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第1章 计算机概述 计算机的类型 微型计算机 中、大型计算机 巨型计算机 微处理器 计算机的性能与发展趋势 基本技术指标 微型化、巨型化、网络化、智能化 摩尔定律 计算机的基本结构 冯·诺依曼模型 计算机的结构 1.1计算机类型 微型计算机——普及使用的通用计算机，包括桌面计算机、笔记本计算机、掌上计算机 特点：廉价、网络/多媒体、人性化 中、大型计算机——用于大型企业、事业单位，研究机构、大学、金融机构作为集中计算和信息处理的计算机 特点：高速度、高可靠性、大容量 巨型计算机——用于尖端科学技术研究、国家机构、军事 特点：超高速度 微处理器——作为其他设备的控制中心 体积小、低功耗、专用化 1.1计算机类型——微型计算机 微型计算机的特点 体积桌面化――→掌上化 通用化，满足多种使用要求 操作简单化，用户平民化，维护简单化 价格低廉化 多媒体化 网络化 1.1计算机类型——中大型计算机 中大型计算机的特点 结构：为多个机柜，主机系统、硬盘机、磁带机、打印机、通信处理机等。 性能：一般具备高速处理能力，大容量内存和外存储系统。大容量的存储系统可能要求磁盘阵列。 可靠性：要求连续运行不能停机，在要求可靠性很高的场合要有（异地）双（多）主机热备份。定时数据备份。 联网：一般要求具备快速 的网络、通道处理能力。 1.1计算机类型——巨型计算机 1.1.3 巨型计算机 超高速度，目前的水平是每秒上百万亿次浮点运算(FLOPS： Floating point number Operations Per Second ) 结构上为多处理器结构：单指令多数据流(SIMD)机，并行向量处理机(PVP)，对称多处理机(SMP)，大规模并行处理机(MPP)，工作站群(COW)，以及分布共享存储器(DSM)多处理机 。 主要应用领域是仿真（如气象预测）、实时控制（如飞行器控制）、模式识别、密码运算、基因工程等。 1.1计算机类型——微处理器 1.1.4 微处理器 微型化的、计算机化的控制部件，通过指令的执行完成设备的控制或信号处理。 功能上类似计算机的核心部分，加上简单化、专用化的接口。包括CPU、存储器以及必须的外围接口。 单片机——在一块芯片中集成了CPU、存储器、定时器、外部接口单元等，可以通过编程完成很多系统的控制功能的集成电路器件。 微处理器包括针对不同应用的多种类型，包括面向控制的（主要是单片机），面向信号处理的（数字信号处理器），也有可以构成通用计算机系统的。 1.2 计算机的性能与发展趋势——性能 1.2.1 计算机的容量与速度 计算机速度的度量单位一般是MIPS（Million Instruction Per Second），但MIPS和指令复杂度没有关系，为了描述浮点数的运算速度，另一个指标是FLOPS (FLOPS：Floating point number Operations Per Second ) 影响计算机运算速度的主要因素 CPU时钟频率 指令系统 CPU的构造技术，流水线、Cache、超标量、超线程等 多CPU并行技术 存储器速度 1.2 计算机的性能与发展趋势——性能 计算机的存储容量以二进制位为最小存储单位（bit）以字节为最小访问单位（Byte），8位构成一个字节1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 内存和外存内部存储器——由半导体器件构成 易失性存储器——运行期间的临时存储器外部存储器——由磁性存储器和光存储器构成 非易失性存储器——永久性存储器 1.2 计算机的性能与发展趋势——发展趋势 微型化和巨型化微型化——满足更广泛的应用，更高的集成度和更低的功耗使得计算机进一步微型化。巨型化——实现更高速度的运算能力 智能化使计算机具备学习、推理、判断的能力，实现自然语言能力和视觉能力，让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理 。 网络化多种接入方式——在目前计算机网络已经比较普及的情况下，逐步普及无线接入方式（无线公网或无线局域网）主干通信实现三网合一——整合计算机网、电信网和广播电视网，实现数据包交换。 1.2 计算机的性能与发展趋势——摩尔定律 Intel公司的创办人之一摩尔发现了一个具有历史意义的现象：“在相等面积(制作成本)的晶片上集成的晶体管数量以每18个月增加一倍的趋势增加，执行性能的提升大体也符合这个趋势。”这就是著名的摩尔定律 。 1.3计算机的基本结构——冯·诺依曼模型 什么是计算机？ 以美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼（1903-1957 ，电子计算机之父）为首的研制小组提出了“存储程序控制”的计算机结构(即诺依曼机），