计算机组成原理第二版课件 组成原理第一章

《计算机组成原理第二版课件 组成原理第一章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机组成原理宋红sxyqsh@163.com第一章计算机系统概论1-1计算机的发展简史1-2计算机的分类和应用1-3计算机的硬件和软件1-4计算机系统结构1-1计算机的发展简史电子计算机是一个统称，实际上它被明确地分两大类：“电子模拟计算机”和“电子数字计算机”。前者是使用连续变化的物理量(例如电流、电压等)来表示数值的大小并参加机内运算，其运算结果自然也是连续变化的物理量；后者是将运算对象数字化成为离散的数字量，用数码进行运算，其运算结果也是离散的数字信息，它运算速度快、运算精度高，现代人们所说的“电子计算机”或“计算机”，都是指“电子数字计算机”，也是本书讨论的对象。电子

2、计算机的发展，如果从第一台计算机的问世算起，到现在半个多世纪，在人类科技史上还没有一种学科的发展速度可以与电子计算机的发展速度相提并论。20世纪40年代，无线电技术和无线电工业的发展为电子计算机的研制准备了物质基础，1943年～1946年美国宾夕法尼亚大学研制的电子数字积分和计算机ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)是世界上第一台电子计算机。ENIAC计算机共用18000多个电子管，1500个继电器，重达30吨，占地170平方米，耗电140千瓦，每秒钟能计算5000次加法，研制人是埃克特(J．P．Eckert)和莫克利(

3、J．W．Mauchly)。ENIAC计算机存在两个主要缺点，一是存储容量太小，只能存20个字长为10位的十进制数，二是用线路连接的方法来编排程序，因此每次解题都要依靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。在ENIAC计算机研制的同时，冯·诺依曼(VonNeumann)与莫克利、埃克特小组合作研制EDVAC计算机，在这台计算机中确立了计算机的五个基本部件：输入器、输出器、运算器、存储器、控制器。程序和数据存放在存储器中，并采用了二进制，确立了存储程序的原则。现代的一般计算机被称作冯·诺依曼结构计算机。第一代：电子管计算机时代(从1946年第一台计算机研制成功到五十年代后期)

4、，将电子管、继电器和存储器用绝缘导线互连在一起，由单个CPU构成，CPU用程序计数器和累加器顺序完成定点运算，采用机器语言或汇编语言，用CPU程序控制I／O。其主要特点是采用电子管作为基本器件。代表性系统有由JohnvonNeumann，AnhurBurks和HermanGoldstine于1946年在普林斯顿大学研制成功的IAS计算机、由宾夕法尼亚大学莫尔学院于1950年制成的ENIAC、由IBM于1953年制造的IBM701计算机。第二代：晶体管计算机时代(1955～1964)，采用分立式晶体三极管、二极管和铁氧体的磁芯，用印刷电路将它们互连起来。采用了变址寄存器、浮点运算

5、、多路存储器和I／O处理机。采用有编译程序的高级语言、子程序库、批处理监控程序。这时期计算机的主要器件逐步由电子管改为晶体管，因而缩小了体积，降低了功耗，提高了速度和可靠性。而且价格不断下降。后来又采用了磁心存储器，使速度得到进一步提高。代表性系统有1959年制成的UnivacI。ARC、60年代的CDCl604和1962年制成的IBM7030。1969年1月制成的超大型计算机CDC7600，速度达到每秒千万次浮点运算，是这一时期设计最成功的产品。第三代：集成电路计算机时代(1965—1974)，采用小规模或中规模集成电路和多层印刷电路。采用了流水线、高速缓存和并行处理机。软件

6、方面采用多道程序设计和分时操作系统。这时期的计算机采用集成电路作为基本器件，因此功耗，体积，价格等进一步下降，而速度及可靠性相应地提高，这就促使了计算机的应用范围进一步扩大。正是由于集成电路成本的迅速下降，产生了成本低而功能不是太强的小型计算机供应市场，占领了许多数据处理的应用领域。代表性系统有IBM／360—370系列、CDC6600／7600系列、Texas仪表公司的ASC和DigitalEquipment公司的PDP—8系列。IBM360系统是最早采用集成电路的通用计算机，也是影响最大的第三代计算机。它的主要特点是通用化，系列化、标准化。通用化：指令系统丰富，兼顾科学计算

7、、数据处理、实时控制三个方面。系列化：IBM360各档机器采用相同的系统结构，即在指令系统、数据格式，字符编码、中断系统、控制方式、输入／输出操作方式等方面保持统一，从而保证了程序兼容，当用户更新机器时原来在低档机上编写的程序可以不作修改就使用在高档机上。IBM360系统后来陆续增加的几种型号仍保持与前面的产品兼容。后来，西欧与日本的一些通用计算机也保持与IBM360系统兼容。苏联和东欧国家联合制造的“统一系统”也是与IBM360系统兼容的。标准化：采用标准的输入／输出接口，因而各个机型的外