湘潭大学第1章 计算机系统概论.pptVIP

3、记忆能力强或存储容量大 存储容量是指计算机能够存储二进制信息的数量，一般以位、字节和字为单位。 反映计算机存储信息的能力。 由于性能与价格等多种原因，计算机存储系统也是一个多级层次存储结构，如高速缓存、主存、辅存等。 4、具有逻辑推理和判断能力 除进行运算外，还具有很强的逻辑判断能力，这种能力是计算机进行逻辑推理的前提，从而实现计算机工作的自动化，保证计算机控制的判断可靠、反映迅速、控制灵敏。 5、自动化程度高 计算机具有“程序存储控制”功能。只要将事先编好的程序和数据送入计算机主存，在启动工作后，不需要人工干预，即能自动按照程序规定的步骤完成预定的任务。 6、通用性强 不同的应用领域，解决问题的算法是不同的。仔细分析一下各种算法的基本操作可以发现，大多数基本操作是相同的，只是算法不同，对不同的基本操作使用的频率不同而已。因此计算机可适用于多种应用。 当前通用计算机主要面向三个应用领域：科学计算、数据处理和实时控制。 7、使用方便 通用计算机都配有几种面向用户的高级语言，使得用户不必了解计算机内部的复杂结构和原理，也不需要了解复杂的机器语言，用户只要写出源程序，然后将它输入到计算机中，之后由机器自动进行计算过程的控制、计算结果的输出等工作。不需要人进行干预。 1.5.3 计算机的主要技术指标 1、机器字长 计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。与CPU的寄存器位数有关。字长越长，数的表示范围越大，精度越高，数据处理的速度也越快。 2、存储容量 包括主存容量和辅存容量 主存容量=存储单元个数×存储字长 注：单位用字节来表示。 运算速度 计算机的运算速度与许多因素有关，如机器的主频、执行什么样的操作、主存本身速度（主存速度快，取指令速度就快）等有关。 MIPS定义为： MIPS=指令条数/（执行指令时间×106） =主频/CPI=主频×IPC MFLOPS定义为： MFLOPS=浮点操作次数/（执行指令时间×106） 注：书上的例1.1使用了概率统计的知识 。 1.6　电子计算机的发展简史 从第一台计算机问世算起，到现在有六十多年时间，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。 提出电子计算机的需要：战争急需快速而准确地解决弹道计算问题。 1943年在宾夕伐尼亚大学开始研制，到1946年宣布完成。它重达30吨，用了18000个电子管，耗电100千瓦以上。 同时冯·诺依曼(Von Neumann)领导莫尔小组研制EDVAC计算机，采用了存储程序方案，其后的计算机都采用这种模式，称为冯·诺依曼计算机。 随着技术的发展和新应用领域的开拓，对冯·诺依曼机做了很多改进: 某些机器程序与数据分开存放在不同的存储器中，程序不允许修改， 机器不再以运算器为中心，而以存储器为中心等等。 本课程中后面讲述的都是冯·诺依曼机型。 　　 计算机发展迅速的因素: (1)电子器件的发展起决定性作用。 (2)计算机系统结构和计算机软件的发展也起着重大作用。 根据这两个因素，可以将计算机的发展分为四代。 第一代计算机(1946年-1954年) 特征: 采用电子管作为逻辑元件； 用阴极射线管或声汞延迟线作主存储器； 数据表示主要是定点数表示； 采用机器语言或汇编语言编写程序。 主要是为军事和国防尖端技术而研制计算机。 第二代计算机(1955年-1964年) 特征: 用晶体管代替电子管； 用铁淦氧磁芯和磁盘作主存； 引入变址寄存器和浮点运算部件； 利用I/O处理机提高输入输出操作能力等。 引入了高级语言(如Fortran等)进行程序设计； 建立了子程序库和批处理管理程序。 计算机除在军事和国防尖端技术上应用外，还用于气象、工程设计、数据处理以及其它科学研究等领域。 第三代计算机(1965年-1974年) 特征 用中小规模集成电路IC代替了分离晶体管， 用半导体存储器逐渐代替铁淦氧磁芯存储器； 广泛使用微程序技术简化处理机设计、提高了处理机的灵活性； 引进了多道程序、并行处理等新技术。 在软件方面，操作系统的成熟及其功能的日益强大是第三代计算机的显著特点； 多处理机、虚拟存储器系统以及面向各种用户的应用软件的发展，丰富了计算机的软件资源。 为了充分利用已有的软件资源，解决软件兼容问题而发展了多种系列机。所谓通用化、标准化、系列化已成为计算机设计的指导思想。 通用化：指令系统丰富，兼顾科学计算、数据处理、实时控制三个方面。 系列化：指各档次的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一致，从而保持程序兼容。 程序兼容是指在一种型号上运行的程序可以不加修改地在其它型号计算机上运行，只是执行时间不同而已。 标准化：采用标准构件，通过积木方式来构