通信導(dǎo)論 計(jì)算機(jī)的發(fā)展課件

人們?cè)?jīng)習(xí)慣地認(rèn)為計(jì)算機(jī)是一種巨型而昂貴的機(jī)器，因此一定要保護(hù)它，看守它，小心地對(duì)待它，高效地使用它。1969年，日本商事公司委托英特爾公司設(shè)計(jì)一種用于可編程計(jì)算器的芯片。日本人提出了六種極其復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)方案，它們對(duì)英特爾公司來說都太復(fù)雜了。

“我凝視著PDP-8型計(jì)算機(jī)，凝視著商事公司的設(shè)計(jì)方案。我納悶，他們?yōu)槭裁匆堰@種計(jì)算器搞得這么復(fù)雜？”霍夫的靈感來了，他設(shè)計(jì)出世界上第一個(gè)CPU——Intel4004，從此就有了“微處理器”。

但行業(yè)反應(yīng)謹(jǐn)慎，一位顧客說Intel膽大妄為，竟敢聲稱把一臺(tái)計(jì)算機(jī)放進(jìn)了一個(gè)芯片里。公司技術(shù)人員給他作了演示，他才勉強(qiáng)同意這玩意兒也可以叫做計(jì)算機(jī)。但很多人依舊不能理解：“如果壞了怎么辦？”，“如何確保它在工作？”。雖然準(zhǔn)確地預(yù)言未來計(jì)算機(jī)的性能價(jià)格比是困難的，但如果打賭，它們將比現(xiàn)在好得多是一定會(huì)贏的。

——DavidA.Patterson

6.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展6.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展 6.2.1電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史 6.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成 6.2.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類 計(jì)算機(jī)(電腦)是一種能夠接收信息，并按照存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序（程序表達(dá)了某種規(guī)則）對(duì)輸入信息進(jìn)行處理，并產(chǎn)生輸出結(jié)果的高度自動(dòng)化的數(shù)字電子設(shè)備。集成電路的規(guī)模集成度：?jiǎn)蝹€(gè)集成電路所含電子元件的數(shù)目。集成電路規(guī)模集成度（個(gè)電子元件）小規(guī)模集成電路（SSI）＜100中規(guī)模集成電路（MSI）100~3000大規(guī)模集成電路（LSI）3000~10萬超大規(guī)模集成電路（VLSI）10萬~100萬極大規(guī)模集成電路（ULSI）＞100萬1、計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展1937年，英國數(shù)學(xué)家圖靈提出計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型（圖靈機(jī)）。1946年，美國賓西法尼亞大學(xué)莫爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC。ENIAC共有約19,000個(gè)電子管2、對(duì)計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展有

重大貢獻(xiàn)的兩個(gè)人阿倫.圖靈——第一個(gè)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型馮.諾依曼——50多年來的計(jì)算機(jī)基本模型3、計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段

以計(jì)算機(jī)使用的基本電子元件作為劃分依據(jù)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段。電子管晶體管中小規(guī)模集成電路芯片大規(guī)模超大規(guī)模集成電路芯片第1~4代計(jì)算機(jī)比較代

別年代使用的主要元器件配置的軟件主要應(yīng)用第1代1940年代中期～1950年代末期CPU：電子管內(nèi)存：磁鼓

使用機(jī)器語言和匯編語言編寫程序科學(xué)計(jì)算和工程計(jì)算第2代1950年代中后期～1960年代中期CPU：晶體管內(nèi)存：磁芯

使用FORTRAN等高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言開始廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域第3代1960年代中期～1970年代初期CPU：SSI，MSI內(nèi)存：SSI，MSI半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等開始使用在科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用第4代1970年代中期以來CPU：LSI、VLSI內(nèi)存：LSI、VLSI的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

軟件工程、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)軟件等開始廣泛使用深入到各行各業(yè)，家庭和個(gè)人開始使用計(jì)算機(jī)

