专转本计算机第2章_计算机组成原理.ppt

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1、第2章计算机组成原理1学习目标与要求1.掌握计算机硬件的主要组成部分及其功能2.描述CPU的结构与工作原理3.熟悉PC机的物理组成4.常用输入设备的功能、结构与原理5.常用输出设备的功能、结构与原理6.外存储器22.1计算机的组成与分类一、计算机的诞生与发展1、第一台电子计算机诞生3ENIAC：电子数字积分机与计算机（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）时间：1946年2月地点：美国宾夕法尼亚大学用途：军事计算逻辑部件：电子管运算速度：5000次/秒体积价

2、格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元1943年由JohnBrainered领导ENIAC开始研究。图为JohnMauchly及J.PresperEckert负责这计划的执行者4对计算机的诞生和发展做出重大贡献的两个人：（1）阿伦·图灵(AlanTuring)图灵的思想奠定了现代计算机科学的理论基础。（2）冯·诺依曼(JohnVonNeumman)奠定了当代计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备等组成的结构体系。5阿伦.图灵(AlanTuring)英国数学家、哲学家、密码破译

3、家30年代初，发表了一篇著名的论文《论数字计算在决断难题中的应用》，他提出了一种十分简单，但运算能力极强的理想计算装置，用它来计算所有能想象得到的可计算函数。图灵机——自动机理论ACM（美国计算机学会）图灵奖61945年VonNeuuman、H.H.Goldstin、A.W.Burks发表了一篇论文《电子计算机装置逻辑结构初探》提出了两个主要论点:*使用二进制*存储程序和程序控制冯·诺依曼教授（JohnVonNeumman）和他设计的“存储程序式”计算机EDVAC(埃德瓦克)72、计算机的发展阶段以计

4、算机使用的基本电子元件作为划分依据，计算机的发展经历了四个阶段。基本电子元件的演变：集成电路（IC）电子管晶体管中小规模集成电路芯片大规模超大规模集成电路芯片8代别年代主要元器件配置的软件主要应用第1代20世纪40年代中期～50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓使用机器语言和汇编语言编写程序科学计算和工程计算第2代50年代中后期～60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯使用FORTRAN等高级程序设计语言开始广泛应用于数据处理领域第3代60年代中期～70年代初期CPU：SSI，MSI内存：SSI，MSI半导

5、体存储器操作系统，数据库管理系统等开始使用在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到广泛应用第4代20世纪70年代中期以来CPU：LSI、VLSI内存：LSI、VLSI的半导体存储器软件工程、分布式计算、网络软件等开始广泛使用深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机93、计算机信息处理的特点运算速度快：用MIS（每秒百万条指令）来衡量，巨型机可达千万MIPS计算精度高：如Л，计算机能计算到小数点后2亿位记忆能力强：存储数据、程序逻辑判断能力：解决数值和非数值（信息检索、图像识别等）问题可靠性高、通用性强

6、：应用领域广高性能的实时通信和交换能力：网络信息表达方式直观，使用方便104、计算机的应用领域科学计算信息处理自动控制辅助系统：CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAI（计算机辅助教学）、CAT（计算机辅助测试）网络通信、电子商务、多媒体人工智能115、计算机的发展趋势巨型化微型化网络化智能化多媒体化12二、计算机的组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件指计算机系统中所有实际物理装置的总称。软件是在计算机中运行的各种程序和相关的数据及文档。13计算机硬件的组成冯·诺依曼型计算机的

7、5个组成部分运算器控制器存储器输入输出中央处理器俗称:CPU主机计算机硬件I/O设备其基本原理是存储程序控制，或说是存储程序，程序控制。14目前所使用的计算机都是基于冯·诺依曼提出的“存储程序控制”原理进行工作的。15CPU与主存储器连同总线构成主机外存储器与输入输出设备称外围设备计算机硬件中央处理器(CPU)内存储器外存储器输入设备输出设备通过系统总线互相连接主机CPU主存储器总线外围设备（外设）外存储器输入设备输出设备16中央处理器外存储器内存储器输出设备系统总线输入设备适配器适配器适配器I/O端

8、口I/O端口外存储器接口控制器运算器存储器计算机的逻辑结构171、中央处理器(CPU)(CPU：CentralProcessingUnit)包含运算器和控制器。承担系统软件和应用软件运行任务的处理，是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。（一台计算机中有多个处理器，它们各有其不同的任务）18处理器能高速地进行算术运算和逻辑运算，负责对输入信息进行各种处理微处理器简称μP或MP，通常指将控制器、运算器、寄存器制作在一块半导体芯片上的处理器，例如Penti