[理学]计算机组成原理课件.ppt

《计算机组成原理》 王风华 fenghuawang@upc.edu.cn 电话 计算机组成原理 一、课程简介 课程性质：是信息与计算科学专业的一门选修课，是计算机科学与技术专业本科生的一门必修专业基础课。（计算机学科研究生入学专业基础综合考试课程：组成原理45分；数据结构45分；操作系统35分；计算机网络25分） 课程地位：本课是计算机专业课程里的一门偏硬件课程。学生对本课知识的掌握情况，对《接口技术》、《操作系统》、《计算机系统结构》等后续课程的影响较大。 计算机组成原理 二、主要内容 计算机组成原理 三、课程特点 内容多 承上启下 理论性、实践性强 难度较大 计算机组成原理 四、学时分配 总学时：64 理论学时：48 实验学时：16 计算机组成原理 五、成绩计算 总成绩：平时成绩（15％） 实验成绩（15％） 期末成绩（70％） 计算机组成原理 六、教材与参考书 教材：《计算机组成原理》(第二版）郑秋梅，刘新平等编 实验指导书： 《计算机组成与设计实践教程》刘文英，孙冰 编 主要参考书： 《电子计算机组成原理》（修订本）蒋本珊，北京理工大学出版社 《计算机组成原理》唐朔飞，高等教育出版社 《计算机组成与结构》（第二版）王爱英，清华大学出版社 《计算机组成原理教程》白中英，科学出版社 第一章 绪论 （一）计算机的诞生与发展 （二）计算机的分类及特点 （三）计算机系统 计算机硬件的基本组成（重点） 计算机软件的分类 计算机的工作过程（难点） （四）计算机系统的多层次结构 （五）计算机性能指标 吞吐量、相应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间；MIPS、MFLOPS 一、 计算机发展概况 1946年2月，世界上第一台电子数字计算ENIAC在美国宾夕法尼亚大学研制成功。是科学史上一次划时代的创新。 第一代：1946年～1957年 电子管计算机 主要特点：计算机所使用的逻辑元件为电子管；存储器采用延迟线或磁鼓；软件主要使用机器语言，后期使用汇编语言；运算速度为每秒几千至几万次。 应用领域：科学计算 第三代：1965年～1974年 集成电路计算机 主要特点：硬件上，采用中、小规模集成电路取代晶体管，用半导体存储器淘汰了磁芯存储器。软件上，把管理程序发展成为现在的操作系统，采用微程序控制技术，高级语言更加流行，如Basic, Pascal等。运算速度为每秒几十万至几百万次。 应用领域：科学计算、数据处理、实时控制。 第四代：1975～ LSI、VLSI计算机 主要特点：大规模集成电路及超大规模集成电路（LSI, VLSI）取代了中小规模集成电路。操作系统更加完善，在语音、图像处理、多媒体技术、网络及人工智能等方面取得了很大发展。运算速度为每秒1000万次至1亿次。 应用领域：各个方面。 摩尔定律：微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。 1971年Intel公司研发出第一个微处理器4004（集成度2300晶体管/片） 1971年末研制出基于4004的MCS-4微型计算机。 二、 微处理器的发展（MPU） 4位微处理器 1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所有元件都放入同一块芯片内的产品，微处理器诞生了。 8位微处理器 微处理器演变中的另一个主要进步是1972年出现的Intel 8008，这是第一个8位微处理器，它比4004复杂一倍。 1974年出现了Intel 8080。这是第一个通用微处理器，是为通用微机而设计的中央处理器。 16位微处理器 1978，通用16位微处理器，8086（X86系列的第一个微处理器) 1979，8088，内总线16为，外部数据总线为8位 （准16位），时钟速率5.8MHz 1981年，IBM推出第一台PC机 1982，80286，时钟速率6~12.5MHz 32位微处理器 1985，80386，时钟速率16~33MHz 1989，80486，时钟速率25~50MHz 1993，Pentium，时钟速率60~166MHz 64位微处理器 1995， Pentium Pro，时钟150~220MHz 1997， Pentium II ，时钟200~300MHz 1999， Pentium III ，时钟450~600MHz 2000， Pentium IV ，时钟1.3~1.8GHz 2005， Intel Pentium D 处