巨型化多媒體微型化網(wǎng)絡(luò)化智能化注意:巨型化并非指體積的巨大,二是指運(yùn)算度更快、存儲(chǔ)容量更大、功能更強(qiáng)。4、計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)6.2.3計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和分類

1、計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)在程序控制下自動(dòng)運(yùn)行運(yùn)算速度快具有記憶功能和邏輯判斷能力精確度高2、計(jì)算機(jī)的分類（1）按處理方式分

模擬計(jì)算機(jī)——用電流、電壓等連續(xù)變化的物理量直接進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)

數(shù)字計(jì)算機(jī)——數(shù)據(jù)表示和運(yùn)算過程都是數(shù)字化的（2）按功能分類專用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)（4）按工作模式分服務(wù)器——高性能、大存儲(chǔ)容量的計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)用戶可共享其硬件和軟件資源。工作站——高性能、大存儲(chǔ)容量的高檔微機(jī)臺(tái)式機(jī)便攜式電腦（補(bǔ)充）按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類單處理機(jī)、多處理機(jī)(并行機(jī))注意：雙核處理器指一個(gè)處理器內(nèi)部包括兩套用于運(yùn)算、控制的核心部件，可以并行執(zhí)行指令。（補(bǔ)充）按字長(zhǎng)分類8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)、64位機(jī)字長(zhǎng)越長(zhǎng)，處理能力越強(qiáng)目前的通用計(jì)算機(jī)大多為32位，64位機(jī)也已出現(xiàn)并進(jìn)入實(shí)用。8位機(jī)主要用于工業(yè)控制。4、嵌入式計(jì)算機(jī)

嵌入式計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）：把運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、I／O控制與接口電路等都集成在單塊芯片上的大規(guī)模集成電路。工作原理與通用計(jì)算機(jī)很相似，軟件固化在芯片上，功能和用途較為固定；內(nèi)嵌在其它設(shè)備中，執(zhí)行特定的任務(wù)，用戶并不直接與其接觸；嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用非常普遍。小結(jié)掌握計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)的分類，各分類的用途，掌握個(gè)人計(jì)算機(jī)的種類、用途理解微處理器和嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別6.2.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2、計(jì)算機(jī)硬件硬件：計(jì)算機(jī)中所有物理裝置的總稱。裸機(jī)：沒有安裝任何軟件的計(jì)算機(jī)。硬件的基本功能：在程序的控制下實(shí)現(xiàn)如下功能:數(shù)據(jù)輸入運(yùn)算存儲(chǔ)數(shù)據(jù)輸出從計(jì)算機(jī)發(fā)展至今，其基本硬件結(jié)構(gòu)一直沿襲了馮.諾伊曼的傳統(tǒng)框架。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由五個(gè)基本模塊組成：輸入設(shè)備——讀入程序和數(shù)據(jù)運(yùn)算器——執(zhí)行基本算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算控制器——控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的協(xié)同工作，有點(diǎn)類似我們大腦的中樞神經(jīng)，不過它是“電腦”。存儲(chǔ)器——存放程序和數(shù)據(jù)輸出設(shè)備——輸出數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的各部件有系統(tǒng)總線互連。中央處理器（簡(jiǎn)稱CPU）包含運(yùn)算器和控制器。承擔(dān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的運(yùn)行任務(wù)，是任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)必不可少的核心組成部件。并行處理和多處理器系統(tǒng)使用多個(gè)CPU（2，4，8或更多）實(shí)現(xiàn)超高速計(jì)算的技術(shù)稱為“并行處理”，采用這種技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為“多處理器系統(tǒng)”。3、計(jì)算機(jī)軟件軟件：指在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的程序：用來指出計(jì)算機(jī)硬件如何一步步地進(jìn)行規(guī)定的操作。處理的數(shù)據(jù)：程序處理的對(duì)象。相關(guān)的文檔：軟件設(shè)計(jì)報(bào)告、操作使用說明和相關(guān)技術(shù)資料等。從應(yīng)用的角度出發(fā)，通常將軟件劃分為：

