計算機組成原理01緒論課件

計算機組成原理第一章緒論1、課程的目的，內(nèi)容和要求2、計算機的發(fā)展、分類及應用3、計算機的硬件組成4、計算機軟件5、計算機的語言6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7、計算機主要的技術(shù)指標8、計算機的發(fā)展趨勢和方向1、課程的目的，內(nèi)容和要求本課程主要講授計算機的硬件系統(tǒng)工作的基本原理，對計算機的硬件工作機理，計算機的硬件和軟件之間的關(guān)系，計算機的性能指標等方面有一個比較系統(tǒng)的了解。先修課計算機導論后續(xù)課嵌入式系統(tǒng)操作系統(tǒng)計算機接口技術(shù)單片機原理與應用是計算機專業(yè)的一門考研課課程的內(nèi)容緒論計算機的邏輯部件運算方法和運算器指令系統(tǒng)存儲系統(tǒng)CPU總線系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出設備課程的組成課堂授課（38學時）課上實驗（10學時）作業(yè)測驗和考試成績評定：平時30%+期末考70%總成績=出勤+作業(yè)+測驗+實驗+考試30%課程的要求不遲到早退不曠課記筆記及時完成作業(yè)，不完成沒有成績測驗和考試不缺席及時反饋意見參考資料王愛英主編，計算機組成與結(jié)構(gòu)（第5版），清華大學出版社，“十一五”國家級規(guī)劃教材（第4版）王誠等，計算機組成與設計，清華大學出版社徐煜明主編，數(shù)字電子技術(shù)與邏輯設計教程，電子工業(yè)出版社，“十一五”國家級規(guī)劃教材白中英主編，計算機組成原理，科學出版社，“十一五”國家級規(guī)劃教材侯炳輝等編著，計算機原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，清華大學出版社，高等學校教材第一章緒論1、課程的目的，內(nèi)容和要求2、計算機的發(fā)展、分類及應用3、計算機的硬件組成4、計算機軟件5、計算機的語言6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7、計算機主要的技術(shù)指標8、計算機的發(fā)展趨勢和方向2、計算機的發(fā)展、分類及應用人類的計算工具算盤計算尺機械計算機模擬計算機數(shù)字計算機1943——1946年美國賓夕法尼亞大學研制的電子數(shù)字積分器和計算機（簡稱“（ENIAC）埃尼亞克”）是世界上第一臺電子計算機——現(xiàn)代計算機的始祖。1.8萬多個電子管，1500個繼電器，重達30噸，占地170平米，耗電140千瓦，每秒鐘能計算5000次加法。缺點：1.存儲容量太小，只能存20個字長為10位的十進制數(shù)

2.用線路連接的方法來編排程序，每次解題都需要人工改接連線，準備時間大大超過了實際計算時間電子管計算機-ENIACENIAC40年代的編程方法第一臺具有存儲程序功能的計算機

與此同時，馮.諾依曼與莫爾小組合作研制EDVAC(埃德瓦克)(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator，即電子離散變量自動計算機)計算機，采用了存儲程序方案，其后開發(fā)的計算機都采用這種方式，稱為馮.諾依曼計算機。電子計算機之父——美籍匈牙利數(shù)學家馮·諾伊曼馮.諾依曼計算機的基本特點計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備5部分組成；采用存儲程序的方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一個存儲器中，指令和數(shù)據(jù)一樣可以送到運算器中運算；數(shù)據(jù)以二進制碼表示；指令由操作碼和地址碼組成；指令在存儲器中按執(zhí)行順序存放；機器以運算器為中心，輸入輸出設備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳送都通過運算器

馮式結(jié)構(gòu)改進后的結(jié)構(gòu)計算機發(fā)展階段第一代——電子管計算機時代（約1946-1957年）第二代——晶體管計算機時代（約1958-1964年）第三代——中小規(guī)模集成電路計算機時代（約1965-1970年）第四代——大規(guī)模超大規(guī)模集成電路計算機時代（約1971年至今）我國計算機的發(fā)展1

