第2周大課 緒論(3)

1、1/45計算機組成原理計算機組成原理 計算機的組成結(jié)構(gòu)計算機的組成結(jié)構(gòu)計算機的分類計算機的分類2/45計算機組成原理計算機組成原理1. 5 1. 5 計算機的性能評價指標(biāo)計算機的性能評價指標(biāo)1. 61. 6 微處理器與微型計算機微處理器與微型計算機1. 71. 7 中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程 1. 81. 8 計算機的特點及應(yīng)用計算機的特點及應(yīng)用3/45計算機組成原理計算機組成原理掌握計算機的主要性能指標(biāo)。掌握計算機的主要性能指標(biāo)。熟悉微處理器的發(fā)展歷程熟悉微處理器的發(fā)展歷程了解我國的計算機發(fā)展歷程了解我國的計算機發(fā)展歷程4/45計算機組成原理計算機組成原理1. 1 計算

2、機的發(fā)展歷程計算機的發(fā)展歷程1. 2 馮馮諾依曼計算機模型諾依曼計算機模型1. 3 計算機的組成結(jié)構(gòu)計算機的組成結(jié)構(gòu)1. 4 計算機系統(tǒng)的分類計算機系統(tǒng)的分類 1. 5 計算機的性能評價指標(biāo)計算機的性能評價指標(biāo)1. 6 微處理器與微型計算機微處理器與微型計算機1. 7 中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程 1. 8 計算機的特點及應(yīng)用計算機的特點及應(yīng)用1. 9 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展5/45計算機組成原理計算機組成原理1. 基本字長基本字長n指處理器中的算術(shù)邏輯單元所輸入的操作數(shù)的二進制位指處理器中的算術(shù)邏輯單元所輸入的操作數(shù)的二進制位數(shù)，也是處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器所包含的二進制位

3、數(shù)。數(shù)，也是處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器所包含的二進制位數(shù)。n一個字（一個字（Word）通常是由若干字節(jié)（）通常是由若干字節(jié)（Byte）組成的。）組成的。一個字節(jié)包含一個字節(jié)包含8個二進制位，所以字長是個二進制位，所以字長是8的整數(shù)倍。早的整數(shù)倍。早期微型計算機的基本字長有期微型計算機的基本字長有8位、位、16位，目前主要是位，目前主要是32位、位、64位。位。n基本字長決定了計算機中數(shù)據(jù)表示的范圍與精度，所以基本字長決定了計算機中數(shù)據(jù)表示的范圍與精度，所以它是評價計算機性能最重要的指標(biāo)。但是字長越大，處它是評價計算機性能最重要的指標(biāo)。但是字長越大，處理器的價格就越高。所以低端的數(shù)字設(shè)備或工業(yè)控制計理

4、器的價格就越高。所以低端的數(shù)字設(shè)備或工業(yè)控制計算機仍然大量使用字長為算機仍然大量使用字長為16位、甚至位、甚至8位的微處理器。位的微處理器。 6/45計算機組成原理計算機組成原理2. 主存儲器容量主存儲器容量n用主存儲器的存儲單元個數(shù)乘以存儲單元寬度來表示，用主存儲器的存儲單元個數(shù)乘以存儲單元寬度來表示，如如1024 16表示主存儲器有表示主存儲器有1024個單元，每個單元的寬度個單元，每個單元的寬度是是16位。計算機系統(tǒng)主存儲器的最大存儲單元個數(shù)取決位。計算機系統(tǒng)主存儲器的最大存儲單元個數(shù)取決于處理器地址總線的線數(shù)（寬度）。于處理器地址總線的線數(shù)（寬度）。n目前微型計算機都以字節(jié)作為最小編址

5、單位，所以主存目前微型計算機都以字節(jié)作為最小編址單位，所以主存儲器容量的單位用儲器容量的單位用B(字節(jié)字節(jié))表示。表示。n在表示存儲單元個數(shù)時，為了簡便起見，將在表示存儲單元個數(shù)時，為了簡便起見，將1024(210)記為記為1K，1024K(220)記為記為1M，1024M(230)記為記為1G，1024G(240)記為記為1T。微型計算機的主存容量一般從幾十。微型計算機的主存容量一般從幾十MB到上百到上百MB，超級計算機的主存容量可達上百，超級計算機的主存容量可達上百GB. 7/45計算機組成原理計算機組成原理3. 處理速度處理速度n是用戶最關(guān)心的性能指標(biāo)。目前常用的指標(biāo)有：百萬條是用戶最關(guān)