系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件泛指那些為了有效地使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、給應(yīng)用軟件開發(fā)與運(yùn)行提供支持、或者能為用戶管理與使用計(jì)算機(jī)提供方便的一類軟件。主要特征與計(jì)算機(jī)硬件有很強(qiáng)的交互性，能對(duì)硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一的控制、調(diào)度和管理。系統(tǒng)軟件有一定的通用性，它并不是專為解決某個(gè)（種）具體應(yīng)用而開發(fā)的。不同的用戶能夠?qū)λ磸?fù)使用。常用的系統(tǒng)軟件：基本輸入/輸出系統(tǒng)（BIOS）、操作系統(tǒng)（如Windows）、程序設(shè)計(jì)語言處理系統(tǒng)（如C語言編譯器）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、常用的實(shí)用程序（如磁盤清理程序、備份程序等）等。注意：在任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，系統(tǒng)軟件都是必不可少的。計(jì)算機(jī)出廠時(shí)，廠商一般都提供給用戶一些最基本的系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件泛指那些專門用于解決各種具體應(yīng)用問題的軟件。主要特征：豐富多樣按照開發(fā)方式和適用范圍，可再分為：通用應(yīng)用軟件：可以在許多行業(yè)和部門中共同使用定制應(yīng)用軟件：按照不同領(lǐng)域用戶的特定應(yīng)用要求而專門設(shè)計(jì)的軟件。這類軟件專用性強(qiáng)，運(yùn)行效率高，但設(shè)計(jì)和開發(fā)代價(jià)相對(duì)較大。注意：所有得到廣泛使用的應(yīng)用軟件，一般都具有如下的共同特點(diǎn)：它們能替代現(xiàn)實(shí)世界已有的其它工具，而且使用起來比已有工具更方面、有效。它們能完成已有工具很難完成甚至完全不可能完成的事，擴(kuò)展了人們的能力。類別功能部分流行的軟件名稱文字處理文本編輯、文字處理、桌面排版等WPS、Word、Pagemaker、AcrobatReader電子表格表格定義、計(jì)算和處理等Excel等圖形、圖像圖像處理、幾何圖形繪制等AutoCAD、Photoshop等媒體播放軟件播放各種數(shù)字音頻和視頻文件MediaPlayer、RealPlayer、Winamp等網(wǎng)絡(luò)通信電子郵件、網(wǎng)絡(luò)文件管理、遠(yuǎn)程計(jì)算、瀏覽等OutlookExpress、MSN、QQ、ICQ等演示軟件幻燈片、演講報(bào)告制作等Powerpoint等信息檢索軟件在數(shù)據(jù)庫和因特網(wǎng)中查找需要的信息Google、百度等個(gè)人信息管理軟件記事本、日程安排、通訊錄、郵件OutLook、LotusNotes游戲軟件游戲、教育和娛樂4、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)硬件操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、解釋系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與通信軟件、工具軟件各類應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)編譯系統(tǒng)(語言處理程序：C、Java、VB等)工具軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主機(jī)外設(shè)運(yùn)算器控制器內(nèi)存儲(chǔ)器ROMRAM高速緩沖存儲(chǔ)器I/O總線接口CPU外存儲(chǔ)器:U盤、硬盤、CD-ROM等輸入/輸出設(shè)備：網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備:MODEM、網(wǎng)卡等顯示器鍵盤、鼠標(biāo)打印機(jī)、繪圖儀硬件軟件應(yīng)用軟件：系統(tǒng)軟件辦公軟件包、ERP、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)

小結(jié)小結(jié)掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成；掌握計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件的基本概念；掌握系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的概念了解常用的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)60多年以來，計(jì)算機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu)一直沿襲馮.諾伊曼的傳統(tǒng)模型——計(jì)算機(jī)硬件有五大功能模塊組成：