我國計算機的研究工作是從1956年開始的。

1958年，我國第一個計算技術(shù)研究所——中國科學院計算機技術(shù)研究所正式建立。

1958年10月，我國研究成功電子管數(shù)字計算機。

1964年，晶體管數(shù)字計算機問世。

1971年，開發(fā)出了集成電路數(shù)字計算機。我國計算機的發(fā)展21975年，開始研制微型計算機。1978年，研制出了每秒500萬次的大型計算機。1984年，國防科技大學成功研制出每秒1億次的“銀河”電子計算機，隨后又研制出了“銀河II型”機和“銀河III型”機。2000年，超級計算機最高浮點運算速度達到每秒1萬億次，我國的神威號計算機的運算速度達到3840億次，使我國成為美國、日本之后國際上第三個擁有高速計算機的國家。2013年，我國制造出世界上最快的計算機——天河-2，每秒54.9千萬億次浮點計算能力的超級計算機，比美國最快超級計算機的速度快一倍我國計算機的發(fā)展32016年，在全球超級計算機500強榜單中，使用中國自主芯片制造的“神威太湖之光”取代“天河二號”登上榜首，“神威太湖之光”的浮點運算速度為每秒9.3億億次，不僅速度比第二名“天河二號”快出近兩倍，其效率也提高3倍。更重要的是，與“天河二號”使用英特爾芯片不一樣，“神威太湖之光”使用的是中國自主知識產(chǎn)權(quán)的芯片?！吧裢狻背売嬎銠C“神威太湖之光”超級計算機的交換機網(wǎng)線我國計算機的發(fā)展4“神威太湖之光”采用中國自主研發(fā)的晶片技術(shù)，共安裝多達40960個處理器核心，系統(tǒng)峰值性能為每秒12.5億億次，運算性能可達每秒9.3億億次，性能功耗比為每瓦特60.5億次，均居世界第一?！吧裢狻边@部超級電腦1分鐘的運算能力，相當于全球72億人同時使用電腦連續(xù)32年；若以2016年生產(chǎn)的主流筆電或個人桌機來說，“神威太湖之光”這部超級電腦相當于2百多萬臺電腦。我國計算機的發(fā)展52017年全球最快超級電腦最新排行榜出爐，國際TOP500組織，于6月19日公布全球超級電腦的榜單，根據(jù)Top500所公布的榜單，今年的冠亞軍和去年一樣，都是由中國的“神威太湖之光”和“天河二號”攜手奪下。2018年最快電腦是美國——Summit，中國的“神威太湖之光”排名第二，“天河二號”排名第四。但中國在TOP500榜單上的系統(tǒng)數(shù)量仍超過其他任何國家。此次名單上有202臺中國超級計算機和124臺美國超級計算機。計算機的分類按信息的形式和處理方式分巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機

按規(guī)模分：

數(shù)字計算機

電子模擬計算機電子數(shù)字計算機

最有效、最經(jīng)濟和最快速，適應性差適應性好，犧牲了效率、速度和經(jīng)濟性計算機的應用

科學計算——計算機應用最早的領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理計算機控制計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD/CAM）人工智能嵌入式應用嵌入式在消費電子中的應用（1）手機（2）電子書閱讀器（3）攝像機血糖儀便雋式心電監(jiān)護儀智能輸液泵嵌入式在醫(yī)療設備中的應用交換機路由器ADSL（寬帶）上網(wǎng)嵌入式在網(wǎng)絡中的應用嵌入式在汽車中的應用嵌入式在軍事中的應用可穿戴產(chǎn)品Netatmo

June的智能手鐲SmartyRing智能戒指大疆DJI精靈4PRO無人機無人機搭載機槍電影《戰(zhàn)狼2》中的無人機電影中的無人機電影《戰(zhàn)狼2》中的無人機第一章緒論1、課程的目的，內(nèi)容和要求2、計算機的發(fā)展、分類及應用3、計算機的硬件組成4、計算機軟件5、計算機的語言6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7、計算機主要的技術(shù)指標8、計算機的發(fā)展趨勢和方向計算機里有什么？計算機系統(tǒng)的組成硬件：構(gòu)成計算機系統(tǒng)的實際裝置軟件：為便于計算機應用和對硬件進行管理而編寫的程序硬件軟件指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)計算機系統(tǒng)硬件軟件主機外部設備