6、心的性能指標(biāo)。目前常用的指標(biāo)有：百萬條指令每秒指令每秒MIPS（Million Instructions Per Second）、百）、百萬次浮點操作次數(shù)每秒萬次浮點操作次數(shù)每秒MFLOPS（Million FLOating Point operation per Second）和每條指令的平均時鐘周期）和每條指令的平均時鐘周期（Cycles Per Instruction，CPI）。）。nMIPS源于源于Gibson提出的以指令的平均執(zhí)行時間來評價處提出的以指令的平均執(zhí)行時間來評價處理器性能。指令的平均執(zhí)行時間就是不同指令執(zhí)行時間理器性能。指令的平均執(zhí)行時間就是不同指令執(zhí)行時間的某種加權(quán)平均

7、。最常用的權(quán)就是指令的使用頻率。的某種加權(quán)平均。最常用的權(quán)就是指令的使用頻率。n指令平均執(zhí)行時間的倒數(shù)就是每秒平均執(zhí)行的指令條數(shù)指令平均執(zhí)行時間的倒數(shù)就是每秒平均執(zhí)行的指令條數(shù)（以（以MIPS為單位）。為單位）。8/45計算機組成原理計算機組成原理 對用戶來說，雖然對用戶來說，雖然MIPS比較直觀，但存在如下缺陷：比較直觀，但存在如下缺陷：（1）MIPS只關(guān)注指令的條數(shù)，沒有考慮指令功能的強弱。只關(guān)注指令的條數(shù)，沒有考慮指令功能的強弱。用用MIPS比較指令集不同的機器時，其結(jié)果不能反映真實比較指令集不同的機器時，其結(jié)果不能反映真實情況。情況。（2）由于不同程序包含的指令不同，不同指令的執(zhí)行時間

8、）由于不同程序包含的指令不同，不同指令的執(zhí)行時間不同，所以在同一臺計算機上運行不同程序時，測得的不同，所以在同一臺計算機上運行不同程序時，測得的MIPS指標(biāo)可能不同。指標(biāo)可能不同。（3）大型計算機或向量計算機上常用的是較復(fù)雜的浮點指）大型計算機或向量計算機上常用的是較復(fù)雜的浮點指令，所以如果單純比較令，所以如果單純比較MIPS，這些大型計算機或向量計，這些大型計算機或向量計算機的性能在表面上甚至比不上以定點數(shù)運算為主的小算機的性能在表面上甚至比不上以定點數(shù)運算為主的小型機或個人計算機型機或個人計算機 3. 處理速度處理速度9/45計算機組成原理計算機組成原理 CPI = 一個程序的一個程序的C

9、PU時鐘周期數(shù)時鐘周期數(shù)/該程序的指令條數(shù)該程序的指令條數(shù) CPI是一個衡量計算機組成設(shè)計優(yōu)劣、計算機性能高是一個衡量計算機組成設(shè)計優(yōu)劣、計算機性能高低的有效指標(biāo)，當(dāng)今微處理器的低的有效指標(biāo)，當(dāng)今微處理器的CPI普遍小于普遍小于1。 以上指標(biāo)都是針對計算機的綜合性能而制定的。在用以上指標(biāo)都是針對計算機的綜合性能而制定的。在用戶決定購買或使用哪種機器最適合他們的應(yīng)用需求時，往戶決定購買或使用哪種機器最適合他們的應(yīng)用需求時，往往是運行一些具有代表性的典型應(yīng)用程序來做出判斷，這往是運行一些具有代表性的典型應(yīng)用程序來做出判斷，這樣的典型應(yīng)用程序被為樣的典型應(yīng)用程序被為“基準(zhǔn)程序基準(zhǔn)程序(Benchma

10、rk)”。 3. 處理速度處理速度10/45計算機組成原理計算機組成原理4. 主頻主頻 處理器的工作是在主時鐘的控制下進行的，主時鐘的頻處理器的工作是在主時鐘的控制下進行的，主時鐘的頻率叫做處理器的主頻。主頻的倒數(shù)叫做時鐘周期。率叫做處理器的主頻。主頻的倒數(shù)叫做時鐘周期。 執(zhí)行一個程序所需的處理器時間可用執(zhí)行一個程序所需的處理器時間可用“該程序的指令條該程序的指令條數(shù)數(shù) CPI 時鐘周期時鐘周期”來估算。來估算。 提高主頻有助于縮短程序的執(zhí)行時間。早期處理器的主頻提高主頻有助于縮短程序的執(zhí)行時間。早期處理器的主頻在幾兆赫在幾兆赫(MHz)到幾百兆赫之間，隨著器件技術(shù)的迅速發(fā)展，到幾百兆赫之間，

