第1章（計算機概述）.ppt

1、第1章 計算機概述,計算機的類型 微型計算機 中、大型計算機 巨型計算機 微處理器 計算機的性能與發(fā)展趨勢 基本技術指標 微型化、巨型化、網(wǎng)絡化、智能化 摩爾定律 計算機的基本結構 馮諾依曼模型 計算機的結構,1.1計算機類型,微型計算機普及使用的通用計算機，包括桌面計算機、筆記本計算機、掌上計算機 特點：廉價、網(wǎng)絡/多媒體、人性化 中、大型計算機用于大型企業(yè)、事業(yè)單位，研究機構、大學、金融機構作為集中計算和信息處理的計算機 特點：高速度、高可靠性、大容量 巨型計算機用于尖端科學技術研究、國家機構、軍事 特點：超高速度 微處理器作為其他設備的控制中心 體積小、低功耗、專用化,1.1計算機類型微

2、型計算機,微型計算機的特點 體積桌面化掌上化 通用化，滿足多種使用要求 操作簡單化，用戶平民化，維護簡單化 價格低廉化 多媒體化 網(wǎng)絡化,1.1計算機類型中大型計算機,中大型計算機的特點 結構：為多個機柜，主機系統(tǒng)、硬盤機、磁帶機、打印機、通信處理機等。 性能：一般具備高速處理能力，大容量內存和外存儲系統(tǒng)。大容量的存儲系統(tǒng)可能要求磁盤陣列。 可靠性：要求連續(xù)運行不能停機，在要求可靠性很高的場合要有（異地）雙（多）主機熱備份。定時數(shù)據(jù)備份。 聯(lián)網(wǎng)：一般要求具備快速 的網(wǎng)絡、通道處理能力。,1.1計算機類型巨型計算機,1.1.3 巨型計算機 超高速度，目前的水平是每秒上百萬億次浮點運算(FLOPS

3、： Floating point number Operations Per Second ) 結構上為多處理器結構：單指令多數(shù)據(jù)流(SIMD)機，并行向量處理機(PVP)，對稱多處理機(SMP)，大規(guī)模并行處理機(MPP)，工作站群(COW)，以及分布共享存儲器(DSM)多處理機 。 主要應用領域是仿真（如氣象預測）、實時控制（如飛行器控制）、模式識別、密碼運算、基因工程等。,目前世界上最快的巨型計算機： IBM的藍色基因/L，每秒367萬億次，65536個PowerPC處理器,1.1計算機類型微處理器,1.1.4 微處理器 微型化的、計算機化的控制部件，通過指令的執(zhí)行完成設備的控制或信號處

4、理。 功能上類似計算機的核心部分，加上簡單化、專用化的接口。包括CPU、存儲器以及必須的外圍接口。 單片機在一塊芯片中集成了CPU、存儲器、定時器、外部接口單元等，可以通過編程完成很多系統(tǒng)的控制功能的集成電路器件。 微處理器包括針對不同應用的多種類型，包括面向控制的（主要是單片機），面向信號處理的（數(shù)字信號處理器），也有可以構成通用計算機系統(tǒng)的。,1.2 計算機的性能與發(fā)展趨勢性能,1.2.1 計算機的容量與速度 計算機速度的度量單位一般是MIPS（Million Instruction Per Second），但MIPS和指令復雜度沒有關系，為了描述浮點數(shù)的運算速度，另一個指標是FLOPS

5、(FLOPS：Floating point number Operations Per Second ) 影響計算機運算速度的主要因素 CPU時鐘頻率 指令系統(tǒng) CPU的構造技術，流水線、Cache、超標量、超線程等 多CPU并行技術 存儲器速度,1.2 計算機的性能與發(fā)展趨勢性能,計算機的存儲容量以二進制位為最小存儲單位（bit）以字節(jié)為最小訪問單位（Byte），8位構成一個字節(jié)1KB = 1024B 1MB = 1024KB 1GB = 1024MB 內存和外存內部存儲器由半導體器件構成易失性存儲器運行期間的臨時存儲器外部存儲器由磁性存儲器和光存儲器構成非易失性存儲器永久性存儲器,1.2

6、計算機的性能與發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢,微型化和巨型化微型化滿足更廣泛的應用，更高的集成度和更低的功耗使得計算機進一步微型化。巨型化實現(xiàn)更高速度的運算能力 智能化使計算機具備學習、推理、判斷的能力，實現(xiàn)自然語言能力和視覺能力，讓計算機來模擬人的感覺、行為、思維過程的機理 。 網(wǎng)絡化多種接入方式在目前計算機網(wǎng)絡已經(jīng)比較普及的情況下，逐步普及無線接入方式（無線公網(wǎng)或無線局域網(wǎng)）主干通信實現(xiàn)三網(wǎng)合一整合計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包交換。,1.2 計算機的性能與發(fā)展趨勢摩爾定律,Intel公司的創(chuàng)辦人之一摩爾發(fā)現(xiàn)了一個具有歷史意義的現(xiàn)象：“在相等面積(制作成本)的晶片上集成的晶體管數(shù)量以每18個月增加一倍的趨勢增加，執(zhí)行性能的提升大體也符合這個趨勢?！边@就是著名的摩爾定律 。,1.3計算機的基本結構馮諾依曼模型,什么是計算機？ 以美籍匈牙利數(shù)學家約翰馮諾依曼（1903-1957 ，電子計算機之父）為首的研制小組提出了“存儲程序控制”的計算機結構(即諾依曼機），奠定了現(xiàn)代計算機的體系結構。 馮諾依曼模型的主要思想 計算機（指硬件）由五大基本部件組成運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備； 計算機內部采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)； 將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，然后再執(zhí)行程序。,1.3計算機的基本結構計算機的模塊結構,計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件 計算機硬