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计算机组成与体系结构 王永琪 } 0 页 目录 计算机网络错误!未定义书签。 第一章．数据通信基础错误!未定义书签。 第二章. 数据链路层错误!未定义书签。 第三章. 局域网错误!未定义书签。 第四章. 网络互连与IP 协议错误!未定义书签。 第五章. 传输层错误!未定义书签。 第六章. 应用层错误!未定义书签。 第七章. 网络安全错误!未定义书签。 } 1 页 计算机组成原理与体系结构 一、 算机组成原理与体系结构概述 主要内容 1. 计算机的分类 2. 计算机发展简史 3. 计算机的硬件 4. 计算机的软件 5. 计算机系统的层次结构 1 计算机的分类 机械 算机 电子模拟 算机：数值由连续的量来表示。 电子数字 算机： 算机中的数值由不连续的数字来表示。 u 专用机：经济，有效，快速，适应性差 u 通用机：适应性强 p 巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机 } 2 页 2 计算机发展简史 1946 年2 月14 日 ENIAC 17468个电子管 6 万个电阻 1 万个电容 6 千个开关 重达30 吨 占地160平方米 耗电174 千瓦时 耗资48 万美元。 这台 算机每秒只能运行 5 千次加法运算和 500 次乘法运算，电路的焊接点多达 50 万个。 第一代 电子管计算机（50 年代中期到60 年代后期） 特点：逻辑元件 —— 真空管 数据表示 —— 定点数 主 存 —— 磁鼓或磁芯 辅 存 —— 磁带 软 件 —— 机器语言、汇编语言 应 用 —— 科学计算 第二代 晶体管计算机 （50 年代中期——60 年代后期） 特点：逻辑元件 —— 晶体管 主 存 —— 铁淦氧磁芯 辅 存 —— 磁盘、磁带 运算方式 —— 浮点运算 软 件 —— 高级语言、操作系统 （FORTRAN、ALGOL 等） 应 用 —— 科学 算、数据处理、过程控制 第三代 集成电路计算机时代（60 年代中期——70 年代前期） 1、中小规模集成电路 （IC）代替分立元件。 2、半导体存储 代替了磁芯作为主存。外存仍用磁盘。 3、出现了微程序设 技术 4、应用：科学 算、数据处理、过程控制。 第四代 大规模集成电路时代（70 年代初——现在）: 主存——普遍采用半导体存储 辅存——磁盘、光盘、磁带 } 3 页 软件——出现数据库系统、分步操作系统 硬件——出现微处理器和微型 算机 第五代 为1991年开始，超大规模集成电路计算机 3 计算机硬件 摩尔定律： 摩尔定律（ 1965 年 戈登·摩尔 原Intel 董事长） 晶体管表面积 （即刻在集成电路面上的面积）每12个月就会缩小大约50%。 1975 年更正为18 个月，随后更正为24 个月，后又更正为18个月。 计算机性能指标： 计算机的吞吐量：指流入,处理和流出系统的信息的速率。取决于信息能够多 快地输入内存,CPU 能够多快地取指令,数据能够多快地从内存取出或存入,以 及所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备。 响应时间：响应时间是指完成一个任务的全部时间，包括磁盘访问时间、存 储 访问时间、I/O 访问时间等。在多道程序时，CPU 在一个程序处于I/O 等 待时会转去执行另外一个程序，这样就会减少等待时间。 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。