經(jīng)濟學復習策略

1、第第1 1篇篇 概論概論計算機與通信工程學院2第章 計算機系統(tǒng)概論1.1 計算機系統(tǒng)簡介計算機系統(tǒng)簡介1.4 本書結(jié)構(gòu)本書結(jié)構(gòu)1.3 計算機硬件的主要技術(shù)指標計算機硬件的主要技術(shù)指標1.2 計算機的基本組成計算機的基本組成計算機與通信工程學院31.1 計算機系統(tǒng)簡介由具有各類特殊功能由具有各類特殊功能的信息（程序）組成的信息（程序）組成1. 計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)計算機的實體，計算機的實體，如主機、外設(shè)等如主機、外設(shè)等一、一、 計算機的軟硬件概念計算機的軟硬件概念硬件硬件軟件軟件計算機與通信工程學院4按任務(wù)需要編制成的各種程序按任務(wù)需要編制成的各種程序用來管理整個計算機系統(tǒng)用

2、來管理整個計算機系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件語言處理程序語言處理程序操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)服務(wù)性程序服務(wù)性程序數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)軟件軟軟件件計算機與通信工程學院5計算機計算機高級語高級語言程序言程序目標目標程序程序結(jié)果結(jié)果翻譯翻譯運行運行2. 計算機的解題過程計算機的解題過程計算機與通信工程學院6二、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)二、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)高級語言高級語言虛擬機器虛擬機器 M3匯編語言匯編語言虛擬機器虛擬機器 M2操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)虛擬機器虛擬機器機器語言機器語言實際機器實際機器 M1微指令系統(tǒng)微指令系統(tǒng)微程序機器微程序機器 M0計算機與通信工程學院7用編譯程序翻譯

3、用編譯程序翻譯成匯編語言程序成匯編語言程序用匯編程序翻譯用匯編程序翻譯成機器語言程序成機器語言程序用機器語言解釋操作系統(tǒng)用機器語言解釋操作系統(tǒng)用微指令解釋機器指令用微指令解釋機器指令由硬件直接執(zhí)行微指令由硬件直接執(zhí)行微指令軟軟件件硬硬件件虛擬機器虛擬機器 M4虛擬機器虛擬機器 M3虛擬機器虛擬機器 M2實際機器實際機器 M1微程序機器微程序機器 M0計算機與通信工程學院8程序員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性程序員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性概念性的結(jié)構(gòu)與功能特性概念性的結(jié)構(gòu)與功能特性計算機計算機體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)計算機計算機組成組成實現(xiàn)計算機體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性實現(xiàn)計算機體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性有無乘法指令有

4、無乘法指令如何實現(xiàn)乘法指令如何實現(xiàn)乘法指令（指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)類型、尋址技術(shù)、（指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)類型、尋址技術(shù)、I/OI/O機理）機理）（具體指令的實現(xiàn)）（具體指令的實現(xiàn)）三、三、計算機體系結(jié)構(gòu)和計算機組成計算機體系結(jié)構(gòu)和計算機組成計算機與通信工程學院91.2 計算機的基本組成1. 計算機由五大部件組成計算機由五大部件組成3. 指令和數(shù)據(jù)用二進制表示指令和數(shù)據(jù)用二進制表示4. 指令由操作碼和地址碼組成指令由操作碼和地址碼組成6. 以運算器為中心以運算器為中心2. 指令和數(shù)據(jù)以同等地位存于存儲器，指令和數(shù)據(jù)以同等地位存于存儲器， 可按地址尋訪可按地址尋訪5. 存儲程序存儲程序一、馮馮諾依曼計算機的特點

