计算机基础讲义-第2章-2013秋-部分2.ppt

2.6.8 现代计算机的发展 冯.诺依曼计算机 个人计算环境 并行计算环境 云计算环境 微处理器 存储设备 输出设备 (显示器) 输入设备 类别 发展水平 (字长;主频;晶体管数目) (8位; 5M;1万颗) (16位; 20M;10万颗) (32位; 60M;300万颗) (32位; 1G;2800万颗) (64位; 10G; 3亿颗) (64位; 10G; 10亿颗) 穿孔纸带 (0/1输入) 键盘输入 (符号输入) 鼠标输入 (点输入) 感知输入 (接触式感知输入 非接触式感知输入) CRT：阴极射线管 (模拟显示器：黑白与彩色) CRT: 字符发生器 (向量式模拟显示器) CRT: 数字光栅扫描显示器 (基于内存的显示) 3D显示器 数字显示器 (液晶、等离子技术) 固态硬盘 USB Removable disk FlashRAM 磁带/磁芯/磁鼓存储 磁盘存储(硬盘与软盘) 光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD) 汞延迟线 纳米存储/量子存储 半导体存储(ROM/RAM) 2.7 图灵机—计算机的理论模型 图灵机模型 图灵机是一个七元组 P = (Q, ∑, Γ, δ, q0, B, F )，其中 ?????Q 是有穷状态集 ?????S 是有穷输入字符集 ???? Γ 是有穷带字符集 ?????δ 是状态转移函数 ?????q0 是初始状态 ?????B 是空格符 F 是有穷终结状态集 控制 B X1 X2 X3 … δ:Q×Γ→Q×Γ×{L,R,N} 执行过程 (a) (b) (c) 2.8 不同抽象层级的计算机(软件) 1. 高级语言编译器 Result = 7 + 10; Result V,1 = + 7 C,1 10 C,2 V = + C C V = C + C; S1 S2 S3 S4 V,V,R 空格,null,R =,=,R C,C,R S5 S6 +,+,R 空格,null,R 空格,null,R 空格,null,R 空格,null,R S7 ;,null,N C,C,R 空格,null,R ;,null,N (c)能识别两种模式“V=C;”和 “V=C+C;”并能去除空格的图灵机示意图 (b)图(a)所示语句的一种模式及其解析结构 (a)一种具体的语句及其解析结构 注： V：变量 C：常量 =：赋值符号 +：加法运算符号 注： Result：具体的变量 7, 10：具体的常量 =：赋值符号 +：加法运算符号 注：字母表{V，C，=，+，空格, ; }；S1起始状态；S7终止状态；null表示什么也不写回。 V = + C C MOV A, C, 1 ADD A, C, 2 MOV (V,1), A MOV A, 7 ADD A, 10 MOV (Result), A MOV A, 7 ADD A, 10 MOV (6), A (d)语法分析树转换成汇编语言语句的过程示意 2.不同层级语言及(虚拟)计算机 计算机/CPU 能识别与执行的 机器语言程序 汇编程序 编译程序 编译程序 编程 效率高 执行 效率高 汇编语言源程序 自动 转换 高级语言源程序 自动 转换 语言积木块 自动 转换 更大的语言积木块 自动 转换 编译程序 (a)计算机语言的功能扩展路线图 2.6.5 任务-作业管理与处理机管理 进程：进程是程序的一次执行。 任务(或作业)：从使用者来看的一项完整的工作。 等待 就绪 运行 进程的状态转换 运行：指令正在被执行。 就绪：进程等待被分配处理器。 等待：进程等待一定事件的出现 (如获得打印机等)。 内存储器 合作：操作系统对任务、作业和进程的管理与控制 任务与作业管理 调用“程序装载“执行相应作业 调用“处理机管理” 执行相应作业 调用“进程管理” 执行相应作业 分工：操作系统对内存的管理与控制---使用哪一段内存 内存空间分配 内存回收 内存与外存信息的自动交换 内存空间管理 进程1 000001段内存 ? 用户请求执行程序 ? ? ? ? 调用“内存管理” 执行相应作业 ? ? ? 分工：操作系统对CPU的管理与控制---执行哪一个进程 就绪 等待 运行 进程1的状态控制 ? ? 运算器 控制器 CPU ? 状态与管控 状态与管控 装载 状态与管控 分工：操作系统对CPU的管理与控制---执行哪一个进程 就绪 运行 进程2状态控制 就绪 等待 运行 进程1状态控制 等待 等待 进程2 进程1 000000段内存 ? ? 内存储器 000001段内存 ? ? 合作：操作系统对任务、作业和进程的管理与控制 任务与作业管理 调用“程序装载“执行相应作业 调用“处理机管理” 执行相应作业 调用“进程管理” 执行相应作业 ? 用户请求执