運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備運(yùn)算器存儲(chǔ)器控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備程序/數(shù)據(jù)請(qǐng)求命令命令命令命令請(qǐng)求狀態(tài)結(jié)果結(jié)果數(shù)據(jù)指令(1)輸入設(shè)備（Inputdevice）輸入：把信息（程序，數(shù)據(jù)，信息）送入計(jì)算機(jī)的過程。輸入設(shè)備的作用用來向計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。輸入到計(jì)算機(jī)中的信息都使用二進(jìn)制中的“0”和“1”兩個(gè)符號(hào)來表示。輸入設(shè)備類別按照輸入信息的類型劃分?jǐn)?shù)字和文字輸入設(shè)備（鍵盤、寫字板等）位置和命令輸入設(shè)備（鼠標(biāo)器、觸摸屏等）圖形輸入設(shè)備（掃描儀，數(shù)碼相機(jī)等）聲音輸入設(shè)備（話筒，MIDI演奏器）視頻輸入設(shè)備（攝像機(jī)）溫度、壓力輸入設(shè)備(溫度、壓力傳感器）DougEngelbart恩格爾巴特

QWERTY鍵盤發(fā)明人肖爾斯

ChristopherLathamSholes

(2)中央處理器處理器：負(fù)責(zé)對(duì)輸入信息進(jìn)行各種處理的部件。處理器的基本功能：能高速地進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等操作。微處理器：將處理器的所有組成部分都制作在一塊半導(dǎo)體芯片上的處理器。中央處理器（簡(jiǎn)稱CPU）包含運(yùn)算器和控制器。承擔(dān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的運(yùn)行任務(wù)，是任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)必不可少的核心組成部件。并行處理和多處理器系統(tǒng)使用多個(gè)CPU（2，4，8或更多）實(shí)現(xiàn)超高速計(jì)算的技術(shù)稱為“并行處理”，采用這種技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為“多處理器系統(tǒng)”。1、CPU的結(jié)構(gòu)馮.諾依曼計(jì)算機(jī)的基本工作原理：“存儲(chǔ)程序控制”存儲(chǔ)程序：將可以由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一個(gè)程序預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。程序控制：由當(dāng)前所執(zhí)行的指令來決定計(jì)算機(jī)的各硬件部件如何動(dòng)作，以完成特定的信息處理任務(wù)。計(jì)算機(jī)的基本工作原理指令:可以被計(jì)算機(jī)理解并執(zhí)行的基本操作命令。程序:

一個(gè)可執(zhí)行的指令序列。指令與數(shù)據(jù)的形式：二進(jìn)制編碼。指令和程序程序在計(jì)算機(jī)中的執(zhí)行過程外存儲(chǔ)器指令1指令2……指令k……指令n數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2……數(shù)據(jù)m內(nèi)存儲(chǔ)器程序數(shù)據(jù)1.任務(wù)啟動(dòng)時(shí)，執(zhí)行該任務(wù)的程序和數(shù)據(jù)將從外存成批傳送到內(nèi)存3.逐條執(zhí)行指令，按指令要求完成對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理CPU2.CPU從內(nèi)存中逐條讀取該程序的指令及相關(guān)的數(shù)據(jù)4.將指令的運(yùn)算處理結(jié)果送回內(nèi)存保存5.任務(wù)完成后，將處理得到的全部結(jié)果成批傳送到外存以長(zhǎng)久保存CPU的任務(wù)CPU的主要任務(wù)是執(zhí)行指令，按照指令的要求完成對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算和處理。CPU的主要內(nèi)部部件運(yùn)算器：執(zhí)行單元。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鳎喝≈噶睿忉屩噶畹暮x（指令譯碼）產(chǎn)生控制其它部件的操作控制信號(hào)，記錄內(nèi)部狀態(tài)。寄存器組：臨時(shí)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和得到的中間結(jié)果。

CPU的組成及其與內(nèi)存的關(guān)系寄存器組運(yùn)算器指令數(shù)據(jù)中央處理器操作命令內(nèi)存儲(chǔ)器指令地址指令計(jì)數(shù)器指令寄存器控制器2、指令與指令系統(tǒng)指令的定義