5、諾依曼計算機的特點5. 存儲程序存儲程序計算機與通信工程學院10算術(shù)運算算術(shù)運算邏輯運算邏輯運算存放數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)和程序和程序?qū)⑿畔⑥D(zhuǎn)換成機將信息轉(zhuǎn)換成機器能識別的形式器能識別的形式將結(jié)果轉(zhuǎn)換成將結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們熟悉的形式人們熟悉的形式指揮程序指揮程序運行運行馮馮諾依曼計算機硬件框圖諾依曼計算機硬件框圖存儲器存儲器輸入設(shè)備輸入設(shè)備運算器運算器控制器控制器輸出設(shè)備輸出設(shè)備計算機與通信工程學院11馮馮諾依曼計算機硬件框圖諾依曼計算機硬件框圖存儲器存儲器輸入設(shè)備輸入設(shè)備運算器運算器控制器控制器輸出設(shè)備輸出設(shè)備計算機與通信工程學院12二、計算機硬件框圖二、計算機硬件框圖1. 以存儲器為中心的計算機硬件框圖

6、以存儲器為中心的計算機硬件框圖程序程序存儲器存儲器輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備運算器運算器控制器控制器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果結(jié)果計算計算計算機與通信工程學院13ALU主存主存輔存輔存CPU主機主機I/O設(shè)備設(shè)備硬件硬件CU2. .現(xiàn)代計算機硬件框圖現(xiàn)代計算機硬件框圖存儲器存儲器輸入設(shè)備輸入設(shè)備運算器運算器輸出設(shè)備輸出設(shè)備控制器控制器ALUCPU主機主機I/O設(shè)備設(shè)備CU主主存存計算機與通信工程學院141. .上機前的準備上機前的準備 建立數(shù)學模型建立數(shù)學模型 - -+ +- -+ +- -= =!x9!x7!x5!x3xx9753sin 編制解題程序編制解題程序 確定計算方法確定計算方法程序程序 運

7、算的運算的 全部步驟全部步驟0, 1, 2,)( )(21nyn xynx= =+ += =指令指令 每每 一個步驟一個步驟三、計算機的工作步驟三、計算機的工作步驟計算機與通信工程學院15取取x 至運算器中至運算器中乘以乘以x 在運算器中在運算器中乘以乘以a 在運算器中在運算器中存存ax2 在存儲器中在存儲器中取取b 至運算器中至運算器中乘以乘以x 在運算器中在運算器中加加ax2 在運算器中在運算器中加加c 在運算器中在運算器中= ( (ax + b) )x + c 取取x 至運算器中至運算器中乘以乘以a 在運算器中在運算器中加加b 在運算器中在運算器中乘以乘以x 在運算器中在運算器中加加c

8、在運算器中在運算器中計算計算 ax2 + bx + c編程舉例編程舉例計算機與通信工程學院16000001 0000001000打印打印 停機停機取數(shù)取數(shù) ACC存數(shù)存數(shù) ACC 加加 ACC+ ACC乘乘 ACC ACC指令格式舉例指令格式舉例操作碼操作碼地址碼地址碼 打印機打印機計算機與通信工程學院17指令和數(shù)據(jù)存于指令和數(shù)據(jù)存于主存單元的地址主存單元的地址 指令指令 注釋注釋操作碼操作碼 地址碼地址碼 00000010000001000取數(shù)取數(shù)x至至ACC 10001000000001001乘乘a得得ax ,存于存于ACC中中 20000110000001010加加b得得ax+b ,存于

9、存于ACC中中 30001000000001000乘乘x得（得（ax+b)x,存于存于ACC中中 40000110000001011加加c得得ax2 + bx + c ,存于存于ACC 50000100000001100將將ax2 + bx +c ,存于主存單元存于主存單元 60001010000001100打印打印 7000110停機停機 8 x原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)x 9 a原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)a 10 b原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)b 11 c原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)c 12存放結(jié)果存放結(jié)果計算計算 ax2 + bx + c 程序清單程序清單計算機與通信工程學院18存儲體存儲體大樓大樓存儲單元存儲單元 存放一串二進制

