参赛课件 计算机组成原理(一)

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1、1计算机组成原理——计算机组织与结构参赛讲师：*****2目录第一章计算机系统概述第二章数据的机器级表示及运算第三章汇编级机器组织第四章存储系统组织与结构第五章输入/输出系统组织第六章总线与接口组织第七章CPU组织与结构第八章并行组织3第一章计算机系统概述计算机发展历程1.1第一台电子计算机ENIAC于1946年诞生于美国宾夕法尼亚大学。60多年来，计算机的性能提升了1010倍以上。电子计算机的诞生及发展极大地推动了人类社会的进步。计算机技术的飞速发展离不开所依赖的器件技术的发展。电子计算机的发展可划分为4代。在电子计算机诞生之前，已

2、经出现了机械式计算机。机械式计算机作为计算机的一种发展道路，为后来电子计算机的发展打下了基础。4第一章计算机系统概述机械式计算机的发展1.1.1随着科技的发展，需要具有计算能力的“计算机器”。5第一章计算机系统概述（1）第一台计算机器：1623年德国WilhelmSchickard教授发明的“计算钟”。该计算钟采用齿轮驱动，但少有人关注。机械式计算机的发展1.1.16第一章计算机系统概述机械式计算机的发展1.1.1（2）法国帕斯卡1942年发明机械加法器。成本较高，计算精度不可靠，只能进行加法运算，能够实现自动进位。7第一章计算机系统

3、概述（3）1670年德国科学家莱布尼兹发明步进式计算器。该计算器具有加减乘除四则运算功能，第一次提出二进制运算，为现代计算机奠定了基础。机械式计算机的发展1.1.18第一章计算机系统概述（4）英国数学家巴贝奇与1822年发明了差分机。并于1833年在差分机基础上设计了分析机。分析机已经具备了数学运算能力，并具备了现代计算机的概念，具有存储器及I/O设备。机械式计算机的发展1.1.19第一章计算机系统概述机械式计算机的发展1.1.1（5）美国工程师霍勒瑞斯于1888年发明了制表机。这在当时是有史以来最大的信息革命，其背后的强大动力是18

4、90的美国人口普查。普查工作人员只需在记录卡上打孔，然后把卡装进Hollerith的机器中就可以了。1924年，Hollerith的公司更名为国际商业机器公司，简称为IBM。10第一章计算机系统概述机械式计算机的发展1.1.1（5）德国工程师朱斯于1938年成功制造了Z-1。该计算机属于一种纯机械式能够存储64位数的计算装置。后来Z-3型计算机是第一台属于程序控制的机电计算机，大大提高了运算速度及数据处理能力。11第一章计算机系统概述机械式计算机的发展1.1.1（5）美国麻省理工大学艾肯于1944年研制成功了MARK-I。该计算机的诞

5、生极大提高了计算机的处理能力。在1947年，艾肯又研制成功了MARK-II型计算机。12第一章计算机系统概述电子管计算机1.1.21946年美国宾虚法尼亚大学电子工程系诞生了第一台电子管计算机，称为ENIAC。该计算机核心部件采用电子管，占地170m2，重30吨，耗电14千瓦，每秒进行5000次加减法运算。ENIAC的诞生标志着人类计算工具一次大的飞跃。13第一章计算机系统概述电子管计算机特点1.1.2（1）采用电子管（真空管）作为基本元器件；（2）开始使用存储器存储程序，但存储空间较小；（3）采用穿孔纸带或卡片作为输入/输出设备，速

6、度慢；（4）采用机器语言作为程序设计语言，效率低。14第一章计算机系统概述晶体管计算机1.1.31948年贝尔实验室中诞生了一种影响深远的发明：晶体管。计算机也进入了晶体管时代。晶体管计算机特点：（1）基本元器件采用晶体管；（2）存储介质采用磁芯（3）出现操作系统，汇编语言称为主流编程语言。15第一章计算机系统概述中小规模集成电路计算机1.1.41952年英国G.W.A.Dummer首次提出集成电路设想，1958年美国JackKilby和RobertS.Noyce发明了集成电路。第三代计算机特点：（1）基本元件采用集成电路；（2）存储

7、介质采用半导体；（3）操作系统性能增强，各种高级程序设计语言出现。（4）计算机研制生产系列化、通用化和标准化。IBM360大型机16第一章计算机系统概述大规模、超大规模集成电路计算机1.1.5大规模超大规模集成电路技术使计算机性能有了巨大的提高。（1）新技术的使用提高了计算机整体性能；（2）硬件性能极大提升，外围设备种类变得丰富；（3）软件性能越来越强，功能越来越丰富；（4）网络应用巨大发展；（5）微型计算机出现。早期由DEC公司生产的第四代计算机17第一章计算机系统概述年份时期名称物理器件应用第一代（1946－1957）电子管计算机

8、电子管科学计算第二代（1958－1963）晶体管计算机晶体管工业控制第三代（1964－1971）集成电路计算机集成电路文字、图像、通信第四代（1971－至今）大规模集成电路计算机大规模和超大规模集成电路社会各领域计算机发