第1章-計算機(jī)與計算機(jī)系統(tǒng)

1、,Beyond Technology,計算機(jī)組成原理,大連東軟信息學(xué)院精品課程,第1章 計算機(jī)與計算機(jī)系統(tǒng),本章線索,1.1計算機(jī)發(fā)展簡史計算機(jī)的由來,ENIAC計算機(jī)共用18000多個電子管，1500個繼電器，占地面積170多平方米，耗電量140千瓦，每秒鐘能進(jìn)行5000次加法。,第一臺電子數(shù)字計算機(jī)ENIAC,一般認(rèn)為ENIAC機(jī)是世界第一臺電子計算機(jī)，它是由美國科學(xué)家研制的，于1946年2月14日在費城開始運(yùn)行其實由湯米、費勞爾斯等英國科學(xué)家研制的科洛薩斯計算機(jī)比ENIAC機(jī)問世早兩年多，于1944年1月10日在布萊奇利園區(qū)開始運(yùn)行ENIAC機(jī)證明電子真空技術(shù)可以大大地提高計算技術(shù)，不過

2、，ENIAC機(jī)本身存在兩大缺點：（1）沒有存儲器；（2）它用布線接板進(jìn)行控制，甚至要搭接幾天，計算速度也就被這一工作抵消了ENIAC機(jī)研制組的莫克利和?？颂仫@然是感到了這一點，他們也想盡快著手研制另一臺計算機(jī)，以便改進(jìn)。,ENIAC方案明確奠定了新機(jī)器由五個部分組成，包括：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設(shè)備，并描述了這五部分的職能和相互關(guān)系報告中，諾伊曼對ENIAC中的兩大設(shè)計思想作了進(jìn)一步的論證，為計算機(jī)的設(shè)計樹立了一座里程碑。 設(shè)計思想之一是二進(jìn)制，他根據(jù)電子元件雙穩(wěn)工作的特點，建議在電子計算機(jī)中采用二進(jìn)制。報告提到了二進(jìn)制的優(yōu)點，并預(yù)言，二進(jìn)制的采用將大簡化機(jī)器的邏輯線路。 計算機(jī)基

3、本工作原理是存儲程序和程序控制，它是由世界著名數(shù)學(xué)家馮諾依曼提出的。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼被稱為“計算機(jī)之父”。 實踐證明了諾伊曼預(yù)言的正確性。如今，邏輯代數(shù)的應(yīng)用已成為設(shè)計電子計算機(jī)的重要手段，在ENIAC中采用的主要邏輯線路也一直沿用著，只是對實現(xiàn)邏輯線路的工程方法和邏輯電路的分析方法作了改進(jìn)。,存儲程序控制概念的提出-馮諾依曼,1944l945年間，馮諾依曼形成了現(xiàn)今所用的將一組數(shù)學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C(jī)指令語言的基本方法，當(dāng)時的電子計算機(jī)(如ENIAC)缺少靈活性、普適性。馮諾依曼關(guān)于機(jī)器中的固定的、普適線路系統(tǒng)，關(guān)于“流圖”概念，關(guān)于“代碼”概念為克服以上缺點作出了重大貢獻(xiàn)。盡管對數(shù)理邏

4、輯學(xué)家來說，這種安排是顯見的。 計算機(jī)工程的發(fā)展也應(yīng)大大歸功于馮諾依曼。計算機(jī)的邏輯圖式，現(xiàn)代計算機(jī)中存儲、速度、基本指令的選取以及線路之間相互作用的設(shè)計，都深深受到馮諾依曼思想的影響。他不僅參與了電子管元件的計算機(jī)ENIAC的研制，并且還在普林斯頓高等研究院親自督造了一臺計算機(jī)。稍前，馮諾依曼還和摩爾小組一起，寫出了一個全新的存貯程序通用電子計算機(jī)方案EDVAC，長達(dá)l0l頁的報告轟動了數(shù)學(xué)界。這一向?qū)８憷碚撗芯康钠樟炙诡D高等研究院也批準(zhǔn)讓馮諾依曼建造計算機(jī)，其依據(jù)就是這份報告。,馮諾依曼-計算機(jī)領(lǐng)域的貢獻(xiàn),最簡單的來說，他的精髓貢獻(xiàn)是2點：2進(jìn)制思想與程序內(nèi)存思想。,1.1計算機(jī)發(fā)展簡史計算機(jī)的由來,計算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。 采用存儲程序的方式。 數(shù)據(jù)和指令均以二進(jìn)制代碼表示。 指令由操作碼和地址碼組成。 指令在存儲器中順序存放。,馮諾依曼計算機(jī)的結(jié)構(gòu),1.1計算機(jī)發(fā)展簡史計算機(jī)的發(fā)展,隨電子元器件發(fā)展,隨能處理的對象發(fā)展,1.2計算機(jī)的特點及應(yīng)用,工具,1.3計算機(jī)的發(fā)展趨勢與前景,1.4深入計算機(jī)系統(tǒng)硬件組