计算机组成与结构第1章-计算机系统概论

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1、计算机组成原理马家宇Email：majiayu@gmail.com2知识与课程结构微机原理体系结构汇编语言计算机原理数字逻辑电子技术电路分析3课程重要性计算机专业的专业课程；后续课程的知识基础课程；继续深造的必考课程；4学习目标及方法学习目标：花时少、效率高;掌握本课程的内容；培养一流的计算机人才。学习方法：学习时，多问几个why?(提倡怀疑)听课追随老师的思路，积极思考；温故而知新；5如何学好本课程？是什么、为什么和怎么样概念的记忆与原理的理解从了解计算机系统的外部特性为出发点，以软件设计过程中

2、必须知道的计算机系统的结构为线索来学习。作业、纪律与考试第一章计算机系统概论1.1电子计算机的发展简史第一代电子管时代(1946-1958)耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言第二代晶体管时代(1958-1965)变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言第三代中小规模集成电路时代(1965-1970)存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒第四代大规模集成电路时代(1971至今)向大型机和微型机两个方向发展现代计算机发展方向巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化根据摩尔定律集成电路大体

3、上每18个月翻一番，今后可再用10年。目前，大规模芯片生产工艺已达到0.25微米。微电子工业发展每下一步的线宽大约是前一步的0.7倍，因而0.25微米的下一步是0.18微米，其后是0.13微米、0.09微米、0.06微米。计算机的六大分类巨型机——世界几家公司生产，最快1.4万亿次，9千个CPU组成Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I,银河II,银河III，目前我国神威号速度达3480亿次/秒。小巨型机——功能同巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速美国Convex公司的C系列机为

4、其代表产品。大型机——大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调度主机资源，代表产品有IBM360，370，4300等小型机——它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用，典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列工作站——用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等。典型产品有HP-APOLLO，SUN工作站等。微型机——个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉世界上较快的五台超级计算机1.IBM:Seaborg6080个CPU最大平均速度7.304TF(1012)2.IBM:

5、ASCIWhite8192个CPU最大平均速度7.304TF(1012)世界上较快的五台超级计算机3.LinuxNetworX:MCRLinuxCluster2304个CPU最大平均速度7.634TF(1012)世界上较快的五台超级计算机4.HP:ASCIQ4096个CPU最大平均速度13.88TF(1012)世界上较快的五台超级计算机5.NEC:EarthSimulator5120个CPU最大平均速度35.86TF(1012)世界上较快的五台超级计算机世界上较快的五台超级计算机6.IBMBlue

6、Gene04年32768个双核嵌入式CPU13w08年122400个CPU1.026PFLops1PF=1000TF162、计算机系统组成完整的计算机系统由硬件和软件组成17计算机系统的内部组成硬盘电源导线和电缆软驱内存微处理器（CPU）扩展卡主板扩展槽软件组成系统软件应用软件操作系统或管理软件汇编程序高级语言的编译或解释程序故障诊断或检验程序系统调试程序数据库管理程序使用者根据需要采用各类语言编写的各种应用程序，包括各类应用软件包计算机软件的组成没有配备任何软件的“裸机”无法投入使用，没有配备足

7、够的软件，其功能就不能很好的发挥。计算机软件的分类如下：计算机的语言自然语言：人类相互交流信息所用的语言高级语言：由于当前的计算机还不具备理解自然语言的能力，于是人们希望找到一种和自然语言接近并能为计算机接受的语言，这种语言被称为计算机的高级语言。汇编语言：符号式程序设计语言，属于低级语言。机器语言：然而目前的通用计算机不会直接执行用高级语言编写的程序，因而要先将其翻译成机器能执行的语言，这种语言被称为机器语言（由二进制代码表示的指令组成）。计算机解题的过程可归结为：(1)程序员用高级语言编写程序

8、；(2)将程序与数据输入计算机，并由计算机将程序翻译成机器语言程序，保存在计算机的存储器中；(3)运行程序，输出结果。在计算机中能执行的程序是由指令组成的，因此计算机执行程序的过程，实际上就是按照给定次序执行一组指令的过程。一条指令通常分成两部分：(1)操作码规定该指令执行什么样的运算(或操作)，因此被命名为操作码。(2)地址码规定对哪些数据进行运算，通常表示的是数据地址，因此被称为地址码。22计算机硬件系统组成计算机的所有电子元件和机电装置的统称冯.诺依曼机具有如下基本特点:计算