计算机硬件(概述).PPTVIP

第一章 计算机硬件技术概述 本章主要内容 1.1 计算机的发展史 微电子器件的发展和摩尔定律 计算机的发展、特点、分类和发展趋势 1.2 计算机系统 计算机的硬件和软件 计算机的硬件 习题与思考题 11页：4、5、6、7 1.1 计算机发展史 1.微电子器件的发展 电子管 特点：体积大、功耗高、寿命短、速度慢、可靠性差。 半导体晶体管 特点：体积小、功耗低、可靠性高。 包括双极型晶体管和场效应晶体管。 集成电路芯片 (IC: Integrated Circuits) 特点：速度快、体积更小、功耗更低、可靠性更高等。 1.1.1 从微电子器件的发展看电子计算机的发展史 IC集成度分类： SSI（小规模集成电路） 晶体管数100个以下 MSI（中规模集成电路） 晶体管数100～3000个 LSI（大规模集成电路） 晶体管数3000～105个 VLSI（超大规模集成电路） 晶体管数105～108个 ULSI（甚大规模集成电路） 晶体管数以上 目前的P4集成度超过108 1.1.1 从微电子器件的发展看电子计算机的发展史 2.计算机的发展史 电子管计算机（1946年到50年代后期） 存储器：延迟线、磁芯 无高级语言，甚至没有汇编器 科学计算、为军事与国防尖端科技服务 没有商业化 晶体管计算机（50年代中期到60年代后期） 磁芯存储器，存储量从几千提高到10万单元以上 运算速度从每秒几千次提高到几十万次 军事与尖端技术、气象、工程设计、数据处理以及其他科学研究等领域 1.1.1 从微电子器件的发展看电子计算机的发展史 中、小规模集成电路集成电路计算机（从60年代中期到70年代前期） 功耗、体积、价格等进一步下降。 速度及可靠性相应的提高 范围进一步扩大 大、超大规模集成电路计算机（70年代初到至今） 20世纪60年代后，半导体存储器取代了磁芯存储器，并不断向大容量、高集成度、高速度发展。 70年代初，出现微型计算机（PC）——以微处理器（MPU，单片IC的CPU）为核心的电子计算机。 计算机进入了几乎所有的行业。 1.1.2 摩尔定律 1965年，Intel的创办人之一摩尔发现：“在相等面积(制作成本)上，CPU上的晶体管数量以每18个月倍增的趋势增加，执行性能的提升大体也符合这个趋势。” 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 运算速度为每秒5000次十进制加法运算或者400次乘法运算 至多只能存20个10位的十进制数，无程序存储器。 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 2.存储程序概念的提出 以美籍匈牙利数学家冯·诺依曼为首的研制小组与参与研制ENIAC主要人员联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史上著名的“101页报告”，提出了“存储程序控制”的计算机结构(即诺依曼机），奠定了现代计算机的体系结构。 ⑴ 计算机（指硬件）由五大基本部件组成； ⑵ 计算机内部采用二进制来表示指令和数据； ⑶ 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再执行程序。 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 3.第一台存储程序计算机 1949年在英国剑桥大学问世的EDSAC，由3000只电子管为主要元件的存储结构的计算机。 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 4.晶体管计算机的诞生 1954年，贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机（TRADIC），装有800个晶体管。 1958年，IBM公司制成了第一台全部使用晶体管的计算机RCA501型。计算速度从每秒几千次提高到几十万次，主存储器的存储量，从几千提高到10万以上。 1959年，IBM公司又生产出全部晶体管化的电子计算机IBM 7090。 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 5.第三代计算机的的著名代表 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 在1967年和1977年，分别出现了大规模集成电路和超大规模集成电路。美国的ILLIAC-IV计算机，是第一台全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器的计算机。 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 Intel系列CPU的发展，特别是1978年推出的8086 16位CPU，为微机的出现奠定了硬件基础。 1980年，IBM实行“开放”政策；采用Intel 8088 MPU、委托独立软件公司为它配置各种软件。 1981年8月12日，IBM在纽约宣布IBM PC个人电脑出世。 1.1.4 现代计算机的特点及其类型 计算机按用途可分为专用计算机和通用计算机 专用计算机是最有效、最经济、最快速的计算机，但是它的功能单一，适应性很差。 通用计算机功能齐全，适应性很强，但