第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)

1、掌握掌握熟練操作熟練操作理解理解了解了解硬件系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)圖;微機(jī)系統(tǒng)五大組成部分及功能;計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)語言的概念，系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件的概念，操作系統(tǒng)、匯編程序、編譯程序和解釋程序的功能 5000 5000次加法次加法/ /秒秒 體重體重3030噸噸 占地占地170m170m2 2 18800 18800只電子管只電子管 15001500個(gè)繼電器個(gè)繼電器 功率功率150KW150KW 字長(zhǎng)字長(zhǎng)1212位位ENIAC第一代第一代（19461953）電子管電子管5千千4萬萬(次次/秒秒)第二代第二代（19541963）晶體管晶體管幾十萬幾十萬百萬百萬(次次/秒秒)第四代第四代（1971）大大

2、/超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路幾億幾億幾百幾百億億(次次/秒秒)第三代第三代（19641970）中小集成電路中小集成電路幾千萬幾千萬幾百億幾百億(次次/秒秒) n。“天河一號(hào)”為我國(guó)首臺(tái)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)?！疤旌右惶?hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)使用中國(guó)芯片 1206萬億次每秒，這個(gè)速度意味著，如果用“天河一號(hào)”計(jì)算一秒，則相當(dāng)于全國(guó)13億人連續(xù)計(jì)算88年。n如果用“天河一號(hào)”計(jì)算一天，一臺(tái)當(dāng)前主流微機(jī)得算160年n?！疤旌右惶?hào)天河一號(hào)”的的存儲(chǔ)量，則相當(dāng)于4個(gè)國(guó)家圖書館藏書量之和。 2010年，國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)在“天河一號(hào)”的基礎(chǔ)上，對(duì)加速節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了擴(kuò)充與升級(jí)，新的“天河一號(hào)A”系統(tǒng)已經(jīng)完成了安裝部署，其

3、實(shí)測(cè)運(yùn)算能力從上一代的每秒563.1萬億次倍增至2507萬億次。 2010年11月14日，國(guó)際TOP500組織在網(wǎng)站上公布了最新全球超級(jí)計(jì)算機(jī)前500強(qiáng)排行榜，中國(guó)首臺(tái)千萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“天河一號(hào)”雄居第一。 日本理化學(xué)研究所與富士通共同研發(fā)中的超級(jí)計(jì)算機(jī)“京”以每秒8612萬億次的運(yùn)算速度在2011年全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排名中位列第一。 “京京” 采用了采用了68544顆顆SPARC64 VIIIfx處理器，主頻處理器，主頻2.0GHz，每顆八個(gè)，每顆八個(gè)核心，總計(jì)核心，總計(jì)548352個(gè)個(gè)核心，幾乎是其它超核心，幾乎是其它超級(jí)計(jì)算機(jī)的兩倍，而級(jí)計(jì)算機(jī)的兩倍，而且不同于且不同于中國(guó)天河

4、一中國(guó)天河一號(hào)號(hào)A，它沒有采用，它沒有采用GPU加速。加速。晶晶體體管管數(shù)數(shù)目目4004奔騰奔騰4420,000,0002,3000.18微米芯片微米芯片0.13微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片晶晶體體管管數(shù)數(shù)單單位位時(shí)時(shí)間間執(zhí)執(zhí)行行的的指指令令數(shù)數(shù)百萬條百萬條/每秒每秒每每1818個(gè)月芯片能力增長(zhǎng)一倍個(gè)月芯片能力增長(zhǎng)一倍。計(jì)算機(jī)類型超級(jí)計(jì)算機(jī)： 如世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)大型集群計(jì)算機(jī)：如浪潮天梭TS10000大型服務(wù)器等： 如IBM公司eServer z990PC： 如Pentium 4桌面微機(jī)蘋果機(jī)： 如蘋果Power PC G5筆計(jì)本： 如迅馳2代筆記本PC服務(wù)器：如HP ProLi

5、ant ML150 G2平板機(jī)： 如東芝dynabookR10掌上電腦： 如惠普iPAQ h6315 Pocket PC工業(yè)控制PC：如西門子SIMATIC IL43工控機(jī) 單片機(jī)： 如80C51系列單片機(jī)POS機(jī)： 如電子收款機(jī)系統(tǒng)ATM機(jī)： 如自動(dòng)柜員機(jī)其他控制： 測(cè)量、管理、應(yīng)用系統(tǒng) 微微 處處 理理 器器 CPUCPU 主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器外存接口外存接口I/O接口接口其他其他I/OI/O口口各種外設(shè)各種外設(shè)鍵盤鍵盤、顯顯示器等示器等軟軟、硬盤硬盤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器地址總線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線控制總線IBM PC/XTIBM PC/XT采用采用ISAISA系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)，將所有設(shè)備掛接在一

