第1章 计算机硬件组成ppt课件.ppt

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1、计算机导论西北大学信息科学与技术学院国家级精品课程配套教学课件编制:索琦第1章计算机硬件组成国家级精品课程配套教学课件编制:索琦1.1计算机的产生与发展1.1.1计算机的产生在人类发展的历史长河中，人们一直在研究一种高效的计算工具来满足实际的计算需求。1847年，计算机先驱、英国数学家CharlesBabbages开始设计机械式差分机，耗时2年，可以完成31位精度的运算并将结果打印到纸上，被普遍认为是世界上第一台机械式计算机。2.阿塔纳索夫-贝利计算机的特点采用电能与电子元件(当时为电子真空管)；采用二进制计数；采用电容器作为存储器，可再

2、生且避免错误；进行直接的逻辑运算，而非算术运算模拟。1.阿塔纳索夫-贝利计算机1939年造出阿塔纳索夫-贝利计算机。是电子与电器的结合，电路系统装有300个电子真空管.1.1.2计算机的发展现代计算机问世之前，计算机的发展经历了机械式计算机、机电式计算机和萌芽期的电子计算机三个阶段。1946年2月，美国宾夕法尼亚大学研制的大型电子数字积分计算机“埃尼亚克（ENIAC）”最初专门用于火炮弹道计算，后经多次改进成为能进行各种科学计算的通用计算机。新的重大突破是由科学家冯·诺依曼领导的设计小组完成的，他们在1945年发表了一个全新的存储程序式通

3、用电子计算机方案——电子离散变量自动计算机（EDVAC）。1949年，英国剑桥大学数学实验室率先研制成功基于该方案的现代计算机——电子离散时序自动计算机（EDSAC）。至此，电子计算机发展的萌芽时期遂告结束，开始进入现代计算机的发展时期。电子管1.电子管计算机（1946~1959年）IBM7090型电子计算机IBM360型电子计算机晶体管2.晶体管计算机（1959~1964）3.模集成电路计算机（1965~1970年）4.大规模集成电路计算机时代（1970以后）80085.新一代计算机新一代计算机把信息采集存储处理、通信和人工智能结合在一

4、起。它不仅能进行一般信息处理，而且能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人类开拓未知的领域、获得新的知识。1.1.3计算机的特点自动性快速性记忆和逻辑判断可靠性特点精度高1.1.4计算机应用领域科学计算数据处理过程控制辅助设计与辅助制造计算机网络ABCDFEG人工智能1.2冯·诺依曼体系结构1945年，冯·诺依曼提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念，这是所有现代电子计算机共同遵守的基本规则，被称为“冯·诺依曼体系结构”，冯·诺依曼1.2.1工作原理①计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大

5、部件组成；②指令和数据都用二进制代码表示；③指令和数据都以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访；④指令在存储器内顺序存放，且由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；⑤机器以运算器为核心，输入/输出设备与存储器的数据传送要通过运算器。1.2.2基本组成典型的冯·诺依曼计算机组成：以存储器为中心的现代计算机组成：（外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备数据流地址控制流运算器结果完成二进制编码的算术或逻辑运算的部件。控制整个计算机自动地、连续地和协调地完成一条条指令。程序

6、通过输入设备送入计算机的存储器中1.3计算机的分类超级计算机大型机中小型机工作站微型机5大类：我国的“天河1号计算机”，速度达到每秒2.5千万亿次运算。联想万亿次大型计算机Sun公司2005年推出的基于AMDOpteron处理器的工作站中小型机是指采用8至32个处理器，性能和价格介于PC服务器和大型计算机之间的一种高性能64位计算机。微型计算机的诞生和发展1971—1973年：4位或低档8位微处理器和微型机。1974—1978年：中档的8位微处理器和微型机。1978—1984年：16位微处理器和微型机。1985—2006年：32位高档微型

7、机。2006年以后：64位高档微型机。第一台装配有微处理器的计算机装配有8080处理器的计算机“牛郎星”1981年IBMPC的诞生微型计算机具有很高的性价比，运算速度可以达到每秒数亿次至数百亿次。随着数字化音频和视频技术的发展，逐步形成了集声、文、图形、图像于一体的多媒体计算机系统。1.4微型计算机的基本硬件组成1.4.1硬件的基本概念硬件是对计算机系统中所有实体部件和设备的统称。硬件具有原子特性，是计算机存在的物质基础。1.硬件的功能部件2.系统总线根据连接的部件不同，总线可分为：内部总线、系统总线和外部总线。内部总线就是同一部件内部连

8、接的总线；系统总线就是计算机内部不同部件之间连接的总线；有时也会把主机和外部设备之间连接的总线称为外部总线。在微机中，CPU、存储器和I/O设备之间是采用总线结构连接的，总线是微机中数据传输或