第1章 計算機概述

第1章計算機概述

?計算機的類型

-微型計算機

-中、大型計算機

-巨型計算機

-微處理器

?計算機的性能與發(fā)展趨勢

-基本技術(shù)指標

-微型化、巨型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化

-摩爾定律

?計算機的基本結(jié)構(gòu)

-馮?諾依曼模型

-計算機的結(jié)構(gòu)

作業(yè)

—1、2、3、5、8、9

1.1計算機類型

＞微型計算機——普及使用的通用計算機，包括桌面計算機、

筆記本計算機、掌上計算機

特點：廉價、網(wǎng)絡(luò)/多媒體、人性化

＞中、大型計算機——用于大型企業(yè)、事業(yè)單位，研究機構(gòu)、

大學、金融機構(gòu)作為集中計算和信息處理的計算機

特點：高速度、高可靠性、大容量

＞巨型計算機——用于尖端科學技術(shù)研究、國家機構(gòu)、軍事

特點：超高速度

＞微處理器——作為其他設(shè)備的控制中心

體積小、低功耗、專用化

1.1計算機類型一一微型計算機

微型計算機的特點

＞體積桌面化----＞掌上化

＞通用化，滿足多種使用要求

＞操作簡單化，用戶平民化，維護簡單化

＞價格低廉化

＞多媒體化

1.1計算機類型—中大型計算機

中大型計算機的特點

＞結(jié)構(gòu)：為多個機柜，主機系統(tǒng)、硬盤機、磁帶機、打印機、

通信處理機等。

A性能：一般具備高速處理能力，大容量內(nèi)存和外存儲系統(tǒng)。

大容量的存儲系統(tǒng)可能要求磁盤陣列。

＞可靠性：要求連續(xù)運行

不能停機，在要求可靠性

很高的場合要有（異地）

雙（多）主機熱備份。定

時數(shù)據(jù)備份。

?聯(lián)網(wǎng)：一般要求具備快速

的網(wǎng)絡(luò)、通道處理能力。

1.1計算機類型一一巨型計算機

1.1.3巨型計算機

＞超高速度，目前的水平是每秒上百萬億次浮點運算(FLOPS：

FloatingpointnumberOperationsPerSecond)

＞結(jié)構(gòu)上為多處理器結(jié)構(gòu)：單

指令多數(shù)據(jù)流(SIMD)機，并

行向量處理機(PVP),對稱多

處理機(SMP),大規(guī)模并行

處理機(MPP),工作站群

(COW),以及分布共享存儲

器(DSM)多處理機。

＞主要應用領(lǐng)域是仿真(如氣

象預測)、實時控制(如飛

行器控制)、模式識別、密目前世界上最快的巨型計算機：

碼運算、基因工程等。舊M的藍色基因/L,每秒367萬億

次，65536個PowerPC處理器

L1計算機類型—微處理器

1.1.4微處理器

＞微型化的、計算機化的控制部件，通過指令的執(zhí)行完成設(shè)備

的控制或信號處理。

?功能上類似計算機的核心部分，加上簡單化、專用化的接口。

包括CPU、存儲器以及必須的外圍接口。

＞單片機——在一塊芯片中集成了CPU、存儲器、定時器、外

部接口單元等，可以通過編程完成很多系統(tǒng)的控制功能的集

成電路器件。

＞微處理器包括針對不同應用

的多種類型，包括面向控制

的（主要是單片機），面向

信號處理的（數(shù)字信號處理

器），也有可以構(gòu)成通用計

算機系統(tǒng)的。

1.2計算機的性能與發(fā)展趨勢—，性能

1.2.1計算機的容量與速度

?計算機速度的度量單位一般是MIPS(MillionInstructionPer

Second),但MIPS和指令復雜度沒有關(guān)系，為了描述浮點數(shù)

的運算速度，另一個指標是FLOPS(FLOPS：Floatingpoint

numberOperationsPerSecond)

＞影響計算機運算速度的主要因素

?CPU時鐘頻率

■指令系統(tǒng)

?CPU的構(gòu)造技術(shù)，流水線、Cache、超標量、超線程等

?多CPU并行技術(shù)

?存儲器速度

1.2計算機的性能與發(fā)展趨勢—，性能

?計算機的存儲容量

以二進制位為最小存儲單位(bit)

以字節(jié)為最小訪問單位(Byte),8位構(gòu)成一個字節(jié)

1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB

A內(nèi)存和外存

內(nèi)部存儲器^—―由半導體器件構(gòu)成

易失性存儲器—運行期間的臨時存儲器

外部存儲器^一―由磁性存儲器和光存儲器構(gòu)成

非易失性存儲器——永久性存儲器

1.2計算機的性能與發(fā)展趨勢—發(fā)展趨勢

＞微型化和巨型化

微型化——滿足更廣泛的應用，更高的集成度和更低的功耗

使得計算機進一步微型化。

巨型化—實現(xiàn)更高速度的運算能力

?智能化

使計算機具備學習、推理、判斷的能力，實現(xiàn)自然語言能力

和視覺能力，讓計算機來模擬人的感覺、行為、思維過程的

機理。

＞網(wǎng)絡(luò)化

多種接入方式——在目前計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)比較普及的情況下,

逐步普及無線接入方式（無線公網(wǎng)或無線局域網(wǎng)）

主干通信實現(xiàn)三網(wǎng)合一——整合計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)和廣播電

視網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包交換。

1.2計算機的性能與發(fā)展趨勢—摩爾定律

Intel公司的創(chuàng)

辦人之一摩爾發(fā)

現(xiàn)了一個具有歷

史意義的現(xiàn)象：單

“在相等面積（制片

晶

作成本）的晶片上體

管

集成的晶體管數(shù)數(shù)

量以每18個月增

加一倍的趨勢增

加，執(zhí)行性能的

提升大體也符合

這個趨勢?！边@

就是著名的摩爾

定律。

1.3計算機的基本結(jié)構(gòu)——馮?諾依曼模型

?什么是計算機？

以美籍匈牙利數(shù)學家約翰?馮?諾依曼（1903-1957,電

子計算機之父）為首的研制小組提出了“存儲程序控制”的計

算機結(jié)構(gòu)（即諾依曼機），奠定了現(xiàn)代計算機的體系結(jié)構(gòu)。

?馮?諾依曼模型的主要思想

⑴計算機（指硬件）由五大基本部件組成——運算器、控制器、

存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備；

⑵計算機內(nèi)部采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)；

⑶將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，然后再執(zhí)行程

序。

1.3計算機的基本結(jié)構(gòu)—計算機的模塊結(jié)構(gòu)

主機外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應用軟件

中央處理器主存儲器

輔

輸

輸

助

入

出

存

設(shè)

設(shè)

儲

備

備

器

計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件

計算機硬件包括主機和外部設(shè)備

計算機主機包括CPU和存儲器

1.3計算機的基本結(jié)構(gòu)PC機的模塊結(jié)構(gòu)

早期的PC機的模塊結(jié)構(gòu)

*硬盤接口*硬盤光盤驅(qū)動器調(diào)制解

調(diào)器

總線

軟驅(qū)接口?

掃描儀

＞串行接口鼠標器

*通信接口：*并行接口

USB打印機

*鍵盤

CPU

*揚聲器

微型

機

主+12/-12+5/-5*顯示器

t1tt

機

板總線插槽

*音箱

微型電源

ib

機主

機箱2＞網(wǎng)卡?局域網(wǎng)

220VAC

1.3計算機的基本結(jié)構(gòu)—PC機的模塊結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在的

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