第1章绪论选读.ppt

2013年11月/server/2013/1119/2996063.shtml 前三甲分别为中国天河二号、橡树岭国家实验室的泰坦、和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的红杉。 天河二号是由中国国防科技大学开发的超级计算机，今年以持续计算速度每秒3.39亿亿次的优越性能位居榜首。 天河二号将于今年年底被部署到广州的国家超级计算机中心。它的出世比原定计划提前两年。天河二号有16,000个节点，每个节点两个Intel Xeon Ivy Bridge的处理器。 2014年6月天河二号以比第二名美国“泰坦”快近一倍速度获得冠军 除了助力探月工程、载人航天等政府科研项目外，天河二号目前已经逐渐应用于民用领域，比如石油勘探、汽车飞机的设计制造、基因测序等。 传统手段研发新车，一般要经过上百次碰撞实验、历时两年多才能完成，而利用天河二号进行模拟，只需3到5次实车碰撞、两个月即可实现。 中国商用飞机设计有限公司北京研究中心利用约2.4万CPU核开展了大型民机全参数气动优化设计，在天河二号计算6天，完成了其自身计算平台约需2年的工作量，极大地提高了优化工作效率。 华大基因使用的生物信息软件能迅速在天河二号上运行，不需要再另外进行编程；同时天河二号强大的计算能力，可以快速满足华大基因海量基因数据分析所需的计算资源，节省大量分析时间。 但是能耗很高，应用软件缺失。 1.1.2 日臻完善的计算机软件 汇编语言阶段（20世纪50年代） 程序批处理阶段（20世纪60年代） 分时多用户阶段（20世纪70年代） 分布式管理阶段（20世纪80年代） 软件重用阶段（20世纪90年代） Web服务阶段（21世纪初期－现在） 1.2 计算机系统的硬件组成 1.2.1 计算机的功能部件 首先思考：计算机的基本功能是什么 数据加工 运算器 控制器 输入设备 输出设备 主机系统 CPU 存储器 I/O系统 数据保存 数据传送 操作控制 （1）输入设备 （2）输出设备 （3）存储器 分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。 CPU能够直接访问的存储器是主存。 辅助存储器用于帮助主存记忆更多的信息，辅助存储器中的信息必须调入主存后，才能为CPU所使用。 主存储器的每个单元都有自己唯一的地址码，通常是按地址进行访问的，若对存储器某个单元进行读/写操作，必须首先给出被访存储单元的地址码。 主存储器结构简图 （4）运算器 运算器是计算机的执行部件，用于对数据的加工处理，完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指按照算术运算规则进行的运算，如加、减、乘、除以及它们的复合运算。逻辑运算则为肺算术性运算，如与、或、非、异或、比较、移位等。 其核心是算术逻辑部件（Arithmetic and Logical Unit，ALU）。运算器中还设有若干寄存器，用于暂存操作数据和中间结果。由于这些寄存器往往兼备多种用途，如用作累加器、变址寄存器、基址寄存器等，所以通常称为通用寄存器。 运算器的简单框图见书P6图1-3。 （5）控制器 是整个计算机的指挥中心。 控制器就是按着事先安排好的解题不愁，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。程序按指令序列存放在存储器中，控制器根据程序实施控制，这种工作方式称为存储程序方式。 1.2 计算机系统的硬件组成 1.2.2 冯?诺依曼计算机 存储程序的概念是由美国数学家冯?诺依曼于1946年6月在研究EDVAC计算机时首先提出来的，它奠定了现代计算机的结构基础。其基本思想如下： （1）计算机由五大部件组成 哪五大部件？？ （2）采用二进制形式表示数据和指令 指令是什么？？ （3）采用存储程序方式 什么是存储程序？？ 早期的冯?诺依曼计算机(图1-4，P7) 现代计算机组织结构(图1-5，P7) 在微处理器问世之前，运算器和控制器是两个分离的功能部件，加上当时存储器还是以磁芯存储器为主，计算机存储的信息量较少，因此早期冯?诺依曼计算机结构是以运算器为中心的，其他部件都通过运算器完成信息的传递。 微处理器将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里。现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心，但是现代计算机的基本结构仍然遵循冯?诺依曼思想。 1.3 计算机的软件系统 1.3.1 系统软件 操作系统 语言处理程序 数据库管理系统 分布式软件系统 网络软件系统 各种服务程序 应用软件 应用软件是指用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的程序，如各种科学计算类程序、工程设计类程序、数据统计与处理程序、情报检索程序、企业管理程序、生产过程控制程序等。 目前应用软件正向标准化、集成化方向发展，许多通用的应用程序可以根据其功能组成不同的应用软件包，供用户选择使用。 能否再举一些应用软件的例子？？ 计算机的特点 能自动连续地工作