第1讲：计算机系统概述.pdf

计算机基础 第1讲 计算机系统概述 刘志敏  liuzm@pku.edu.cn  北京大学信息科学技术学院 提纲 n 计算机发展简史 n 手工计算机 n 机械计算机 n 现代计算机的技术基础 n 数学基础：图灵机 n 物理基础：布尔电路 n 系统基础：冯•诺依曼结构 n 计算机中的信息存储与表示 注：本讲参考了刘譞哲博士的讲义 计算机简史 n 计算机前世 n 手工计算器，1200年~1600年 n 机械计算器，1600年~1930年 n 计算机原型，1937年~1946年 n 现代计算机 n 真空管计算机，1946年 n 晶体管计算机， 1950年代后期 n 集成电路计算机，1965年 n 超大规模集成电路， 1970年代早期  3 3 手工计算器 n 进行数字计算的工具 n 手工实施运算法则 n 体现了计算机的核心： 算盘，1200年 按照 运算法则 操纵数字 一步一步 执行计算 Napier乘除器 移动计算尺，1621年  44  机械计算器 n 机械计算器能够自动实施运算法则 n 手工计算器需遵循运算法则进行大量手工操作，无法满足工业革命的需要  1642年，法国Pascal齿轮式加减法器  1673年，德国Leibniz四则运算器（改 进Pascal加减法器） 1623年，德国Schickard计算器（六 位数加减）第一台机械计算器  5 5  机械计算器 n 机械计算器运行的“自动化”  n 1823年，英国Babbage设计实现了功能强大的差分 机，但极其复杂，意味着更强大的机械计算器必 须自动化  4000多个零件 把函数表的复杂算式转化 为差分运算，用简单的加 法代替平方运算。 可处理3个不同的5位数， 计算精度达到6位小数。 6 6  机械计算器 n 机械计算器运行的“自动化”  n  1834年，英国人Babbage设计的分析机 （蒸汽驱动） n 存储数据的仓库：每个齿轮可贮存10个数，齿轮组成的 阵列总共能够储存1000个50位数 n 执行运算的作坊：基本原理与帕斯卡的转轮相似，用齿 轮间的啮合、旋转、平移等方式进行数字运算 n 运算控制器：以自动编织机穿孔卡中的0和1来控制运算 操作的顺序，如，第一步运算结果若是1，