中央處理器CPU內(nèi)存運算器控制器隨機存儲器(RAM)只讀存儲器(ROM)輸入設備：鍵盤、鼠標、光筆輸出設備：顯示器、打印機系統(tǒng)軟件（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等）應用軟件（各種應用軟件）外存儲器：磁帶、磁盤、光盤通信設備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器計算機系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖第3章第6章第5章第7章指令系統(tǒng)IO系統(tǒng)第4章計算機系統(tǒng)的分類目前常用的是1966年弗林根據(jù)指令流和數(shù)據(jù)流數(shù)量進行分類的方法，其中指令流是機器執(zhí)行的指令序列，數(shù)據(jù)流是由指令流調(diào)用的數(shù)據(jù)序列?？蓪⒂嬎銠C系統(tǒng)分成下列4類。單指令流單數(shù)據(jù)流（SISD）計算機系統(tǒng)由一個處理器和一個存儲器組成。每次執(zhí)行一條指令，每次從存儲器取（或存）一個數(shù)據(jù)。為了提高運算速度，有些計算機設置了指令流水線和運算操作流水線，還有的設置了多個功能部件和多體交叉存儲器單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）計算機系統(tǒng)由一個指令控制部件、多個處理器和多個存儲器組成。在程序運行時由指令控制部件向各個處理器傳送同一條指令，處理器執(zhí)行指令時所需的數(shù)據(jù)是從存儲器中取的，各處理器所處理的數(shù)據(jù)是各不相同的，這就是多數(shù)據(jù)流多指令流單數(shù)據(jù)流（MISD）計算機系統(tǒng)在同一時刻執(zhí)行多條指令，但處理同一個數(shù)據(jù)。這種計算機很少或根本不存在多指令流多數(shù)據(jù)流（MIMD）計算機系統(tǒng)由多臺處理器（包括指令控制部件和處理器）和多個存儲器組成，每臺處理器執(zhí)行各自的指令，存取各自的數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)計算結(jié)果輸出設備計算步驟輸入設備數(shù)據(jù)地址結(jié)果運算器指令存儲器控制器計算機硬件的基本組成運算器和控制器總稱為CPU馮·諾依曼型計算機的工作原理:

存儲程序順序控制主要硬件簡介運算器完成二進制編碼的算術(shù)或邏輯運算的部件。組成：累加器（用符號LA）通用寄存器（用符號LB）算術(shù)邏輯單元（用符號ALU）

存儲器內(nèi)存儲器外存儲器只讀存儲器高速緩沖存儲器寄存器又叫主存儲器，簡稱內(nèi)存或主存，存放當前正在計算機上運行的程序和數(shù)據(jù)主要硬件簡介控制器用于控制整個計算機自動地、連續(xù)地和協(xié)調(diào)地完成一條條指令。組成：指令部件時序部件操作控制部件程序計數(shù)器PC指令寄存器IR指令譯碼器ID由觸發(fā)器組成一組邏輯電路時鐘信號源、節(jié)拍發(fā)生器和微操作電路主要硬件簡介

鼠標、軟盤、鍵盤、觸摸屏、聲音識別器、圖形識別器、攝像設備和光閱讀機等。輸出設備

打印機、繪圖儀、顯示終端、聲響設備、大屏幕等。輸入設備主機顯示器鍵盤鼠標寫字板PC機硬件配置第一章緒論1、課程的目的，內(nèi)容和要求2、計算機的發(fā)展、分類及應用3、計算機的硬件組成4、計算機軟件5、計算機的語言6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7、計算機主要的技術(shù)指標8、計算機的發(fā)展趨勢和方向4、計算機軟件

