第2章 2.1+计算机的组成与分类.pptVIP

计算机硬件的逻辑结构 1 经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机） 运算器和控制器 输入设备 输出设备 存储器 （注：逻辑结构意指概念上（即功能上）的结构） 中央处理器CPU (Central Processing Unit) 计算机硬件的逻辑结构 2 现代计算机的逻辑结构 与经典计算机结构相比的3个变化： 集中控制→分散控制 存储器→内存储器＋外存储器 通过CPU通信→通过总线进行通信 中央处理器 (运算器及其控制) 外存储器 内存储器 输出设备 总线(bus) 输入设备 I/O接口 I/O接口 外存储器接口 控制器 控制器 控制器 CPU 控制器 memory storage I/O设备通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连 输入(input)的双重含义： 1.把信息送入计算机的过程; 2.向计算机输入的内容 输入设备(input devices) 功能：用来向计算机输入信息 输入设备有多种，例如: 键 盘 —— 输入文字、符号和命令 鼠标器——输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令 扫描仪——输入图片 麦克风——输入声音 输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示 (1) 输入设备 (2) 中央处理器(运算控制器) 什么是处理器(processor)？ 能高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作的部件，特点是： 由数字电路组成，结构非常复杂 所有电路都制作在大规模集成电路芯片上(仅几个平方厘米)，称为“微处理器” (microprocessor) Intel 4004 chip Intel 8080 chip ” “ 关于(微)处理器和中央处理器(CPU) 现代计算机中一般包含有多个 (微)处理器，它们各有不同的分工和任务： 用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU，CPU是计算机必不可少的核心组成部件 完成其它功能的处理器举例： 显卡包含的绘图处理器（用于加速图形绘制） 声卡包含的DSP（用于数字声音信号的处理） 过去，个人计算机通常只有1个CPU；现在，大部分PC机虽然仍只有1个CPU芯片，但其内部却包含有2个、4个、6个甚至更多个CPU，目的是提高系统性能 (3) 存储器 内存储器 (简称内存或主存) 外存储器 (简称外存或辅存) 存取速度 很快 较慢 存储容量 较小(因单位成本较高) 很大(因单位成本较低) 性质 断电后信息消失 断电后信息保持 用途 存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据 长期存放计算机系统中几乎所有的信息 与CPU关系 CPU所处理的指令及数据直接从内存中取出 程序及相关数据必须先送入内存后才能被CPU使用 功能： 储存以二进位形式表示的程序和数据 分类：内存储器/外存储器 ·····10101010 00001 00000 00010 00011 00100 11110 11111 ······· 存储内容 地 址 存储单元 输出(output)的双重含义： 1.把信息送出计算机的过程; 2.从计算机输出的内容 输出设备(output devices) 功能：从计算机输出信息 输出设备有多种，例如: 显示器——输出文字、符号和图形 打印机——打印文字、符号和图形 扬声器——输出声音 (多数)输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等) (4) 输出设备 (5) 总线(bus) 功能： 用于连接CPU、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路 分类： CPU总线（或前端总线） ：用于连接CPU和内存的总线 I/O总线：连接内存和I/O设备（包括外存）的总线 2.1.3 计算机的分类 计算机的分类 按内部逻辑结构分类 8位/16位/32位/64位 单CPU/多CPU ··· 按性能和用途分类 巨型计算机 (supercomputer) 大型计算机 小型计算机 个人计算机 (personal computer) 笔记本PC 台式PC 工作站 (workstation) 嵌入式计算机 作为服务器(server)使用 独立使用或作为客户机(client)使用 ” “ 巨型计算机（Supercomputer） 也称超级计算机，有极强的运算处理能力，速度达到每秒运算数千万亿、数亿亿次以上 采用大规模并行处理的结构，由数以百计、千计、万计的CPU共同完成系统软件和应用软件运行任务 大多使用在军事、科研、气象预报、石油勘探、飞机设计模拟、生物信息处理、破解密码等领域 国际上： 美国IBM公司的Gene／L系统，运算速度为280.6万亿次／秒 美国Cray公司XT4巨型计算机(3万处理器) 250万亿次／秒