计算机组成和结构课件第一章.ppt

第一章计算机系统概论 Department of Computer 覃 颖 Tel: 6392292 Email: qinyingctgu.edu 1.1 计算机的分类和应用 1.1.1 计算机的分类 电子模拟计算机 电子数字计算机 通用计算机 专用计算机 巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机 单片机 电子计算机 1.1 计算机的分类和应用 1.1.2 计算机的应用 科学计算 自动控制 测量和测试 信息处理 教育和卫生 家用电器 人工智能 1.2 计算机的硬件 1.2.1 数字计算机的硬件组成 冯.诺依曼计算机： 1945年数学家冯.诺依曼(von Neumann)等人，在研究EDVAC机时，提出了“存储程序”的概念，以此概念为基础的各类计算机，通称为冯.诺依曼机。 1.2 计算机的硬件 1.2.1 数字计算机的硬件组成 冯.诺依曼计算机的特点： 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成。 指令和数据以同等地位存放于存储器内，可按地址寻访。 指令和数据均按二进制码表示。 指令由操作码和地址码组成。 指令在存储器内按顺序存放。 机器以运算器为中心。 1.2 计算机的硬件 1.2.1 数字计算机的硬件组成 冯.诺依曼计算机的结构框图（以运算器为中心）： 运算器 输入设备 输出设备 存储器 控制器 1.2 计算机的硬件 1.2.1 数字计算机的硬件组成 现代计算机的结构框图（以存储器为中心）： 存储器 输入设备 输出设备 控制器 运算器 1.2 计算机的硬件 1.2.1 数字计算机的硬件组成 现代计算机的结构另类描述（三大部件组成）： M.M 主 存 储 器 ALU 算术逻辑单元 CU 控制单元 CPU 主机 I/O 设 备 1.2 计算机的硬件 1.2.2 数字计算机的发展史 从使用的器件角度来说，计算机的发展大致经历了四代的变化。 1.2 计算机的硬件 1.2.2 数字计算机的发展史 第一代：电子管计算机（1946 ~ 1957） 第一台计算机ENIAC ，1946年在美国问世。 主要特点： 采用电子管作为基本逻辑部件，体积大，耗电量大，寿命短，可靠性大， 成本高。 采用电子射线管作为存储部件，容量很小， 后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充了容量。 输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片，速度慢，容易出错，使用十分不便。 没有系统软件，只能用机器语言和汇编语言编程。 1.2 计算机的硬件 1.2.2 数字计算机的发展史 第二代：晶体管计算机（1958 ~ 1964） 代表产品：控制数据公司研制的CDC6600。 主要特点： 采用晶体管制作基本逻辑部件，体积减小，重量减轻，能耗降低，成本下降，计算机的可靠性和运算速度均得到提高。 普遍采用磁芯作为贮存器，采用磁盘/磁鼓作为外存储器。 开始有了系统软件(监控程序)，提出了操作系统概念，出现了高级语言。 1.2 计算机的硬件 1.2.2 数字计算机的发展史 第三代：集成电路计算机（1965 ~ 1969） 代表产品： IBM公司研制的IBM360系统。 主要特点： 采用中，小规模集成电路制作各种逻辑部件。 采用半导体存储器作为主存，使存储器容量的存取速度有了大幅度的 提高。 系统软件有了很大发展， 出现了分时操作系统， 多用户可以共享计算机软硬件资源。 在程序设计方面上采用了结构化程序设计，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。 1.2 计算机的硬件 1.2.2 数字计算机的发展史 第四代：大规模集成电路计算机（1970 ~ ） 主要特点： 基本逻辑部件采用大规模、超大规模、巨大规模集成电路，出现了微型机和单片机。 作为主存的半导体存储器，其集成度越来越高，容量越来越大；外存储器除软，硬磁盘外，还引进了光盘。 各种使用方便的输入输出设备相继出现。 软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷。 计算机网络与多媒体技术的崛起，掀起了一场在信息处理领域中的革命。 1.3 计算机的软件 1.3.1 软件的组成与分类 计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成。 所谓“硬件”是指计算机的实体部分。 所谓“软件”是由人们事先编制的具有各类特殊功能的信息组成。 计算机的软件通常可分为两大类：系统软件和应用软件。 系统软件又称为系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，是系统资源得到合理调度，确保高效运行。 应用软件又称为应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序。 1.3 计算机的软件 1.3.2 软件的发展演变 机器语言阶段：早期计算机中,人们直接用机器语言(即机器指令代码)来编写程序,这种编写程序的方式称为手编程序。 这种用机器语言书写的程序,计算机完全可以“