計算機軟件是指計算機系統(tǒng)使用的各種程序和文檔資料的總稱分類：系統(tǒng)軟件、應用軟件操作系統(tǒng)(如DOS、Windows、UNIX、OS/2等)語言編譯和解釋系統(tǒng)網(wǎng)絡軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(如FoxBASE、Oracle等)系統(tǒng)服務程序(如診斷程序等)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應用軟件信息管理軟件(如工資管理軟件、人事管理軟件等)科學計算程序文字與表格處理軟件(如WPS、Word、Excel等)圖形與圖像處理軟件(Photoshop、3DMAX)等輔助設計軟件(如CAD、CAM、CAI、CAT等)應用軟件第一章緒論1、課程的目的，內(nèi)容和要求2、計算機的發(fā)展、分類及應用3、計算機的硬件組成4、計算機軟件5、計算機的語言6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7、計算機主要的技術(shù)指標8、計算機的發(fā)展趨勢和方向5、計算機的語言自然語言：人類相互交流信息所用的語言程序設計語言：人和計算機交流信息使用的語言稱為計算機語言或稱程序設計語言,即編寫程序所采用的語言就是程序設計語言。計算機語言分類：第一代——機器語言第二代——匯編語言第三代——面向過程程序設計語言第四代——面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言第五代——基于Web的語言

程序設計語言的種類Web語言

:Java、J++、HTML、XML高級語言

面向過程：BASIC、PASCAL、FORTRAN、C面向?qū)ο螅篊++、VisualBASIC機器語言:由0和1組成的二進制代碼序

列，計算機可直接執(zhí)行。匯編語言:將二進制形式的機器指令代

碼序列用符號（助記符）表示。程序設

計語言5、計算機的語言—機器語言特點：

1.從形式上表現(xiàn)為由0、1序列組成的指令系統(tǒng)2.機器語言不需要經(jīng)過任何翻譯工作，執(zhí)行效率高3.難記憶，難理解，難開發(fā)，難調(diào)試，易出錯4.不同型號CPU的指令集有較大差異，對應的機器指令也不同，但同一系列的CPU指令集有向上兼容性，如：Intel80386指令集就包含了8086的指令集A0002002060120A202205、計算機的語言—匯編語言A0002002060120A20220MOVAL,VAR1ADDAL,VAR2MOVVAR3,AL優(yōu)點：可讀性較好，便于檢查和修改錯誤缺點：1.基本操作簡單，描述問題的能力差，編寫程序工作量大，源程序較長。

2.編寫的程序與問題的描述相差甚遠，可讀性仍不好。

3.依賴于計算機的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，可移植性差5、計算機的語言—高級語言A0002002060120A20220MOVAL,VAR1ADDAL,VAR2MOVVAR3,ALC=a+b優(yōu)點

1.與計算機的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)無關(guān)

