使用数据库关系图，则可以在表之间创建关系以自动创建外键约束。
寄存器：在实际的数字系统中，通常把能够用来存储一组二进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器。由于触发器内有记忆功能，因此利用触发器可以方便地构成寄存器。由于一个触发器能够存储一位二进制码，所以把n个触发器的时钟端口连接起来就能构成一个存储n位二进制码的寄存器。
Ⅳ 触发器有2个稳态,存储16位二进制信息要_______ 个触发器。
答案：16
二进制每一位有0、1两种状态，触发器有两个稳态，可以分别表示0、1，一个触发器作为一个二进制存储单元，可以表示一个二进制位。
所以，16位二进制，需要16个触发器。
Ⅳ 触发器 寄存器 存储器的关系
触发器是计算机记忆装置的基本单元，一个触发器能存储一位二进制代码也为一个一位寄存器，多个触发器就可以组成一个多位寄存器，而一个寄存器为一个存储单元，多个寄存器组成一个存储器。
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Ⅵ 计算机存储器中一个存储单元是几位二进制
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存储器：
目前采用半导体触发器开当担此任务。通常，在存储器中保存一个数的16个触发器称为一个存储单元，存储器是由许多存储单元组成的。每个存储单元都有编号，称为地址。但是半导体容量有限，32位字长cpu只支持4G内存，64位支持128G内存，而且不能断电，因此需要外存储器，比如磁盘，这叫外存储器，而相应的半导体存储器就称为内存储器。简称内存。
作者：莫那一鲁道
链接：https://www.jianshu.com/p/f90ffb50fce2
来源：简书
根据作者的意思推断，这里的存储器指的是内存，应该是跟磁盘存储的存储单元大小不同。
（补充，引用中64位支持128G内存，应该说的是系统支持，win7 64位系统）
Ⅶ 什么时jk触发器的空翻现象,解决的办法是什么
对于TTL 与非门的闲置输入端可接 ，TTL 或非门不使用的闲置输入端应接 。
3、格雷码的特点是任意两组相邻代码之间有 位不同。
4、在下列JK 触发器、RS 触发器、D 触发器 和T 触发器四种触发器中，同时具有保持、置1、置0和翻转功能的触发器是 。
5、OC 门可以实现 功能，CMOS 门电路中的 门也可以实现该功能。
6、一只四输入端与非门，使其输出为0的输入变量取值组合有 种。
7、常见的组合逻辑电路有编码器 、 和 。
8、逻辑函数BD AC AB F ++=的反函数为 ，对偶函数为 。
9、一个同步时序逻辑电路可以用 、 、 三组函数表达式描述。
10、加法器的进位方式有 和 两种。
11、16选1的 数据选择器有 个地址输入端。
12、存储器的种类包括 和 。
13、在时钟脉冲CP 作用下， 具有 和 功能的触发器称为T 触发器，其特性方程为 。
14、三态门输出的三种状态分别为： 、 和 。
15、用4个触发器可以存储 位二进制数。
16、逻辑电路中，高电平用1表示，低电平用0表示，则成为 逻辑。
17、把JK 触发器改成T 触发器的方法是 。
18、组合逻辑电路是指电路的输出仅由当前的 决定。
19、5个地址输入端译码器，其译码输出信号最多应有 个。
20、输入信号的同时跳变引起输出端产生尖峰脉冲的现象叫做 。
21、一个ROM 有10根地址线，8根数据输出线，ROM 共有 个存储单元。
22、N 个触发器组成的计数器最多可以组成 进制的计数器。
23、基本RS 触发器的约束条件是 。
24、逻辑代数中3种基本运算是 、 和 。
25、逻辑代数中三个基本运算规则 、 和 。
26、如果对键盘上108个符号进行二进制编码，则至少要 位二进制数码。
27、将一个包含有32768个基本存储单元的存储电路设计16位为一个字节的ROM 。该ROM 有 根地址线，有 根数据输出线。
28、74LS138是3线—8线译码器，译码输出低电平有效，若输入为A 2A 1A 0=110时，输出76543210''''''''Y Y Y Y Y Y Y Y Y1= 。
29、两片中规模集成电路10进制计数器串联后，最大计数容量为 位。
30、在Y=AB+CD 的真值表中，Y=1的状态有 个。
31、设ROM 地址为A 0-A 7，输出为D 0-D 3，则ROM 的容量为 。
32、在Y=A(A ⊕B)的结果是 。
33、2014个1异或运算后的结果是 。
34、64选1的数据选择器，它的选择控制端有 个。
35、一片64K ×8存储容量的只读存储器ROM ，有 条地址线， 条数据线。
36、（22）16=（ ）10=（ ）BCD 码。
37、若两个逻辑函数相等，则它们的 必然相同。
38、一个8选1的多路选择器（数据选择器），应具有 个选择输入端（地址输入端）， 个数据输入端。
39、同步D 触发器（D 锁存器）在CP=1时，触发器Q 应跟随 状态，而在CP=0时，触发器状态 。