计算机的分类发展与应用x

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1、计算机组成与系统结构陈泽宇副教授第1章计算机系统概论第2章运算方法和运算器第3章存储系统第4章指令系统第5章中央处理器（CPU）第6章总线系统第7章输入输出（I/O）系统第8章并行计算机系统1.1计算机的分类、发展与应用1.1.1计算机的分类1.1.2计算机的发展概况1.1.3计算机的应用电子数字计算机（通常简称为计算机）是按照一系列指令来对数据进行处理的机器计算机拥有众多的物理形态个人计算机（PersonalComputer，PC）便携计算机（PortableComputer）又称膝上型计算机（LaptopComputer）嵌入式计算机（EmbeddedComputer）使用最为广泛的

2、计算机形态根据Church–Turing理论，任何一台具有最基本功能的计算机，原则上都能够执行任何其他计算机可以执行的任务只要不考虑时间和存储容量，性能和复杂度均相差甚远的各种计算机，都能够执行相同的运算任务美国SGI公司为NASA制造的Columbia超级计算机GNUX（GNU+Linux）操作系统下运行视频会议软件的手表计算机1.1.1计算机的分类1．计算机分类2．通用计算机分类1．计算机分类根据效率、速度、价格、运行的经济性、适应性划分通用计算机功能齐全，通用性强，适应面广，可完成各种工作但是牺牲了效率、速度、经济性专用计算机专为某些特定问题而设计，功能单一，结构简单可靠性高、速度

3、快、成本低，最有效、最经济、最快速但是其适应性很差2．通用计算机分类通用计算机分为6类，区别在于体积、复杂度、功耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模、价格超级计算机（Supercomputer）大型机（Mainframe）服务器（Server）工作站（Workstation）微型机（Microcomputer）单片机（Single-ChipComputer）超级计算机用于科学计算运算速度快，数据存储容量大，结构复杂，价格昂贵单片机单片集成电路（IntegratedCircuit，IC）做成体积小，结构简单，性能指标较低，价格便宜大型机、服务器、工作站、微型机结构规模和性能指标依次递减

4、；今天的工作站可能是明天的微型机，而今天的微型机也可能是明天的单片机1.1.2计算机的发展概况1．第一台通用电子数字计算机2．数字计算机的发展史3．计算机体系结构的发展过程“Computer”一词最初指的是从事数值运算的人往往借助于某种机械运算装置来完成数值运算工作现在专指计算机，即电子数字计算机1．第一台通用电子数字计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，电子数字积分计算机）1946年，美国宾夕法尼亚大学1.8万个电子管，占地170平方米总重量30吨，耗电140千瓦每秒5000次加减运算科学史上划时代创新，奠定现代电子数字计算

5、机基础最初结构设计不灵活，每次重新编程必须重新连线存储程序体系结构（Stored-ProgramArchitecture）给定一个指令序列（即程序）并存储它们，在未来某个时间里从存储器中读出，依照程序给定的顺序执行它们现代计算机的主要特征，就在于这种可编程能力冯·诺伊曼体系结构（vonNeumannArchitecture）早在ENIAC完成之前，数学家冯·诺伊曼就在其论文中提出了存储程序计算机的设计思想因此，存储程序体系结构又称冯·诺伊曼体系结构大多数当代计算机仍然采用冯·诺伊曼体系结构2．数字计算机的发展史从使用器件角度，计算机的发展大致经历了5代变化时间使用器件执行速度(次/秒)典

6、型应用第1代1946~1957电子管几千至几万数据处理机第2代1958~1964晶体管几万至几十万工业控制机第3代1965~1970小规模/中规模集成电路几十万至几百万小型计算机第4代1971~1985大规模/超大规模集成电路几百万至几千万微型计算机第5代1986~甚大规模集成电路几亿至上百亿单片计算机第一代计算机1946年到1957年使用电子管（VacuumTube）作为电子器件使用机器语言与符号语言编制程序体积庞大，存储容量小，成本很高，可靠性较低主要用于科学计算在此期间，形成了计算机的基本体系结构，确定了程序设计的基本方法第二代计算机1958年到1964年使用晶体管（Transis

7、tor）开始使用计算机高级语言体积缩小，存储容量扩大，成本降低，可靠性提高不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理，并逐渐用于工业控制“工业控制机”开始得到应用第三代计算机1965年到1970年使用小规模集成电路（SSI）与中规模集成电路（MSI）操作系统开始出现计算机小型化、微型化用于科学计算、文字处理、企业管理和自动控制等领域出现了管理信息系统（ManagementInformationSystem，MIS）“小型计算机”开始