2.表達方式比較接近自然語言

3.描述問題的能力強

4.可讀性、通用性和可維護性好

5.與機器的字長、寄存器、內(nèi)存單元地址等無關(guān)缺點1.高級語言必須翻譯成機器語言才能執(zhí)行，由于編譯過程復雜死板，翻譯出來的機器語言冗長，占內(nèi)存大，速度慢；2.高級語言不能編寫訪問機器硬件資源的系統(tǒng)軟件或設備控制軟件。解決第二個缺點的方法：提供高級語言與匯編語言的調(diào)用接口第一章緒論1、課程的目的，內(nèi)容和要求2、計算機的發(fā)展、分類及應用3、計算機的硬件組成4、計算機軟件5、計算機的語言6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7、計算機主要的技術(shù)指標8、計算機的發(fā)展趨勢和方向6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)用高級語言編寫程序翻譯成機器語言執(zhí)行程序人工編寫計算機上運行計算機上運行源程序目標程序輸出結(jié)果計算機的解題過程6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)虛擬機器M4(高級語言機器)虛擬機器M3(匯編語言或中間語言機器)虛擬機器M2(操作系統(tǒng)語言機器)實際機器M1(機器語言機器)高級語言程序經(jīng)編譯程序翻譯成匯編語言或中間語言程序本級語言程序經(jīng)編譯程序翻譯成機器語言程序或操作系統(tǒng)語言一般用機器語言解釋操作系統(tǒng)語言由硬件或微程序執(zhí)行機器語言硬件依靠軟件才存在的機器第一章緒論1、課程的目的，內(nèi)容和要求2、計算機的發(fā)展、分類及應用3、計算機的硬件組成4、計算機軟件5、計算機的語言6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7、計算機主要的技術(shù)指標8、計算機的發(fā)展趨勢和方向7、計算機主要的技術(shù)指標字長指計算機中每次運算的數(shù)所包含的二進制數(shù)的位數(shù)。位數(shù)越多，表示數(shù)的精度越高。存儲容量包括主存儲器和外存儲器的容量。主存容量是指主存儲器存儲單元的總數(shù)外存容量一般是指計算機系統(tǒng)中聯(lián)機的外存儲器的容量。運算速度指計算機每秒鐘執(zhí)行指令的條數(shù)。完成一條指令的時間（包括取出指令和執(zhí)行指令的時間）稱為指令周期。7、計算機主要的技術(shù)指標配置的軟件及外圍設備的種類計算機系統(tǒng)允許配置的系統(tǒng)軟件種類滿足用戶的需要，用戶可根據(jù)自己的需要選擇購買系統(tǒng)軟件和應用軟件?？煽啃浴⒖捎眯院涂删S修性可靠性可用無故障平均間隔時間MTBF衡量,MTBF等于計算機系統(tǒng)有效使用時間除以故障次數(shù)?？捎眯允侵赣嬎銠C系統(tǒng)有效使用時間除以有效使用時間加上故障修復時間之和?？删S修性用故障修復的平均時間來衡量。第一章緒論1、課程的目的，內(nèi)容和要求2、計算機的發(fā)展、分類及應用3、計算機的硬件組成4、計算機軟件5、計算機的語言6、計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)7、計算機主要的技術(shù)指標8、計算機的發(fā)展趨勢和方向8、計算機的發(fā)展趨勢和方向巨型化微型化網(wǎng)絡化智能化巨型化指計算機具有極高的運算速度、大容量的存布空間、更加強大和完善的功能，主要用于航空航天、軍事、氣象、人工智能、生物工程等學科領(lǐng)域。微型化大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路發(fā)展的必然。從第—塊微處理器芯片問世以來，發(fā)展速度與日俱增。計算機芯片的集成度每18個月翻一番，而價格則減一半，這就是信息技術(shù)發(fā)展功能與價格比的摩爾定律。計算機芯片集成度越來越高，所完成的功能越來越強，使計算機微型化的進程和普及率越來越快。網(wǎng)絡化計算機技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。尤其進入20世紀90年代以來，隨Inter的飛速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡已廣泛應用于政府、學校、企業(yè)、科研、家庭等領(lǐng)域，越來越多的人接觸并了解到計算機網(wǎng)絡的概念。計算機網(wǎng)絡將不同地理位置上具有獨立功能的不同計算機通過通信設備和傳輸介質(zhì)互連起來，在通信軟件的支持下，實現(xiàn)網(wǎng)絡中的計算機之間共享資源、交換信息、協(xié)同工作。引算機網(wǎng)絡的發(fā)展水平已成為衡量國家現(xiàn)代化程度的重要指標．在社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用智能化讓計算機能夠模擬人類的智力活動，如學習、感知、理解、判斷、推理等能力。具備理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，具有說話的能力，使人機能夠用自然語言直接對話。它可以利用已有的和不斷學習到的知識，進行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復雜問題，具有匯集記憶、檢索有關(guān)知識的能力?？聺嵈髴?zhàn)阿爾法狗會彈鋼琴的機器人Teo

