計(jì)算機(jī)組成術(shù)

1、張 宇 電話： 86413683 轉(zhuǎn) 809 地址：綜合樓609 電子信箱：參考書目 計(jì)算機(jī)組成原理，唐朔飛編著，高等教育出版社出版 ibm pc 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（第二版），沈美明、溫冬嬋編著，清華大學(xué)出版社出版 電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展 微型電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 我國(guó)電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 電子計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、分類與性能評(píng)價(jià) 電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 電子計(jì)算機(jī)的新進(jìn)展1.1電子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展 電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生之前計(jì)算工具的發(fā)展“古代”計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 計(jì)算速度慢 出現(xiàn)錯(cuò)誤多 圖靈（turing）馮諾依曼（john von neuman）兩位杰出的計(jì)算機(jī)科學(xué)家1.1.2 現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 第一代計(jì)算

2、機(jī)（1946-1958）電子管時(shí)代 eniac（electronic numerical integrator and calculator） edvac（electronic discrete variable automatic computer） 第二代計(jì)算機(jī)（1958-1965）晶體管時(shí)代 第三代計(jì)算機(jī)（1965-1970）集成電路時(shí)代 第四代計(jì)算機(jī)（1970- ）大規(guī)模集成電路時(shí)代各時(shí)期計(jì)算機(jī)的比較（1）時(shí)期元器件代 表 機(jī) 器第一代電子管第一臺(tái)計(jì)算機(jī)eniac第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)edvac第二代晶體管ibm公司生產(chǎn)的ibm-7904cdc公司生產(chǎn)的cdc1604第三代集成電路dec

3、公司研制成功的pdp-8，pdp-11，vax-11第四代大規(guī)模集成電路cray公司1976年推出的cray-1各時(shí)期計(jì)算機(jī)的比較（2）時(shí)期體積 重量 成本 耗電 可靠性運(yùn)算速度第一代 大重高高低5000次/秒第二代幾萬(wàn)次-幾十萬(wàn)次/秒第三代幾百萬(wàn)-幾千萬(wàn)次/秒第四代 小輕低低高幾億次/秒1.2 微型電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 第一代（1971-1972） 第三代（1978-1983）摩爾定律 每18個(gè)月微處理器內(nèi)部的晶體管數(shù)量擴(kuò)大一倍，計(jì)算機(jī)的性能將翻一番，而芯片的價(jià)格保持不變1.3 我國(guó)電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1973年，中國(guó)第一臺(tái)百萬(wàn)次集成電路電子計(jì)算機(jī)研制成功 1983年，銀河i號(hào)巨型計(jì)算機(jī)研制成功，

4、運(yùn)算次數(shù)達(dá)到每秒1億次 1987年，第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)286微機(jī)-長(zhǎng)城286正式推出 1988年，第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)386微機(jī)-長(zhǎng)城386正式推出我國(guó)電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展 1993年，中國(guó)第一臺(tái)10億次巨型銀河計(jì)算機(jī)ii型通過鑒定，并于次年在國(guó)家氣象局投入正式運(yùn)行 1995年，曙光1000型大型機(jī)通過鑒定，其峰值可以達(dá)到每秒25億次 1997年，銀河iii并行巨型機(jī)研制成功 1999年，銀河四代巨型機(jī)研制成功 2000年，自行研制成功“神威i”高性能計(jì)算機(jī)1.4 電子計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、 分類與性能評(píng)價(jià)1.4.1 計(jì)算機(jī)硬件的基本組成輸入設(shè)備主存儲(chǔ)器控制器運(yùn)算器程序或數(shù)據(jù)cpu主機(jī)指令流數(shù)據(jù)流輸出設(shè)備程序或結(jié)果程序

