第1章 计算机系统基础.ppt

第一章 计算机系统基础 第1章 计算机系统基础 1.1 计算机的发展历史 1.1 发展史——计算机史前史 1.1 计算机的发展历史 1.1 发展史——现代计算机的发展(1) 1、1946年2月，美国宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台大型通用数字电子计算机ENIAC(爱尼亚克)。 2、计算机发展进程中的四个时代 1.1 计算机的发展历史 1.1 发展史——微型计算机的发展 1.1 计算机的发展历史 1.1 发展史——未来的新型计算机 1.2 计算机的分类及应用 1.2.1 计算机的特点 处理速度高。 1.2 计算机的分类及应用 1.2.2 计算机系统的分类(1) 按计算能力进行分类，划分为巨型计算机，大型机、中型机、小型机、微机 。 按目前计算机的市场分布情况，大致可以分为：高性能计算机、微型计算机、嵌入式系统和工作站。 1.2.2 计算机系统的分类(2) 1.2.2 计算机系统的分类(3) 1.2 计算机的分类及应用 1.2.3 计算机的主要应用领域 科学计算 数据处理 自动控制 计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM) 人工智能 网络应用 1.3 计算机的基本工作原理及结构 1.3.1 计算机的基本结构 1.3.1 计算机的基本结构 1.3.1 计算机的基本结构 ——冯·诺伊曼计算机结构模型 控制器 运算器 存储器 输入设备 输出设备 运算器与控制器(1) 运算器 也称算术逻辑单元(ALU)，是计算机进行算术运算和逻辑运算的部件。 控制器 主要用来控制程序和数据的输入/输出，以及各个部件之间的协调运行。 运算器与控制器(2) 在现代计算机中，往往将运算器和控制器集成在一个集成电路芯片内，这个芯片称为CPU(中央控制单元)。 CPU性能的高低，往往决定了一台计算机性能的高低。 存储器 存储器 主要功能是存放运行中的程序和数据。 注：在冯·诺伊曼计算机模型中，存储器是指内存单元。对存储器的基本操作是数据的写入或读出，这个过程称为“内存访问”。 输入和输出设备 输入设备 用来将现实世界中的数据输入到计算机，并且转换成为计算机熟悉的二进制码。 常见的输入设备有：键盘、鼠标、数码相机等设备。 输出设备 将计算机处理的结果转换成为用户熟悉的形式。 常见的输出设备有：显示器、打印机、硬盘、音箱、网卡等。 各部分的协作流程 1.3.1 计算机的基本结构 ——采用二进制形式表示数据和指令 1.3.1 计算机的基本结构 ——存储程序 存储程序意味着事先将编制好的程序(包含指令和数据)存入计算机存储器中，计算机在运行程序时就能自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行。 1.3 计算机的基本工作原理及结构 1.3.2 计算机的基本工作原理 ——指令和程序 指令 指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。 1.3.2 计算机的基本工作原理 ——指令系统 指令系统是指一台计算机的所有指令的集合。 指令系统都应具有以下功能的指令： 数据传送指令 数据处理指令 程序控制指令 输入/输出指令 其他指令 1.3.2 计算机的基本工作原理 ——计算机的工作原理(1) 计算机中一条指令的执行过程 1.3.2 计算机的基本工作原理 ——计算机的工作原理(2) 1.4.2 CPU(1) 中央处理器CPU：它执行对信息的处理与控制，是整个微型机的核心，它是一个大规模集成电路芯片。 CPU包括运算器、控制器和寄存器3个主要部分。 1.4.2 CPU(2) CPU技术性能指标 CPU处理字长指CPU内部运算单元通用寄存器一次处理二进制数据的位数。 CPU工作频率可提高CPU性能。 Cache(高速缓存)也可以极大地改善CPU的性能。 1.4.3 主板(1) 1.4.3 主板(2) 主板中最关键的部件： CPU插座 采用Socket插座，其中最常用的是 Socket 775。 芯片组 北桥芯片(MCH) ：负责内存与CPU的数据交换。 南桥芯片(ICH) ：负责数据的上传与下送。 BIOS芯片(FWH)：关系到硬件系统与软件系统的兼容性。 1.4.3 主板(3) 1.4.4 存储器系统 微型机的存储器用来存放程序和数据。 1