11、隨著器件技術(shù)的迅速發(fā)展，目前主流處理器的主頻已經(jīng)達到上千兆赫茲目前主流處理器的主頻已經(jīng)達到上千兆赫茲(GHz)。但處理器。但處理器性能的提高并不能與主頻的提高一起線性增長。相反，主頻性能的提高并不能與主頻的提高一起線性增長。相反，主頻的提高卻帶來了功耗增加、產(chǎn)生熱量高等一系列問題。的提高卻帶來了功耗增加、產(chǎn)生熱量高等一系列問題。 11/45計算機組成原理計算機組成原理5. 存儲器的存取周期存儲器的存取周期 對存儲器進行一次完整的讀對存儲器進行一次完整的讀/寫操作所需的全部時間，寫操作所需的全部時間，也是連續(xù)對存儲器進行存也是連續(xù)對存儲器進行存/取的最小時間間隔，稱為存儲器取的最小時間間隔，稱為

12、存儲器的存取周期。半導(dǎo)體存儲器的存取周期通常在十幾到上百納的存取周期。半導(dǎo)體存儲器的存取周期通常在十幾到上百納秒秒(10-9秒，秒，ns)之間，磁盤的存取周期一般在之間，磁盤的存取周期一般在10毫秒毫秒(10-3秒，秒，ms)以上。以上。 6. 功耗功耗 隨著主頻和片內(nèi)晶體管數(shù)量的不斷提高，處理器的功耗隨著主頻和片內(nèi)晶體管數(shù)量的不斷提高，處理器的功耗也不斷升高，現(xiàn)代處理器功耗的峰值已經(jīng)超過也不斷升高，現(xiàn)代處理器功耗的峰值已經(jīng)超過100瓦。瓦。 在移動計算領(lǐng)域，功耗是壓倒一切的性能指標(biāo)。在移動計算領(lǐng)域，功耗是壓倒一切的性能指標(biāo)。 “綠色計算綠色計算”/“低功耗計算低功耗計算”成為研究與開發(fā)的熱點

13、。成為研究與開發(fā)的熱點。12/45計算機組成原理計算機組成原理7. 軟件兼容性軟件兼容性 軟件兼容可分為向上（下）兼容和向前（后）兼容。軟件兼容可分為向上（下）兼容和向前（后）兼容。 “向上（下）兼容向上（下）兼容”是指為某檔機器編制的軟件，不加修是指為某檔機器編制的軟件，不加修改就可以正確運行在比它更高（低）檔的機器上；改就可以正確運行在比它更高（低）檔的機器上；“向前（后向前（后）兼容）兼容”是指為某個時期投入市場的某種型號機器編制的軟件是指為某個時期投入市場的某種型號機器編制的軟件，不加修改就可以正確運行在比它早（晚）投入市場的相同，不加修改就可以正確運行在比它早（晚）投入市場的相同型號

14、機器上。型號機器上。13/45計算機組成原理計算機組成原理8. 系統(tǒng)軟件配置系統(tǒng)軟件配置 常見的系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、文本編輯器常見的系統(tǒng)軟件有操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、文本編輯器、高級語言程序開發(fā)環(huán)境、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器等。不同的系統(tǒng)軟、高級語言程序開發(fā)環(huán)境、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器等。不同的系統(tǒng)軟件性能不同，價格也差別很大件性能不同，價格也差別很大。 9. 吞吐率、響應(yīng)時間與周轉(zhuǎn)時間吞吐率、響應(yīng)時間與周轉(zhuǎn)時間吞吐率吞吐率是指計算機系統(tǒng)在單位時間內(nèi)完成的任務(wù)數(shù)是指計算機系統(tǒng)在單位時間內(nèi)完成的任務(wù)數(shù)響應(yīng)時間響應(yīng)時間是指從用戶輸入命令或數(shù)據(jù)到獲得第一個是指從用戶輸入命令或數(shù)據(jù)到獲得第一個 結(jié)果的時間間隔結(jié)果

