广东海洋大学计算机组成原理第一章.ppt

第一章 计算机系统概论 1.1计算机的分类 1.2计算机发展简史 1.3计算机的硬件 1.4计算机的软件 1.5计算机系统的层次结构 1.1计算机的分类 一、电子计算机从总体上分为两大类。 电子模拟计算机。 “模拟”就是相似的意思。模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。 电子数字计算机。 它是在算盘的基础上发展起来的，是用数字来表示数量的大小。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。 1.1计算机的分类 1.1计算机的分类 二、数字计算机分类 数字计算机根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分，可以划分为两类： 专用计算机 专用机是最有效、最经济和最快速的计算机；针对某一任务设计（测试、控制），适应性差。 通用计算机 通用计算机适应性很大，但是牺牲了效率、速度（服务器、PC机）。 1.1计算机的分类 三、通用计算机分类 通用计算机根据体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等可以分为： 超级计算机 大型机 服务器 工作站 微型机 单片机 1.1计算机的分类 四、计算机的应用 计算机之所以迅速发展,其生命力在于它的广泛应用并协助人类取得了辉煌的成就。计算机的应用范围几乎涉及人类社会的所有领域。 科学计算 自动控制和测量 信息处理 教育和卫生 家用电器 人工智能 1.2计算机发展简史 一、计算机的五代变化 第一代为1946—1957年，电子管计算机：数据处理 第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业控制 第三代为1965—1971年，中小规模集成电路计算机：小型计算机 第四代为1972—1990年，大规模和超大规模集成电路计算机：微型计算机 第五代为1991年开始，巨大规模集成电路计算机：单片机 第一台电子计算机（ENIAC） 1.2计算机发展简史 二、半导体存储器的发展 20世纪50～60年代，所有计算机存储器都是由微小的铁磁体环做成 1970年，仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器 从1970年起，半导体存储器经历了12代：单个芯片1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、GB、TB。 其中1K=210,1M=220,1G=230, 1T=240 1.2计算机发展简史 三、微处理器的发展 第1代：4位和低档8位微机 4004→8008→8080 第2代：中高档8位微机 Z80、I8085、M6800，Apple-II微机 第3代：16位微机 8086→8088→80286，IBM PC系列机 1.2计算机发展简史 三、微处理器的发展 第4代：32位微机 80386→80486→Pentium→Pentium II →Pentium III →Pentium 4 32位PC机、Macintosh机、PS/2机 第5代：64位微机 Itanium、64位RISC微处理器芯片 微机服务器、工程工作站、图形工作站 IBM PC系列机 英特尔微处理器芯片 1.2计算机发展简史 四、计算机的性能指标 吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，单位是字节/秒（B/S） 响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量，例如微秒（10-6S）、纳秒（10-9S）。 利用率：表示在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所占的比率，一般用百分比表示。 处理机字长：指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。当前处理机的字长有8位、16位、32位、64位。字长越长，表示计算的精度越高。 总线宽度：一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。 1.2计算机发展简史 四、计算机的性能指标 存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。 存储器带宽：存储器的速度指标，单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用字节数/秒表示 主频：CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率（f）叫CPU的主频。度量单位是MHz（兆赫兹）、GHz（吉赫兹）。例如Pentium系列机为60MHz～266MHz，而Pentium 4升至3.6GHz。 时钟周期：主频的倒数称为CPU时钟周期（T），即T=1/f，度量单位是微秒、纳秒。 1.3计算机的硬件 1.3.1硬件组成要素 一、硬件组成要素 通过一个例子我们来了解数字计算机的主要组成和工作原理。 假设给一个算盘、一张带有横格的纸和一支笔，要求我们计算y=ax+b-c这样一个题目。 解题步骤和数据记录在横格纸上，请看过程。 手工模仿计算机工作（1