第2章计算机组成原理2.pptVIP

应天职业技术学院校级精品课程 第二章计算机组成原理 第二章计算机组成原理 2.1 计算机的组成与分类 2.1.1 计算机的发展与作用 什么是计算机？ 对计算机的简单描述 计算机(电脑)是一种能够接收信息，并按照存储在其内部的程序（程序表达了某种规则）对输入信息进行处理，并产生输出结果的高度自动化的数字电子设备。 计算机是通用的信息处理工具 计算机的特点 计算机的应用 科学计算 数据处理 过程控制 人工智能 计算机辅助工程(CAD/CAM/CAI) 电子设计自动化(EDA) 电子商务 娱乐 计算机的发展 1946年研制成功第1台数字电子计算机 第1台数字电子计算机 1946年ENIAC计算机公布 ENIAC（电子数字积分机与计算机）： 研制单位：美国宾夕法尼亚大学 用 途： 军事计算 运算速度：5000次/秒 体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元 计算机的分代(按使用的元器件) 计算机的分代(按使用的元器件) 第三代（约1965-1973）中小规模集成电路(SSI,MSI)计算机 速度：几十万次～几百万次/秒 内存：半导体存储器 高级语言, OS, DBMS 第1～4代计算机的对比 2.1.2 计算机的组成 计算机是一个复杂系统 计算机硬件的逻辑结构 1 经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机） (1) 输入设备 输入(input)的双重含义： 1.把信息送入计算机的过程; 2.向计算机输入的内容 输入设备(input devices) 功能：用来向计算机输入信息 输入设备有多种，例如: 键 盘 —— 输入文字、符号和命令 鼠标器——输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令 扫描仪——输入图片 麦克风——输入声音 输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示 (2) 中央处理器(运算控制器) 什么是处理器(processor)？ 能高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作的部件，特点是： 由数字电路组成，结构非常复杂 所有电路都制作在大规模集成电路芯片上(仅几个平方厘米)，称为“微处理器” (microprocessor) 什么是中央处理器(CPU)？ 计算机中通常有多个不同的处理器，各有不同的分工和任务 用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU，CPU是计算机必不可少的核心组成部件 多数个人计算机只有1个CPU，但有一些计算机包含有2个、4个、8个甚至成百上千个CPU 问题： 除了CPU之外，计算机中还有哪些处理器？ (3) 存储器 功能： 储存以二进位形式表示的程序和数据 分类：内存储器/外存储器 (4) 输出设备 输出(output)的双重含义： 1.把信息送出计算机的过程; 2.从计算机输出的内容 输出设备(output devices) 功能：从计算机输出信息 输出设备有多种，例如: 显示器——输出文字、符号和图形 打印机——打印文字、符号和图形 扬声器——输出声音 (多数)输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等) (5) 总线(bus) 功能： 用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路 分类： CPU总线（或前端总线） ：用于连接CPU和内存的总线 I/O总线：连接内存和I/O设备（包括外存）的总线 计算机硬件的逻辑结构 2 2.1.3 计算机的分类 计算机的分类（1） 按内部逻辑结构分类 8位/16位/32位/64位 单CPU/多CPU ··· 按性能和价格分类 巨型计算机 (supercomputer) 大型计算机 小型计算机 个人计算机 (personal computer) 笔记本PC 台式PC 工作站 (workstation) 计算机的分类 计算机的分类（2） 按计算机服务的对象和作用划分： 2.1.4 微处理器和嵌入式计算机 什么是微处理器？ 微处理器（μP ）是使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的电子部件，例如: 微处理器的发展非常迅速 什么是嵌入式计算机？ 把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上，这样的超大规模集成电路称为“单片计算机”或“嵌入式计算机” 用途举例：内嵌在其他设备中作为信息处理的核心装置，例如 数码相机、MP3播放器、手机、计算机外围设备、汽车、机顶盒等 特点： 功能固定、专用，软件固化在芯片上，通常不能改变 大多应满足实时信息处理的要求 以最低成本满足应用要求 能适应恶劣工作环境 附 录 附录1：计算机的处理速度 巨型计算机： 几万亿～几十万亿次 基本运算/秒 个人计算机： 几千万～几亿次 基本运算/秒