10、代碼存放一串二進制代碼存儲字存儲字 存儲單元中二進制代碼的組合存儲單元中二進制代碼的組合存儲字長存儲字長 存儲單元中二進制代碼的位數(shù)存儲單元中二進制代碼的位數(shù)每個存儲單元賦予一個地址號每個存儲單元賦予一個地址號按地址尋訪按地址尋訪 存儲單元存儲單元 存儲元件存儲元件（0/1） 房間房間 床位床位（無人（無人/ / 有人）有人）( (1) )存儲器的基本組成存儲器的基本組成MDR主存儲器主存儲器存儲體存儲體MAR2. .計算機的解題過程計算機的解題過程計算機與通信工程學院19MARMDR 存儲單元個數(shù)存儲單元個數(shù) 16存儲字長存儲字長 8 設(shè)設(shè) MAR = = 4 位位 MDR = = 8 位位

11、存儲器地址寄存器存儲器地址寄存器反映存儲單元的個數(shù)反映存儲單元的個數(shù)存儲器數(shù)據(jù)寄存器存儲器數(shù)據(jù)寄存器反映存儲字長反映存儲字長( (1) )存儲器的基本組成存儲器的基本組成MDR主存儲器主存儲器存儲體存儲體MAR計算機與通信工程學院20 ACC MQ X(2)運算器的基本組成及操作過程運算器的基本組成及操作過程運算器運算器MQACCALUX被加數(shù)被加數(shù)被減數(shù)被減數(shù)被除數(shù)被除數(shù)乘數(shù)乘數(shù)商商加數(shù)加數(shù)減數(shù)減數(shù)被乘數(shù)被乘數(shù)除數(shù)除數(shù)加法加法減法減法乘法乘法除法除法和和差差余數(shù)余數(shù)乘積高位乘積高位乘積低位乘積低位計算機與通信工程學院21運算器運算器MQACCALUXACC 被加數(shù)被加數(shù)ACC初態(tài)初態(tài) 加法操

12、作過程加法操作過程 ACC+X ALU M XXACCACC指令指令 加加M計算機與通信工程學院22 減法操作過程減法操作過程運算器運算器MQACCALUX指令指令 減減MACC 被減數(shù)被減數(shù)ACC初態(tài)初態(tài) M XX ACC-X ALUACCACC計算機與通信工程學院23運算器運算器MQACCALUXACCACC 被乘數(shù)被乘數(shù)初態(tài)初態(tài) MQ M MQ指令指令 乘乘M 乘法操作過程乘法操作過程X ACC XALU X MQ 00ACCACCMQACCMQ計算機與通信工程學院24運算器運算器MQACCALUXACC 被除數(shù)被除數(shù)ACC初態(tài)初態(tài) ACC X ALUMQACCMQ余數(shù)在余數(shù)在ACC中中

13、指令指令 除除M M XX 除法操作過程除法操作過程計算機與通信工程學院25取指令取指令分析指令分析指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令PCIRCUPCIRCU取指取指執(zhí)行執(zhí)行PC 存放當前欲執(zhí)行指令的地址，存放當前欲執(zhí)行指令的地址， 具有計數(shù)功能（具有計數(shù)功能（PC）+ + 1 1 PCIR 存放當前欲執(zhí)行的指令存放當前欲執(zhí)行的指令訪存訪存訪存訪存完成完成一條一條指令指令( (3) )控制器的基本組成控制器的基本組成計算機與通信工程學院2612356789以取數(shù)指令為例以取數(shù)指令為例4( (4) )主機完成一條指令的過程主機完成一條指令的過程CU控制控制單元單元主存儲器主存儲器MDRMAR存儲體存儲體CPU

14、PC控制器控制器IR運算器運算器MQACCALUXI/O設(shè)設(shè)備備計算機與通信工程學院2712356798以存數(shù)指令為例以存數(shù)指令為例4( (4) )主機完成一條指令的過程主機完成一條指令的過程CU控制控制單元單元主存儲器主存儲器MDRMAR存儲體存儲體CPUPC控制器控制器IR運算器運算器MQACCALUXI/O設(shè)設(shè)備備計算機與通信工程學院28( (5) ) ax2 + bx + c 程序的運行程序的運行過程過程 將程序通過輸入設(shè)備送至計算機將程序通過輸入設(shè)備送至計算機 程序首地址程序首地址 打印結(jié)果打印結(jié)果 分析指令分析指令 取指令取指令 停機停機 啟動程序運行啟動程序運行,(PC,(PC