15、的時間間隔周轉(zhuǎn)時間周轉(zhuǎn)時間是指從提交作業(yè)到作業(yè)完成的時間間隔是指從提交作業(yè)到作業(yè)完成的時間間隔14/45計算機組成原理計算機組成原理10. 輔助存儲器容量輔助存儲器容量 輔存容量決定了計算機系統(tǒng)所能夠存儲的信息總量。輔存容量決定了計算機系統(tǒng)所能夠存儲的信息總量。輔助存儲器的組成形式有：單一的硬盤、硬盤陣列、磁帶輔助存儲器的組成形式有：單一的硬盤、硬盤陣列、磁帶庫、光盤。單一硬盤的容量可達幾十庫、光盤。單一硬盤的容量可達幾十GB、甚至上百、甚至上百GB，而磁帶庫的容量則在幾千而磁帶庫的容量則在幾千TB以上。以上。 11. RASIS特性特性 可靠性可靠性(Reliability)、可用性、可用性

16、(Availability)、可服務(wù)性、可服務(wù)性/可維護性可維護性(Serviceability)、完整性、完整性(Integrality)和安全性和安全性(Security)統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為RASIS特性。可靠性用特性。可靠性用“平均無故障時間平均無故障時間(Mean Time To Failure，MTTF)”或或“平均故障間隔時間平均故障間隔時間(Mean Time Between Failure，MTBF)”來衡量，可服務(wù)性來衡量，可服務(wù)性/可維護性用可維護性用“平均修復(fù)時間平均修復(fù)時間(Mean Time To Repair，MTTR)”來衡量。來衡量。15/45計算機組成原理計算機組成

17、原理12. 可擴縮性可擴縮性(Scalability) 如果一個計算機系統(tǒng)能夠在保持軟件兼容性的同時，如果一個計算機系統(tǒng)能夠在保持軟件兼容性的同時，不僅可以通過向上擴展（即增加資源）來提供更高的性能不僅可以通過向上擴展（即增加資源）來提供更高的性能和更強的功能，還能夠通過向下收縮（即減少資源）來降和更強的功能，還能夠通過向下收縮（即減少資源）來降低價格，則稱這個計算機系統(tǒng)具有可擴縮性低價格，則稱這個計算機系統(tǒng)具有可擴縮性。 13. 外設(shè)的配置外設(shè)的配置 為了拓展計算機系統(tǒng)的功能，需要為它配置相應(yīng)的外為了拓展計算機系統(tǒng)的功能，需要為它配置相應(yīng)的外設(shè)。通常計算機系統(tǒng)要盡可能滿足用戶配備不同類型、不

18、設(shè)。通常計算機系統(tǒng)要盡可能滿足用戶配備不同類型、不同數(shù)量外設(shè)的需求。所以主機與外設(shè)的接口應(yīng)該設(shè)計成可同數(shù)量外設(shè)的需求。所以主機與外設(shè)的接口應(yīng)該設(shè)計成可擴縮的擴縮的。16/45計算機組成原理計算機組成原理2012年研究生入學(xué)統(tǒng)一考試計算機專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試試題年研究生入學(xué)統(tǒng)一考試計算機專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試試題假定基準(zhǔn)程序假定基準(zhǔn)程序A在某計算機上的運行時間為在某計算機上的運行時間為100秒，其中秒，其中90秒為秒為CPU時間，其余為時間，其余為I/O時間。若時間。若CPU速度提高速度提高50%，I/O速度不變，則運行程序速度不變，則運行程序A所耗費的時間是所耗費的時間是 。A55秒秒B60秒秒 C65

19、秒秒D70秒秒答：執(zhí)行時間答：執(zhí)行時間=CPU時間時間 + I/O時間時間=90/(1+50%)+10=90/1.5+10=60+10=70秒。故選秒。故選D。2011年研究生入學(xué)統(tǒng)一考試計算機專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試試題年研究生入學(xué)統(tǒng)一考試計算機專業(yè)基礎(chǔ)綜合考試試題下列選項中，描述浮點數(shù)操作速度指標(biāo)的是下列選項中，描述浮點數(shù)操作速度指標(biāo)的是 。AMIPS BCPI CIPC DMFLOPS答：只有選項答：只有選項D帶帶“F（意味著浮點數(shù)）（意味著浮點數(shù)）”，不選，不選D，還能，還能選啥！選啥！ 17/45計算機組成原理計算機組成原理1. 1 計算機的發(fā)展歷程計算機的發(fā)展歷程1. 2 馮馮諾依曼計算機