(機(jī)器指令）使用二進(jìn)制編碼表示的操作命令（稱為計(jì)算機(jī)的“機(jī)器語言”）。用機(jī)器指令編寫的程序中的每一條指令都可以直接被控制器譯碼產(chǎn)生執(zhí)行指令所需的控制信號(hào)。每一種類型的CPU都有它自己獨(dú)特的一組指令指令大多數(shù)情況下，指令由兩個(gè)部分組成：操作碼

表示計(jì)算機(jī)應(yīng)執(zhí)行的操作二進(jìn)制代碼。

操作數(shù)

表示該指令所處理的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在存儲(chǔ)器的位置代碼（寄存器代碼或內(nèi)存儲(chǔ)器單元地址）操作碼操作數(shù)指令的格式計(jì)算機(jī)工作時(shí)，周而復(fù)始執(zhí)行如下過程：取指令：CPU依次從存儲(chǔ)器中取出一個(gè)程序中的各條指令；指令譯碼：對(duì)指令的功能進(jìn)行分析；取數(shù)：按指令的功能從內(nèi)存取出數(shù)據(jù)；運(yùn)算：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理；存數(shù)：保存運(yùn)算結(jié)果；為取下條指令做好準(zhǔn)備。直到取到并執(zhí)行了停機(jī)指令為止。至此完成程序的一次運(yùn)行。指令執(zhí)行過程指令的種類根據(jù)指令功能數(shù)據(jù)傳送指令算術(shù)運(yùn)算指令邏輯運(yùn)算指令移位指令位（位串）操作指令輸入/輸出指令轉(zhuǎn)移指令等

指令系統(tǒng)定義一個(gè)CPU所能執(zhí)行的全部指令稱為該CPU的指令系統(tǒng)或指令組。指令系統(tǒng)中有數(shù)以百計(jì)的不同的指令。機(jī)器語言程序用指令系統(tǒng)中的指令編寫的可執(zhí)行程序。指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)的兼容“兼容”：不同廠家、不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)使用了相同的指令系統(tǒng)。每種類型的CPU都有自己的指令系統(tǒng)，某一類計(jì)算機(jī)的可執(zhí)行程序代碼未必能在其他計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，這個(gè)問題稱之為計(jì)算機(jī)的“兼容性”問題。例如:Intel公司Pentium微處理器兼容AMD等公司微處理器(后者的內(nèi)部設(shè)計(jì)與Pentium相同，指令系統(tǒng)完全一致）Motorola公司的PowerPC微處理器（美國蘋果公司生產(chǎn)的Macintosh中用作CPU）不兼容Intel公司Pentium處理器。指令系統(tǒng)的向下（前）兼容同一公司的微處理器產(chǎn)品，新型號(hào)通?！跋蛳拢ㄇ埃┘嫒荨迸f型號(hào)。新型號(hào)的處理器的指令系統(tǒng)在舊型號(hào)處理器指令系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充。例如：