15、)+)+ 1 PC1 PC 執(zhí)行指令執(zhí)行指令 MARMARM MMDRMDRIRIRPCPCCUCUOP(IR)OP(IR)Ad(IRAd(IR) )MARMARM MMDRMDRACCACCPCPC計算機與通信工程學院291.3 計算機硬件的主要技術(shù)指標1. .機器字長機器字長2. .運算速度運算速度CPU 一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)與與 CPU 中的中的 寄存器位數(shù)寄存器位數(shù) 有關(guān)有關(guān)= =ni = =1fi tiTM吉普森法吉普森法主頻主頻每秒執(zhí)行百萬條指令每秒執(zhí)行百萬條指令MIPS執(zhí)行一條指令所需時鐘周期數(shù)執(zhí)行一條指令所需時鐘周期數(shù)CPI每秒浮點運算次數(shù)每秒浮點運算次數(shù)F

16、LOPS計算機與通信工程學院30221 = = 256 KB213 = = 1 KB如如3. .存儲容量存儲容量主存容量主存容量輔存容量輔存容量存儲單元個數(shù)存儲單元個數(shù) 存儲字長存儲字長字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù) 80 GB如如 MAR MDR 容量容量 10 8 16 32存放二進制信息的總位數(shù)存放二進制信息的總位數(shù)1K = 210 1B = 23b1GB = 230b1 K 8位位64 K 32位位計算機與通信工程學院31第第篇篇 概論概論1.4 本書結(jié)構(gòu)計算機計算機計算機與通信工程學院321.4 本書結(jié)構(gòu)第篇第篇計算機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)計算機計算機I/O系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線存儲

17、器存儲器CPU計算機與通信工程學院331.4 本書結(jié)構(gòu) CPU內(nèi)部互連內(nèi)部互連ALUCU寄存器寄存器中央處理器中央處理器第第篇篇 CPU計算機計算機I/O系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線存儲器存儲器CPU計算機與通信工程學院341.4 本書結(jié)構(gòu) CPU內(nèi)部互連內(nèi)部互連ALUCU寄存器寄存器中央處理器中央處理器寄存器寄存器和解碼器和解碼器控制單元控制單元排隊排隊邏輯邏輯控制控制存儲器存儲器第篇第篇 CU計算機計算機I/O系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線存儲器存儲器CPU計算機與通信工程學院35第章 計算機的發(fā)展及應(yīng)用2.3 計算機的展望計算機的展望2.2 計算機的應(yīng)用計算機的應(yīng)用2.1 計算機的發(fā)展史計算機的發(fā)展史計算機與通信

18、工程學院362.1 計算機的發(fā)展史一、計算機的產(chǎn)生和發(fā)展一、計算機的產(chǎn)生和發(fā)展1946年年 美國美國 ENIAC1955年退役年退役十進制運算十進制運算18 0001 500150301 500多個電子管多個電子管多個繼電器多個繼電器千瓦千瓦噸噸平方英尺平方英尺5 000次加法秒次加法秒用手工搬動開關(guān)和拔插電纜來編程用手工搬動開關(guān)和拔插電纜來編程計算機與通信工程學院37世界上第一臺電子計算機世界上第一臺電子計算機 ENIAC(1946)計算機與通信工程學院38硬件技術(shù)對計算機更新?lián)Q代的影響硬件技術(shù)對計算機更新?lián)Q代的影響 100 000 000 超大規(guī)模超大規(guī)模 集成電路集成電路 1978現(xiàn)在現(xiàn)

19、在五五 10 000 000 大規(guī)模大規(guī)模 集成電路集成電路 19721977 1 000 000 中小規(guī)模中小規(guī)模 集成電路集成電路 19651971 200 000 晶體管晶體管 19581964 40 000 電子管電子管 19461957 速度速度 （次（次/秒）秒） 硬件技術(shù)硬件技術(shù) 時間時間 代代三三四四二二一一計算機與通信工程學院39第一臺第一臺von Neumann 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計算機計算機與通信工程學院40IBM System360 計算機與通信工程學院41 1.IBM: BlueGene/L - eServer Blue Gene Solution212 99