5、計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、控制信號(hào)發(fā)生器輔助存儲(chǔ)器1.4.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 軟件的分類計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)實(shí)際機(jī)器m1具有l(wèi)1機(jī)器語(yǔ)言（機(jī)器指令系統(tǒng)）實(shí)際機(jī)器m1具有l(wèi)1機(jī)器語(yǔ)言（機(jī)器指令系統(tǒng)）虛擬機(jī)器m2具有l(wèi)2機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)實(shí)際機(jī)器m1具有l(wèi)1機(jī)器語(yǔ)言（機(jī)器指令系統(tǒng)）虛擬機(jī)器m2具有l(wèi)2機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)虛擬機(jī)器m3具有l(wèi)3機(jī)器語(yǔ)言（高級(jí)語(yǔ)言）實(shí)際機(jī)器m1，具有l(wèi)1機(jī)器語(yǔ)言（機(jī)器指令系統(tǒng)）虛擬機(jī)器m2，具有l(wèi)2機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)虛擬機(jī)器m3 ，具有l(wèi)3機(jī)器語(yǔ)言（高級(jí)語(yǔ)言）微程序機(jī)器m0，具有l(wèi)0機(jī)器語(yǔ)言（微

6、指令系統(tǒng)）實(shí)際機(jī)器m1，具有l(wèi)1機(jī)器語(yǔ)言（機(jī)器指令系統(tǒng)）虛擬機(jī)器m3，具有l(wèi)3機(jī)器語(yǔ)言（匯編語(yǔ)言）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)虛擬機(jī)器m4 ，具有l(wèi)4機(jī)器語(yǔ)言（高級(jí)語(yǔ)言）微程序機(jī)器m0，具有l(wèi)0機(jī)器語(yǔ)言（微指令系統(tǒng)）虛擬機(jī)器m2，具有l(wèi)2機(jī)器語(yǔ)言（作業(yè)控制語(yǔ)言）虛擬機(jī)器m5，具有l(wèi)5機(jī)器語(yǔ)言（應(yīng)用語(yǔ)言）1.4.3 電子計(jì)算機(jī)的分類 從電子計(jì)算機(jī)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)來(lái)分模擬式電子計(jì)算機(jī)，數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)1.4.4 電子計(jì)算機(jī)的性能評(píng)價(jià) 基本字長(zhǎng) 主存容量主存容量=存儲(chǔ)單元數(shù)*字長(zhǎng)n1ii imtft1.4.4 電子計(jì)算機(jī)的性能評(píng)價(jià) mips（million instruction per second） cpi（

7、cycle per instruction） fpops（floating point operation per second）1.5 電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用1.5.1 電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 自動(dòng)連續(xù)地高速運(yùn)算 運(yùn)算速度快 具有記憶能力和邏輯判斷能力 運(yùn)算精度高 通用性強(qiáng)1.5.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理 工業(yè)控制和實(shí)時(shí)控制 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 電子商務(wù) 網(wǎng)絡(luò)教育1.5.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 cad/cam/cims cad（computer aided design）按設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，可進(jìn)行各種設(shè)計(jì)方案的比較，確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、外形尺寸、材料選擇、模擬組裝；再對(duì)模擬整機(jī)進(jìn)行各種性能測(cè)試，包括強(qiáng)

8、度分析、振動(dòng)分析、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析等；并任意修正，最后從性能的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)的合理性、加工的可行性等方面進(jìn)行論證，獲得最終的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，大大降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成本，縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，最大限度地降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，cad技術(shù)已被各種制造業(yè)廣泛應(yīng)用。 1.5.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 cam（computer aided manufacturing）是以數(shù)控機(jī)床為主體，利用存有全部加工資料的的數(shù)據(jù)庫(kù)，如刀具、夾具和各種零件的加工程序，以及在加工過程中的自動(dòng)換刀及加工數(shù)據(jù)的控制。目前人們已經(jīng)將數(shù)控、物料流控制及存儲(chǔ)、機(jī)器人、柔性制造、生產(chǎn)過程仿真等計(jì)算機(jī)相關(guān)控制技術(shù)統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)輔助制造。1.5.2 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 cims（computer integrated manufacturing systems）是信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)、加強(qiáng)新興制造業(yè)、提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的一種生產(chǎn)模式。具體而言，以企業(yè)選定的產(chǎn)品為龍頭，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程、管理決策過程、加工制造過程、產(chǎn)品