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第2篇技術(shù)篇信息技術(shù)計算機硬件計算機軟件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫第4章計算機系統(tǒng)和硬件4.1計算機的發(fā)展4.2計算機的運算基礎(chǔ)4.3網(wǎng)絡(luò)計算的模式4.4計算機硬件4.1計算機的發(fā)展4.1.1計算機的創(chuàng)始與發(fā)展從原始計數(shù)法到機械計算機電子計算機時代4.1.2計算機的分類及應(yīng)用用戶需求及技術(shù)特征微型計算機小型計算機主干計算機4.1.3計算機的發(fā)展趨勢項目第一代第二代第三代第四代第五代大?。ǖ湫陀嬎銠C)房間大?。ㄖ鞲捎嬎銠C)儲藏室大?。ㄖ鞲捎嬎銠C)桌子大小(小型計算機)臺式和便攜式(微型計算機)信用卡大小(微型計算機)器件電真空管晶體管半導(dǎo)體集成電路大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路,超導(dǎo)電路密度(器件數(shù)/每個線路)單個上百個幾千個成千上萬幾百萬個速度(執(zhí)行指令數(shù)/每秒)幾百條
幾千條幾百萬條幾千萬條幾億條可靠性(線路的失誤率)幾小時幾天幾星期幾個月幾年存儲(字符容量)上千上萬成千上萬幾兆幾億價格(美元/每百萬條指令)1010.10.0010.00014.2計算機的運算基礎(chǔ)4.2.1計算機系統(tǒng)原理馮諾依曼計算機結(jié)構(gòu)的基本思想存儲程序二進制計算機系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)4.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示二進制BinaryBit0,1
十進制Decimal0,1,…….,9
十六進制Hexadecimal0,1,…….,9,A,….,F
1110+1×101——————10110000110———11110876543210
222222222
2561286432168421八位叫Byte漢字要16位ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)EBCDIC(ExtendedBCDInterchangeCode)字符型數(shù)據(jù)的表示ArithmeticUnit
運算器ControlUnit控制器Storage存儲器I/O計算機部件結(jié)構(gòu)ADD006str008124747運算器ArithmeticUnit35+12ADD006控制器ControlUnitADDoo6001003002指令執(zhí)行過程4.3網(wǎng)絡(luò)計算的模式C/S結(jié)構(gòu)C/S(client/servercomputing)。在C/S結(jié)構(gòu)中,計算機的處理工作分配給客戶端與服務(wù)器端共同完成。B/S結(jié)構(gòu)B/S(browser/server)結(jié)構(gòu)即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下,用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來實現(xiàn),極少部分事務(wù)邏輯在前端(browser)實現(xiàn),但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端(server)實現(xiàn),形成所謂三層3-tier結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)計算網(wǎng)格計算(gridcomputing)是指綜合利用分散在網(wǎng)絡(luò)各處的大量獨立的計算資源,組成一種分布式系統(tǒng),共同完成某個計算任務(wù)。云計算云計算(Cloudcomputing)是一種通過計算機網(wǎng)絡(luò)按需提供計算資源的模式,其中計算資源包括計算能力、存儲、應(yīng)用和服務(wù)等。類似于C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu),云計算模式也分為用戶端(客戶端)和“云”端(服務(wù)提供方)。
主從式運算結(jié)構(gòu)
圖4.8 主從式運算的種類
主從式運算的種類
B/S結(jié)構(gòu)C/S結(jié)構(gòu)B/S結(jié)構(gòu)與C/S結(jié)構(gòu)的比較
4.4計算機硬件硬件是計算機物理設(shè)備的總稱,也叫做硬件設(shè)備。圖4-10微型計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.4.1中央處理器中央處理器由兩個主要部件組成:運算器和控制器。圖4-12 控制器的結(jié)構(gòu)圖
圖4-11 帶寄存器組的運算器CPU的發(fā)展影響計算機運行速度的因素:機器字長的長度、晶片振蕩頻率、數(shù)據(jù)總線的寬度。名稱機器字長(bit)總線寬度(bit)晶片振蕩頻率(MHz)制造廠商計算機機種Pentium326475-200IntelPCPentium(MMx)3264166-233IntelPC,工作站PentiumIII3264450-500Intel高級計算機,工作站Corei764642.8-3.4GHzIntel四、六核,高級計算機,工作站Athlon3264PR1500-2100AMDPCPhenom64641.8-2.6GHzAMD雙、三核,高級計算機Opteron64641.4-2.5GHzAMD四、六核,工作站龍芯13232200-266MHz中科院計算所PC,工作站龍芯26464250-1200MHz中科院計算所PC,工作站龍芯364641.0GHz中科院計算所四、八核PC,工作站表4-3微型處理器種類圖4-13循序處理與并行處理4.4.2存儲系統(tǒng)
第一代第二代第三代第四代第五代第六代一級存儲磁鼓磁芯磁芯LSI半導(dǎo)體存儲器VLSI半導(dǎo)體存儲器WSI三維集成存儲器發(fā)展趨勢利用更小的微電子線路向高速大容量能力發(fā)展二級磁帶磁帶磁盤磁盤光盤光盤、磁盤存儲磁鼓磁盤磁帶光盤磁盤閃存發(fā)展趨勢利用磁、光和電介質(zhì),向海量存儲能力發(fā)展
價格
速度
容量用途存取特性
磁帶
磁帶
閃存二級存儲直接低磁盤低磁盤大光盤二級存儲直接↓光盤↓光盤↓磁盤二級存儲直接閃
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