20、模型諾依曼計算機模型1. 3 計算機的組成結(jié)構(gòu)計算機的組成結(jié)構(gòu)1. 4 計算機系統(tǒng)的分類計算機系統(tǒng)的分類 1. 5 計算機的性能評價指標(biāo)計算機的性能評價指標(biāo)1. 6 微處理器與微型計算機微處理器與微型計算機1. 7 中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程 1. 8 計算機的特點及應(yīng)用計算機的特點及應(yīng)用1. 9 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展18/45計算機組成原理計算機組成原理n第一代（第一代（19711972）4位的微處理器和微型電子計算機位的微處理器和微型電子計算機 開山之作：開山之作：Intel 4004 通用微處理器：通用微處理器：Intel 404019/45計算機組成原理計算機

21、組成原理n第二代（第二代（19721977）8位的微處理器和微型電子計算機位的微處理器和微型電子計算機代表機型：代表機型： Intel 8008 ， 8080Motorola M6800 ，6809 Zilog Z8020/45計算機組成原理計算機組成原理n第三代（第三代（19781983）16位的微處理器和微型電子計算機位的微處理器和微型電子計算機代表機型：代表機型： Intel 8086 , 80286Motorola MC 68000 , 68010 Zilog Z800021/45計算機組成原理計算機組成原理n第四代第四代（1984 ）32位的微處理器和微型電子計算機位的微處理器和微型

22、電子計算機代表機型：代表機型： Motorola MC68020 Intel 80386, 486, Pentium X IBM PowerPC22/45計算機組成原理計算機組成原理n第五代第五代（1992 ）64位的微處理器和微型電子計算機位的微處理器和微型電子計算機代表機型：代表機型： DEC Alpha 2106421364 Intel 和和HP ：IA-64體系結(jié)構(gòu)的安體系結(jié)構(gòu)的安騰騰(Itanium)1、2、3 IBM PowerPC 620，Power 6。23/45計算機組成原理計算機組成原理 每每18個月微處理器內(nèi)部的晶體管數(shù)個月微處理器內(nèi)部的晶體管數(shù)量擴大一倍，計算機的性能將

23、翻一番，量擴大一倍，計算機的性能將翻一番，而芯片的價格保持不變。而芯片的價格保持不變。24/45計算機組成原理計算機組成原理 用并行處理的思路，來延續(xù)摩爾定用并行處理的思路，來延續(xù)摩爾定律的神話。律的神話。25/45計算機組成原理計算機組成原理1. 1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展計算機的產(chǎn)生與發(fā)展1. 2 馮馮諾依曼計算機模型諾依曼計算機模型1. 3 計算機的組成結(jié)構(gòu)計算機的組成結(jié)構(gòu)1. 4 計算機系統(tǒng)的分類計算機系統(tǒng)的分類 1. 5 計算機的性能評價計算機的性能評價1. 6 微處理器與微型計算機微處理器與微型計算機1. 7 中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程 1. 8 計算機的特點及應(yīng)

24、用計算機的特點及應(yīng)用1. 9 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展26/45計算機組成原理計算機組成原理n1956年國務(wù)院制定年國務(wù)院制定“12年科技發(fā)展規(guī)劃年科技發(fā)展規(guī)劃”n成立以華羅庚為主任的成立以華羅庚為主任的“計算技術(shù)研究所籌備委員會計算技術(shù)研究所籌備委員會”，開展國產(chǎn)，開展國產(chǎn)103機和機和104機的研制。這兩臺機器都屬于電機的研制。這兩臺機器都屬于電子管計算機（即第一代計算機），其中子管計算機（即第一代計算機），其中103機是仿制前蘇機是仿制前蘇聯(lián)的聯(lián)的M3小型數(shù)字電子計算機。小型數(shù)字電子計算機。n103機于機于1958年年8月月1日仿制成功，結(jié)束了我國沒有電子計日仿制成功，結(jié)束了我國沒有電子