從目前計算機的研究情況可以看到，未來計算機將有可能在光子計算機、生物計算機、量子計算機等方面的研究領(lǐng)域上取得重大的突破1、量子計算機定義量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理的量子物理設備。當某個設備處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。特點宏觀上電子計算機用電位的高低來表示0和1以進行存儲和計算。而量子元件通過控制粒子波動的相位來實現(xiàn)輸出信號的強弱和有無，量子計算機通過利用粒子的量子力學效應，如光子的極化、原子的自旋等來表示0和1以進行存儲和計算。1、量子計算機如何實現(xiàn)量子計算目前已經(jīng)提出的方案主要是利用了冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點操縱、超導量子干涉等。只是量子點方案和超導量子干涉方案更適合集成化和小型化。2、神經(jīng)網(wǎng)絡計算機生物大腦神經(jīng)網(wǎng)絡可看做一個大規(guī)模并行處理的、緊密耦合的、能自行重組的計算網(wǎng)絡。神經(jīng)網(wǎng)絡能有效地組織和處理信息。對神經(jīng)網(wǎng)絡進行研究，并從大腦工作的模型中抽取計算機設計的模型就是所謂的神經(jīng)網(wǎng)絡計算機。神經(jīng)網(wǎng)絡計算機是模仿人的大腦的判斷能力和適應能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的計算機。以往的信息處理系統(tǒng)只能處理條理清晰、經(jīng)絡分明的數(shù)據(jù)。而人的大腦活動具有能處理零碎、含糊不清的信息的靈活性。神經(jīng)網(wǎng)絡計算機將類似于人腦的智慧和靈活性。2、神經(jīng)網(wǎng)絡計算機神經(jīng)網(wǎng)絡計算機的信息不是存儲在存儲器中，而是存儲在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡中。若有節(jié)點斷裂，電腦仍有重建資料的能力。它還具有聯(lián)想、記憶、視覺和聲音識別能力。日本科學家已開發(fā)出神經(jīng)網(wǎng)絡計算機用的大規(guī)模集成電路芯片，在1.5cm的硅片上可設置400個神經(jīng)元和40000個神經(jīng)鍵，這種芯片能實現(xiàn)每秒2億次的運算速度。1990年，日本理光公司宣布研制出一種具有學習功能和大規(guī)模集成電路的“神經(jīng)LST”。這是依照人腦的神經(jīng)細胞研制成功的一種芯片，它處理信息的速度為每秒90億次。2、神經(jīng)網(wǎng)絡計算機富士通研究所開發(fā)的神經(jīng)電子計算機，每秒更新數(shù)據(jù)速度近千億次。日本電氣公司推出一種神經(jīng)網(wǎng)絡聲音識別系統(tǒng)，能夠識別出任何人的聲音，正確率達99.8％。美國研究出由左腦和右腦兩個神經(jīng)塊連接而成的神經(jīng)電子計算機。右腦為經(jīng)驗功能部分,有1萬多個神經(jīng)元,用于圖像識別；左腦為識別功能部分,含有100萬個神經(jīng)元,用于存儲單詞和語法規(guī)則。神經(jīng)網(wǎng)絡計算機具有智能性，能模擬人的邏輯思維、記憶、推理、設計分析和決策等智能活動，并能和人進行自然通信。3、化學、生物計算機在運行機理上，化學計算機以化學制品中的微觀碳分子作信息載體，來實現(xiàn)信息的傳輸與儲存。因此，它具有更小的體積、更快的運算速度和強大的計算能力，其信息傳輸速度可能比人腦思維速度還要快若干倍。1995年，來自各國的200多位有關(guān)專家共同探討了DNA（脫氧核糖核酸）計算機的可行性，認為DNA分子間在酶的作用下可以從某基因代碼通過生物化學的反應轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N基因代碼，轉(zhuǎn)變前的基因代碼可以作為輸入數(shù)據(jù)，反應后的基因代碼可以作為運算結(jié)果，利用這一過程可以制成新型的生物計算機。3、化學、生物計算機生物芯片現(xiàn)今科學家已研制出許多種生物計算機的主要部件——生物芯片，例：合成蛋白芯片、血紅素芯片、賴氨酸芯片等。世界上第一個“分子電路”美國明尼蘇達州立大學已經(jīng)研制出世界上第一個“分子電路”，由“分子導線”組成的顯微電路只有目前計算機電路的千分之一。DNA計算機麥迪遜威斯康新大學的研究人員,利用人工合成的DNA鏈狀結(jié)構(gòu)制造出一臺DNA計算機,并且很巧妙地讓它來解決一些相對復雜的運算問題。這是一種非自動化的計算機－就像算盤一樣,但是,這種計算方式可以像常規(guī)計算機一樣實現(xiàn)自動化。3、化學、生物計算機生物計算機的速度據(jù)有關(guān)分析測量，如果生物計算機研制成功，其運算速度是目前傳統(tǒng)計算機根本無法比擬的，它幾十小時的運算量就相當于目前全球所有計算機運算量的總和。生物計算機的存儲量生物計算機的存儲量也大得驚人?？茖W家采用有機的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的生物芯片代替由無機材料制作的硅芯片，其大小僅為現(xiàn)在所用的硅芯片的十萬分之一，而