Intel公司的微處理器產(chǎn)品的發(fā)展過程為：

8088（8086）→80286→80386→80486→Pentium→PentiumMMX→PentiumII→PentiumIII→Pentium4

每種新型號(hào)的處理器通常在老型號(hào)處理器基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)充處理器指令系統(tǒng)，使新的處理器仍可以繼續(xù)正確執(zhí)行老處理器中的所有指令。3、CPU的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能在很大程度上是有CPU決定的。CPU的性能主要表現(xiàn)在程序執(zhí)行速度的快慢。影響CPU速度的的因素字長(zhǎng)（位數(shù)）CPU中定點(diǎn)運(yùn)算器的寬度，它決定了：一次能同時(shí)進(jìn)行二進(jìn)制整數(shù)運(yùn)算的位數(shù)CPU可訪問的存儲(chǔ)器最大空間通常是2的整數(shù)次冪。目前個(gè)人計(jì)算機(jī)使用的CPU都是32位，新一代的PC機(jī)將是64位。CPU主頻：CPU的內(nèi)部頻率(MHz）決定了CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸和指令執(zhí)行的每一步所占用的時(shí)間。主頻越高，執(zhí)行一條指令的時(shí)間就越少，CPU的處理速度就越快。注意：主頻2G的CPU速度≠主頻1G的CPU速度的2倍Intel的2G主頻CPU的速度≠AMD的2G主頻CPU的速度CPU總線頻率，也稱CPU外部頻率決定了CPU和外部部件交換數(shù)據(jù)的工作頻率，總線頻率越高，CPU的處理速度就越快。高速緩存(Cache)的容量與結(jié)構(gòu)決定了CPU訪問cache時(shí)的命中率，Cache容量越大，越有利于CPU發(fā)揮工作效率，表現(xiàn)為CPU的處理速度越快。指令系統(tǒng)指令的類型和數(shù)目、指令的功能等都會(huì)影響程序的執(zhí)行速度。邏輯結(jié)構(gòu)CPU包含的定點(diǎn)運(yùn)算器和浮點(diǎn)運(yùn)算器數(shù)目是否具有數(shù)字信號(hào)處理功能有無指令預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)功能流水線結(jié)構(gòu)和技術(shù)運(yùn)算速度的度量單位度量單位：次／秒

單位時(shí)間內(nèi)整機(jī)完成基本運(yùn)算的次數(shù)。例如：ENIAC:

5000次/秒（1946年）曙光4000：8060億次／秒（國產(chǎn)機(jī)，國內(nèi)最快)EarthSimulator：350000

億次/秒（浮點(diǎn)運(yùn)算）（NEC公司產(chǎn)品,世界最快）常用運(yùn)算速度的度量方法單位時(shí)間內(nèi)整機(jī)完成基本運(yùn)算的次數(shù)MIPS百萬條定點(diǎn)指令／秒。例：P4微處理器運(yùn)算速度已超過100

MIPSMFLOPS

百萬條浮點(diǎn)指令／秒TFLOPS

萬億條浮點(diǎn)指令／秒。例：

EarthSimulator運(yùn)算最高速度達(dá)到35.8

TFLOPS用CPU的主頻(Hz)作為度量單位。CPU的運(yùn)算速度與其主頻密切相關(guān)。小結(jié)關(guān)于CPU掌握計(jì)算機(jī)的基本工作原理掌握CPU的任務(wù)及主要組成部件的作用熟悉影響CPU速度的主要因素關(guān)于指令和指令系統(tǒng)掌握指令的含義、格式及各部分的作用掌握指令的執(zhí)行過程了解指令系統(tǒng)的含義及指令系統(tǒng)的兼容性(3)內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)（包括原始數(shù)據(jù)、中間運(yùn)算結(jié)果與最終結(jié)果等）的部件。存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存）外存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱外存或輔存）內(nèi)存儲(chǔ)器存取速度快、容量相對(duì)小，價(jià)格相對(duì)高直接與CPU相連接（CPU可直接訪問）易失性。臨時(shí)存放CPU正在運(yùn)行的程序、正被處理的數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生的結(jié)果數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)介質(zhì)：半導(dǎo)體芯片外存儲(chǔ)器存取速度慢、容量相對(duì)大，價(jià)格相對(duì)低，不直接與CPU相連接非易失性?？梢蚤L(zhǎng)期存放各類信息存儲(chǔ)介質(zhì)：磁盤、光盤、磁帶等計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)內(nèi)存儲(chǔ)器Cache存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器（RAM和ROM）外存儲(chǔ)器（軟盤、硬盤、光盤）后備存儲(chǔ)器（磁帶）外存儲(chǔ)器寄存器典型存取時(shí)間1ns2ns10ns10ms100s典型容量<1KB1MB64MB~512MB20GB~80GB50GB~100GB為了使存儲(chǔ)器的性能/價(jià)格比得到優(yōu)化，計(jì)算機(jī)采用層狀的塔式存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的類別半導(dǎo)體存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器ROM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM（高速）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器DRAM（低速）掩膜ROM（MaskROM）可編程ROM（PROM）可擦除PROM（EPROM）快擦除存儲(chǔ)器（FlashROM）（用于Cache）