20、2 個個 CPU 最大平均速度最大平均速度 478 200 GFLOPS最快的五臺超級計算機最快的五臺超級計算機（截止到（截止到 2007.11）計算機與通信工程學院422. .IBM: JUGENE - Blue Gene/P Solution 65 536個個 CPU 最大平均速度最大平均速度 167 300 GFLOPS 最快的五臺超級計算機最快的五臺超級計算機（截止到（截止到 2007.11）計算機與通信工程學院433. .SGI: SGI Altix ICE 820014 336個個 CPU 最大平均速度最大平均速度 126 900 GFLOPS 最快的五臺超級計算機最快的五臺超級計

21、算機（截止到（截止到 2007.11）計算機與通信工程學院444. HP : EKA - Cluster Platform 3000 BL460c14 240個個 CPU 最大平均速度最大平均速度 117 900 GFLOPS最快的五臺超級計算機最快的五臺超級計算機（截止到（截止到 2007.11）計算機與通信工程學院45最快的五臺超級計算機最快的五臺超級計算機（截止到（截止到 2007.11）5. HP : Cluster Platform 3000 BL460c13 728個個 CPU 最大平均速度最大平均速度 102 800 GFLOPS計算機與通信工程學院46最權(quán)威的超級計算機排名的參

22、考網(wǎng)址最權(quán)威的超級計算機排名的參考網(wǎng)址 計算機與通信工程學院47二、微型計算機的出現(xiàn)和發(fā)展二、微型計算機的出現(xiàn)和發(fā)展微處理器芯片微處理器芯片存儲器芯片存儲器芯片1971年年 8位位16位位32位位64位位4位（位（4004）1970年年256位位 1K位位16K位位64K位位256K位位1M位位16M位位64M位位4K位位4M位位計算機與通信工程學院48Moore 定律定律Intel 公司的締造者之一公司的締造者之一 Gordon Moore 提出提出微芯片上集成的微芯片上集成的 晶體管數(shù)目每三年翻兩番晶體管數(shù)目每三年翻兩番計算機與通信工程學院49Int

23、el 公司的典型微處理器產(chǎn)品公司的典型微處理器產(chǎn)品8080 8位位 1974年年8086 16位位 1979年年 2.9 萬個晶體管萬個晶體管80286 16位位 1982年年 13.4 萬個晶體管萬個晶體管80386 32位位 1985年年 27.5 萬個晶體管萬個晶體管80486 32位位 1989年年 120.0 萬個晶體管萬個晶體管Pentium 64位（準）位（準） 1993年年 310.0 萬個晶體管萬個晶體管Pentium Pro 64位（準）位（準） 1995年年 550.0 萬個晶體管萬個晶體管Pentium 64位（準）位（準） 1997年年 750.0 萬個晶體管萬個晶體

24、管Pentium 64位（準）位（準） 1999年年 950.0 萬個晶體管萬個晶體管Pentium 64位位 2000年年 4 200.0 萬個晶體管萬個晶體管2007 年年 芯片上可集成芯片上可集成 3 億億 5 千萬千萬 個個晶體管晶體管 預計預計2010 年年 芯片上可集成芯片上可集成 8 億億 個晶體管個晶體管計算機與通信工程學院50三、軟件技術(shù)的興起和發(fā)展三、軟件技術(shù)的興起和發(fā)展機器語言機器語言 面向機器面向機器匯編語言匯編語言 面向機器面向機器高級語言高級語言 面向問題面向問題FORTRAN 科學計算和工程計算科學計算和工程計算PASCAL 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計C 面向?qū)ο竺嫦驅(qū)ο驤ava 適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 1. 各種語言各種語言計算機與通信工程學院512. 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件語言處理程序語言處理程序 匯