计算机组成与结构课件.ppt

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1、计算机组成与结构什么是计算机？计算机由哪几部分组成？它们是如何工作的？上海应用技术学院计算机系第一章概述1.1计算机的定义和特性1.1.1什么是计算机计算机是一种能对数字化信息进行高速自动运算的通用处理装置。信息：数值、文字、图形、图像、声音、视频。运算：算术运算、逻辑运算处理：计算、搜索、识别、变换、联想、思考、推理。1.1.2计算机的特性高速：每秒几万亿次运算，许多应用成为可能通用：处理数值/非数值信息，应用广泛准确：由算法来保证。智能化：模拟人类思维，人工智能技术1.2计算机的发展历程1.2.1电子计算机的诞生世界上第一台电子计算机ENIAC1946年诞生于美国。性能：每秒5000

2、次加法、50次乘法。用途：弹道计算。体积：占地140M2、重30吨、耗电150千瓦共运行十年80,233小时，超过有史以来人类大脑运算量的总和。1.2.2第一代电子计算机通常，用计算机所用器件类型划分“代”。特点：定点运算；用低级语言编程，没有“软件”；体积大，速度慢，内存容量小。器件：电子管。代表机型：ENIAC,EDVAC,EDSAC,UMVAC1.2.3第二代电子计算机特点：浮点运算，变址，中断，I/O处理；出现高级语言及其编译程序；体积小，功耗低，速度快，可靠性提高。器件：晶体管，内存采用磁芯存储器。代表机型：1954年贝尔实验室TRADIC1957年麻省理工学院TX-21959

3、年IBM推出商用IBM14011.2.4第三代电子计算机特点：体积更小，功耗更低，速度更快，可靠性进一步提高；大型机、巨型机、小型机同时发展。器件：集成电路代表机型：1964年IBM360，DECPDP系列1.2.5第四代电子计算机特点：体积更小，功耗更低，速度更快，可靠性进一步提高；微型机大量出现,计算机网络迅速普及。器件：大规模、超大规模集成电路摩尔定律：每过18个月，集成度将翻番；速度将提高一倍；价格将降低一半。比尔.盖茨：微软离破产永远只有一年半时间。IntelCPU芯片性能比较芯片年代集成度主频线宽数据线地址线400480868038671788520003000027万2.0

4、5~83321.51~1.5416322032Pentium93300万60~1500.66436PentiumII95550万300~4500.356436Pentium399800万600M~1G0.256436Pentium420001000万1.4~3G0.1864361.2.6新一代电子计算机特点：试图冲破冯.诺依曼体系；智能化。器件：生物芯片，分子电子器件，超导器件，量子器件，……日本的第五代计算机计划：知识处理，并行处理，逻辑程序设计语言1.2.7我国电子计算机发展古代：“阴阳八卦”是最早出现的二进制形式；十进制计数系统；筹算、珠算。现代：1958年研制出第一代电子管计算机

5、；1965年研制出第二代晶体管计算机；1983年研制出亿次巨型机“银河I”;2001年研制出超级计算机“神威I”。1.3计算机的组成与结构1.3.1计算机系统的层次结构应用系统与数字模型各种应用程序高级语言编译、解释程序操作系统6543210指令系统微程序控制，PLA控制硬件逻辑硬件/软件的“接口”实现指令系统计算机“硬件”课程学习内容1.3.1计算机系统的层次结构本课程学习的主要内容：1，高速的算术、逻辑运算方法以及ALU的逻辑设计2，高速的指令执行过程与指令部件的设计、实现3，存储器部件，提高容量-速度的方法，CACHE技术4，高效率的输入、输出方法、组织、互连5，五大部件之间的连接

6、（总线）、相互作用（结构）1.3.2计算机硬件计算机硬件：构成计算机的元器件、部件、设备以及他们的设计与实现技术电子计算机之父：冯.诺依曼（VonNaumanu）匈牙利籍犹太人，数学博士；1930年任教于普林斯顿大学；指导了第一台电子数字计算机的研制；1945年6月发表“电子离散变量计算机”，奠定了现代电子计算机的基础。1.3.2计算机硬件冯.诺依曼计算机的主要特征1，计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备五个部件组成；2，存储器以二进制形式存储指令和数据；3，存储程序工作方式：存储器一维线性编址，按地址存取，指令从存储器逐条取出，串行执行；4，五部件以运算器为中心进行组织。

7、核心:存储程序工作方式1.3.2计算机硬件存储器运算器控制器输入输出指令数据地址地址进行算术、逻辑运算；数据来自存储器、输入设备；结果送往存储器、输出设备。控制器运算器执行指令；管理、协调其他部件工作。存储器存储程序和数据输入输出计算机和外部进行数据传输1.3.3计算机软件软件：计算机内使用的各种程序及其文档。程序：计算任务的处理对象和规则的描述。文档：为了便于了解程序所需要的阐述性资料。1.3.3计算机软件软件的作用1，指挥、控制