（用于主存儲(chǔ)器）（BIOS存儲(chǔ)器）RAM(RandomAccessMemory)芯片DRAM芯片的電路簡(jiǎn)單，集成度高，功耗低，成本較低，適合用作內(nèi)存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)器，DRAM的速度一般要比CPU慢得多。SRAM電路復(fù)雜，集成度低，功耗大，制造成本高，工作速度很快，適合用作高速緩沖存儲(chǔ)器cache。斷電后，DRAM或SRAM中的信息都將隨之丟失。ROM(ReadOnlyMemory

)芯片能夠永久或半永久性地保存數(shù)據(jù)，既使掉電后，ROM中的數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，屬于非易失性存儲(chǔ)器。按照ROM的內(nèi)容是否能（或怎樣）改寫，ROM可以分為：MaskROM芯片PROM芯片EPROM芯片F(xiàn)LASHROM芯片F(xiàn)lashROM芯片(閃速存儲(chǔ)器)特點(diǎn)：新型的、非易失，象RAM一樣能快速方便地寫入信息。在PC機(jī)中可以在線寫入，信息一旦寫入即相對(duì)固定。工作原理在低電壓下存儲(chǔ)的信息可讀不可寫（類似于ROM），在較高電壓下所存儲(chǔ)的信息可以更改和刪除（類似于RAM）。用途：芯片的存儲(chǔ)容量大，易修改，因此在PC機(jī)中用于存儲(chǔ)BIOS程序，還可使用在數(shù)碼相機(jī)和優(yōu)盤中。

內(nèi)存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器所包含的存儲(chǔ)單元的總數(shù)。度量單位：MB或GB。1MB＝220字節(jié)，1GB＝230字節(jié)。每個(gè)存儲(chǔ)單元可以保存一個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)唯一的地址碼，CPU按地址碼訪問主存儲(chǔ)器的任意單元。存取時(shí)間在內(nèi)存儲(chǔ)器單元的地址碼被送出后，存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)并送到CPU（或者是把CPU數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器）所需要的時(shí)間。單位：ns（1ns=10-9秒）。高速緩沖存儲(chǔ)器cache為什么要有高速緩沖存儲(chǔ)器？CPU執(zhí)行速度的提高>主存存取速度的提高，計(jì)算機(jī)需要解決兩者速度不平衡的矛盾。如何解決？在CPU和主存之間建立由高速存儲(chǔ)器組成的緩沖區(qū)——高速緩沖存儲(chǔ)器（cache）。存儲(chǔ)器系統(tǒng)處理器CacheDRAMCache中存放的內(nèi)容正在被訪問的或經(jīng)常被訪問的程序或數(shù)據(jù)。如果一個(gè)已被加載的程序或數(shù)據(jù)長(zhǎng)久未被訪問，該程序?qū)腸ache被替換回主存。Cache的物理形態(tài)有SRAM組成。一級(jí)cache在CPU內(nèi)部，二級(jí)cache集成在主板上。Intel從P4開始，二級(jí)cache也做到了CPU內(nèi)部。注意：cache只是主存中最活躍部分的投影，不能理解為主存的擴(kuò)充。小結(jié)熟悉計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)中各種存儲(chǔ)器的性能。熟悉半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的主要類別與特性。熟悉PC機(jī)主存儲(chǔ)器的物理形態(tài)和性能指標(biāo)。了解高速緩沖存儲(chǔ)器。(4)輸出設(shè)備(Outputdevice)輸出：把信息送出計(jì)算機(jī)的過程，或指計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的結(jié)果。輸出形式：文本、語音、音樂、圖像、動(dòng)畫等。輸出設(shè)備完成信息輸出的設(shè)備。即把計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中用“0”和“1”表示并存儲(chǔ)的信息轉(zhuǎn)換成人可直接識(shí)別的信息形式的設(shè)備。例如：輸出文字和圖形：顯示器，打印機(jī)，繪圖儀輸出聲音：音箱輸入設(shè)備和輸出設(shè)備通稱I/O設(shè)備。I/O設(shè)備是計(jì)算機(jī)與外界(人、環(huán)境或其它設(shè)備)聯(lián)系和溝通的橋梁，用戶或外部世界通過I/O設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相通信。