6、條，將所有設(shè)備掛接在一條ISAISA總線上?？偩€上。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：易造成系統(tǒng)瓶頸缺點(diǎn)：易造成系統(tǒng)瓶頸 400MHz 帶寬 3.2GB/s 系統(tǒng)總線 存儲(chǔ)器接口 DMA 33/66/100 IDE 接口 133MB/s PCI 總線 CPU Pentium 4 I82850 芯片 （北橋芯片） Dual Channel RDRAM 帶寬 3.2GB/s AGP 4X 1GB/s LAN ICH2 I82801BA （南橋芯片） USB 6 Channel Audio CMOS RAM/BIOS 運(yùn)算器運(yùn)算器 (ALU) 中央處理器中央處理器 (CPU) 主機(jī)主機(jī) 控制器控制

7、器 (TRU) 內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器 (RAM、 ROM ) 硬件硬件 外部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器 硬盤、軟盤、光盤硬盤、軟盤、光盤 ) 系統(tǒng)系統(tǒng) 輸入設(shè)備輸入設(shè)備鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀) 外部設(shè)備外部設(shè)備- 輸出設(shè)備輸出設(shè)備顯示器、打印機(jī)、繪圖儀顯示器、打印機(jī)、繪圖儀) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) - 其它設(shè)備其它設(shè)備電源等電源等 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(DOS、 Windows、 UNIX) 系統(tǒng)軟系統(tǒng)軟件件 編譯系統(tǒng)編譯系統(tǒng) 軟件軟件 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 系統(tǒng)系統(tǒng) 系統(tǒng)服務(wù)系統(tǒng)服務(wù)程序程序 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 專用應(yīng)用軟件專用應(yīng)用軟件 通用應(yīng)用軟件通用應(yīng)用軟件 ()()LGA封裝的封

8、裝的Pentium 4 CPU芯片外觀形狀芯片外觀形狀 Pentium 4CPU 內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 主要區(qū)別：主頻和緩存主要區(qū)別：主頻和緩存縮水了！縮水了！推薦品牌推薦品牌:華碩、微星、技嘉華碩、微星、技嘉CPU插座插座PCI Express插槽插槽PCI 插槽插槽內(nèi)存條插糟內(nèi)存條插糟北橋芯片北橋芯片決定主板性能的決定主板性能的指標(biāo)有：芯片組指標(biāo)有：芯片組、總線結(jié)構(gòu)、擴(kuò)、總線結(jié)構(gòu)、擴(kuò)展槽展槽南橋芯片南橋芯片 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM存儲(chǔ)器內(nèi)內(nèi)存存/ /主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器 光盤存儲(chǔ)器外存外存/ /輔輔助存儲(chǔ)器助存儲(chǔ)器 磁盤存儲(chǔ)器：硬盤、軟盤只讀存儲(chǔ)器 ROM靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM優(yōu)

9、盤推薦品牌：金士頓、威剛、三星、現(xiàn)代推薦品牌：金士頓、威剛、三星、現(xiàn)代內(nèi)存條內(nèi)存條硬盤片硬盤片讀寫讀寫 磁頭磁頭柱柱 面面 磁磁 道道 扇扇 區(qū)區(qū)磁盤總?cè)萘看疟P總?cè)萘? = 磁盤數(shù)磁盤數(shù)x x扇區(qū)數(shù)扇區(qū)數(shù)x x磁面數(shù)磁面數(shù)x x扇區(qū)字節(jié)數(shù)扇區(qū)字節(jié)數(shù) n速度速度n容量容量慢慢快快大大小小n各種存儲(chǔ)器特點(diǎn)比較各種存儲(chǔ)器特點(diǎn)比較主機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換的輸入輸出接口。分類：串口，分類：串口，RS232RS232；并口；并口， LPTLPT接口接口輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備 字長(zhǎng)字長(zhǎng)：計(jì)算機(jī)一次可并行處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù) （分32位、64位等幾種字長(zhǎng)） 主（內(nèi)）存貯器的容量主（內(nèi)）存貯器的容量：128MB/256MB/512MB/1GB等 運(yùn)算速度（或時(shí)鐘頻率）運(yùn)算速度（或時(shí)鐘頻率）MIPSMIPS（每秒百萬條指令）（每秒百萬條指令） 主頻，即主時(shí)鐘頻率。 80486：33MHZ66MHZ之間 Pentium 4：2.4GHZ 頻率越高，速度越快。 外部設(shè)備配置外部設(shè)備配置n性能指標(biāo)性