25、計算機的歷史。算機的歷史。27/45計算機組成原理計算機組成原理n1956年，哈工大、清華大學(xué)創(chuàng)建年，哈工大、清華大學(xué)創(chuàng)建“計算機專業(yè)計算機專業(yè)”n哈工大的吳忠明和李仲榮于哈工大的吳忠明和李仲榮于1957年研制出國產(chǎn)第一臺結(jié)年研制出國產(chǎn)第一臺結(jié)構(gòu)模擬電子計算機，于構(gòu)模擬電子計算機，于1958年研制成功一臺年研制成功一臺“下棋專用下棋專用”的數(shù)字式電子計算機。的數(shù)字式電子計算機。n1960年年4月，夏培肅教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組研制出我國第一月，夏培肅教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組研制出我國第一臺自行設(shè)計電子計算機臺自行設(shè)計電子計算機107機，這是一臺小型通用計機，這是一臺小型通用計算機。算機。28/45計算機組

26、成原理計算機組成原理n哈爾濱軍事工程學(xué)院海軍系慈云桂主持設(shè)計并研制出了哈爾濱軍事工程學(xué)院海軍系慈云桂主持設(shè)計并研制出了中國第中國第1臺晶體管計算機（第二代計算機）的臺晶體管計算機（第二代計算機）的441B機。機。n后繼研制成功的晶體管計算機有：后繼研制成功的晶體管計算機有：計算技術(shù)研究所研制的計算技術(shù)研究所研制的109乙機和乙機和109丙機丙機華北計算技術(shù)研究所研制的華北計算技術(shù)研究所研制的108機、機、108乙機、乙機、121機機和和320機等。機等。29/45計算機組成原理計算機組成原理n1973年，中國第一臺百萬次集成電路電子計算機年，中國第一臺百萬次集成電路電子計算機“150機機”研制

27、成功。研制成功。n中國軟件領(lǐng)域奠基人之一、北京大學(xué)教授楊芙清院士主中國軟件領(lǐng)域奠基人之一、北京大學(xué)教授楊芙清院士主持研制了持研制了150機操作系統(tǒng)。機操作系統(tǒng)。n中國最早的兩位計算機軟件博士生導(dǎo)師之一、培養(yǎng)出我中國最早的兩位計算機軟件博士生導(dǎo)師之一、培養(yǎng)出我國第一位軟件學(xué)博士的南京大學(xué)徐家福教授于國第一位軟件學(xué)博士的南京大學(xué)徐家福教授于1965年主年主持研制出中國第一個持研制出中國第一個ALGOL編譯系統(tǒng)。中國計算機學(xué)會編譯系統(tǒng)。中國計算機學(xué)會（CCF）將）將2011年度年度CCF杰出貢獻獎授予這兩位先生。杰出貢獻獎授予這兩位先生。30/45計算機組成原理計算機組成原理n1981年北京大學(xué)的王

28、選教授帶領(lǐng)的團隊研制成功我國自年北京大學(xué)的王選教授帶領(lǐng)的團隊研制成功我國自行設(shè)計的計算機行設(shè)計的計算機激光漢字編輯排版系統(tǒng)。該系統(tǒng)使我激光漢字編輯排版系統(tǒng)。該系統(tǒng)使我國出版印刷行業(yè)僅用了短短數(shù)年時間，從鉛字排版直接國出版印刷行業(yè)僅用了短短數(shù)年時間，從鉛字排版直接跨越到激光照排，走完了西方幾十年才完成的技術(shù)改造跨越到激光照排，走完了西方幾十年才完成的技術(shù)改造道路，被公認(rèn)為畢升發(fā)明活字印刷術(shù)后中國印刷技術(shù)的道路，被公認(rèn)為畢升發(fā)明活字印刷術(shù)后中國印刷技術(shù)的第二次革命。第二次革命。n2006年中國計算機學(xué)會年中國計算機學(xué)會CCF將將“中國計算機學(xué)會創(chuàng)新獎中國計算機學(xué)會創(chuàng)新獎”更名為更名為“CCF王選獎

29、王選獎”，以獎勵那些為中國計算機事，以獎勵那些為中國計算機事業(yè)做出重大貢獻的人士業(yè)做出重大貢獻的人士/成果。成果。31/45計算機組成原理計算機組成原理n1983年，銀河年，銀河I號巨型計算機研制成功，運算次數(shù)達到每號巨型計算機研制成功，運算次數(shù)達到每秒秒1億次。億次。n1984年，第一臺國產(chǎn)年，第一臺國產(chǎn)16位微機位微機-長城長城0520正式推出。正式推出。n1988年年5月到月到1989年年9月，金山公司的求伯君獨自開發(fā)了月，金山公司的求伯君獨自開發(fā)了WPS1.0，填補了我國中文字處理軟件的空白。，填補了我國中文字處理軟件的空白。32/45計算機組成原理計算機組成原理33/45計算機組成原