(5)總線與I/O接口總線（bus）在CPU、內(nèi)存、外存和各種輸入輸出設(shè)備之間傳輸信息并協(xié)調(diào)它們工作的一種部件，包括傳輸線和控制電路。有些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線(或CPU總線)——連接CPU和內(nèi)存；I/O總線——連接內(nèi)存和I/O設(shè)備(包括外存)。外設(shè)主機(jī)中央處理器外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器輸出設(shè)備輸入設(shè)備系統(tǒng)總線控制器控制器控制器I/O接口I/O接口外存儲(chǔ)器接口I/O設(shè)備與總線的連接為了方便地更換與擴(kuò)充I/O設(shè)備，一般I/O設(shè)備都通過I/O接口與各自的控制器連接，然后由控制器與I/O總線相連小結(jié)關(guān)于計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)及主要部件的功能：掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成；掌握計(jì)算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu)及主要部件的功能。常用I/O接口并行口、串行口、視頻口、USB口等，它們的外形、結(jié)構(gòu)和信號(hào)交換規(guī)程各不相同。VGA口麥克風(fēng)音箱接口鍵盤接口并行口USB網(wǎng)絡(luò)接口串行口鼠標(biāo)接口I/O接口(I/Oport)：計(jì)算機(jī)中用于連接輸入/輸出設(shè)備的各種插頭/插座以及相應(yīng)的通信規(guī)程及電器特性。

I/O接口分類根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式串行口（COM1,COM2），一次只傳輸1位二進(jìn)制數(shù)。可以連接鼠標(biāo)、MODEM，連接兩臺(tái)pc機(jī)并行口（LTP1），一次可傳輸8位二進(jìn)制數(shù)。一般用于連接打印機(jī),連接兩臺(tái)pc機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率高速口低速口根據(jù)是否能連接多個(gè)設(shè)備總線式接口（可同時(shí)連接多個(gè)設(shè)備，被多個(gè)設(shè)備共享，例如USB）獨(dú)占式接口（只能連接1個(gè)設(shè)備）根據(jù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接口（可連接多種設(shè)備，例如USB）專用接口（只能連接專門設(shè)備，例如視頻口VIDEO）USB接口USB是一種通用串行總線接口，可連接多種不同類型的外部設(shè)備。例如：移動(dòng)硬盤、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、鼠標(biāo)等。USB也是一種外部設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)。PC機(jī)的物理結(jié)構(gòu)PC機(jī)物理部件：

機(jī)箱、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)器、打印機(jī)等機(jī)箱內(nèi)部件：主板、硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、電源、風(fēng)扇等主板上安裝了：CPU、內(nèi)存、總線、I/O控制器等，是PC機(jī)的核心部件。主板，又稱母板，通常安裝有：CPU插座(或插槽)插入CPU芯片CPU調(diào)壓器主板芯片組第2級(jí)高速緩存(有些已做在CPU中)存儲(chǔ)器插座插入內(nèi)存條總線插槽(擴(kuò)展槽)插入擴(kuò)充卡

超級(jí)I/O芯片、I/O端口BIOS芯片，CMOS芯片，時(shí)鐘發(fā)生器，電池主板物理尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，如ATX規(guī)格主板主板實(shí)物照片-1CPU插座內(nèi)存條插座

芯片組

軟驅(qū)、硬盤IDE連接器電源連接器I/O接口

PCI總線插槽華碩P4T主板實(shí)物照片主板實(shí)物照片-2華碩P4T主板——I/O端口部分芯片組是