30、理計算機組成原理n1993年，第一臺年，第一臺10億次巨型銀河計算機億次巨型銀河計算機II型通過鑒定，并型通過鑒定，并于次年在國家氣象局投入正式運行于次年在國家氣象局投入正式運行n1995年，曙光年，曙光1000型大型機通過鑒定，其峰值可以達到型大型機通過鑒定，其峰值可以達到每秒每秒25億次億次n1997年，銀河年，銀河III并行巨型機研制成功并行巨型機研制成功n1999年，銀河四代巨型機研制成功年，銀河四代巨型機研制成功n2000年，年， “神威神威”高性能計算機研制成功高性能計算機研制成功34/45計算機組成原理計算機組成原理n2008年曙光年曙光5000A問世，它的峰值速度達到問世，它的

31、峰值速度達到230萬億次浮萬億次浮點運算點運算/秒。這標(biāo)志著我國成為世界上第二個可以研發(fā)生秒。這標(biāo)志著我國成為世界上第二個可以研發(fā)生產(chǎn)超百萬億次超級計算機的國家。產(chǎn)超百萬億次超級計算機的國家。n在在2008年年11月的全球高性能計算機月的全球高性能計算機500強（強（TOP500）排）排行榜中，曙光行榜中，曙光5000A位列世界超級計算機第十位，是當(dāng)時位列世界超級計算機第十位，是當(dāng)時我國高性能計算機的最好成績（曙光我國高性能計算機的最好成績（曙光4000也曾經(jīng)以也曾經(jīng)以11萬萬億億/秒的速度位列世界超級計算機第十位）秒的速度位列世界超級計算機第十位）35/45計算機組成原理計算機組成原理n20

32、09年年10月月29日，我國首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)日，我國首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)“天河一號天河一號”由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制成功。由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制成功。n該計算機峰值性能該計算機峰值性能1206萬億次雙精度浮點數(shù)操作，萬億次雙精度浮點數(shù)操作，LINPACK實測性能為實測性能為560.3萬億次，排列萬億次，排列“TOP500”第第四位。使我國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千四位。使我國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機的國家。萬億次超級計算機的國家。36/45計算機組成原理計算機組成原理n自自2013年年11月起，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的月起，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制

33、的“天河二號天河二號”以峰值計算速度每秒以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續(xù)計算速度每秒億億次、持續(xù)計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算速度連續(xù)四次在全球億億次雙精度浮點運算速度連續(xù)四次在全球“TOP500”排行榜中奪得第一。排行榜中奪得第一。n“天河二號天河二號”服務(wù)陣列采用了由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制服務(wù)陣列采用了由國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的新一代的新一代“飛騰飛騰1500”CPU，這是當(dāng)前國內(nèi)主頻最高的，這是當(dāng)前國內(nèi)主頻最高的自主高性能通用自主高性能通用CPU。37/45計算機組成原理計算機組成原理1. 1 計算機的產(chǎn)生與發(fā)展計算機的產(chǎn)生與發(fā)展1. 2 馮馮諾依曼計算機模型諾依曼計算機模型

34、1. 3 計算機的組成結(jié)構(gòu)計算機的組成結(jié)構(gòu)1. 4 計算機系統(tǒng)的分類計算機系統(tǒng)的分類 1. 5 計算機的性能評價計算機的性能評價1. 6 微處理器與微型計算機微處理器與微型計算機1. 7 中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程中國計算機事業(yè)的發(fā)展歷程 1. 8 計算機的特點及應(yīng)用計算機的特點及應(yīng)用1. 9 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展38/45計算機組成原理計算機組成原理1.8.1計算機的特點計算機的特點1能在程序的控制下自動連續(xù)地工作能在程序的控制下自動連續(xù)地工作2運算速度快、計算精度高運算速度快、計算精度高3具有邏輯判斷能力具有邏輯判斷能力4通用性強通用性強5具有很強的具有很強的“記憶記憶”功能功能39/45計算機組成原理計算機組成原理l科學(xué)與工程計算（或數(shù)值計算）科學(xué)與工程計算（或數(shù)值計算） l數(shù)據(jù)處理（或信息處理）數(shù)據(jù)處理（或信息處理） l過