《計算機的發(fā)展》課件

1、計算機的發(fā)展PPT課件 本課件PPT僅供學習使用 本課件PPT僅供學習使用 本課件PPT僅供學習使用 學習完畢請自行刪除計算機的發(fā)展PPT課件 本課件PPT僅供學習使用 1969年，日本商事公司委托英特爾公司設計一種用于可編程計算器的芯片。日本人提出了六種極其復雜的芯片設計方案，它們對英特爾公司來說都太復雜了。 1969年，日本商事公司委托英特爾公司設計一 “我凝視著PDP-8型計算機，凝視著商事公司的設計方案。我納悶，他們?yōu)槭裁匆堰@種計算器搞得這么復雜？” 霍夫的靈感來了，他設計出世界上第一個CPUIntel 4004，從此就有了“微處理器”。 “我凝視著PDP-8型計算機，凝視著商事In

2、tel 4004世上第一塊微處理器Intel 4004世上第一塊微處理器 但行業(yè)反應謹慎，一位顧客說Intel膽大妄為，竟敢聲稱把一臺計算機放進了一個芯片里。公司技術人員給他作了演示，他才勉強同意這玩意兒也可以叫做計算機。但很多人依舊不能理解：“如果壞了怎么辦？”，“如何確保它在工作？”。 但行業(yè)反應謹慎，一位顧客說Intel膽大妄為 雖然準確地預言未來計算機的性能價格比是困難的，但如果打賭，它們將比現(xiàn)在好得多是一定會贏的。 雖然準確地預言未來計算機的性能價格比是困難的 計算機的發(fā)展 計算機的發(fā)展6.2 計算機的發(fā)展6.2.1 電子計算機的發(fā)展簡史6.2.2 計算機系統(tǒng)組成6.2.3 計算機的

3、特點和分類計算機(電腦)是一種能夠接收信息，并按照存儲在其內部的程序（程序表達了某種規(guī)則）對輸入信息進行處理，并產(chǎn)生輸出結果的高度自動化的數(shù)字電子設備。6.2 計算機的發(fā)展計算機(電腦)是一種能夠接收信息，并按補充:電子線路使用的基礎元件的演變真空電子管晶體管中小規(guī)模集成電路大規(guī)模超大規(guī)模集成電路補充:電子線路使用的基礎元件的演變真空電子管集成電路的規(guī)模集成度：單個集成電路所含電子元件的數(shù)目。集成電路規(guī)模集成度（個電子元件）小規(guī)模集成電路（SSI）100中規(guī)模集成電路（MSI）1003000大規(guī)模集成電路（LSI）300010萬超大規(guī)模集成電路（VLSI）10萬100萬極大規(guī)模集成電路（ULS

4、I）100萬集成電路的規(guī)模集成度：單個集成電路所含電子元件的數(shù)目。集成電集成電路的發(fā)展趨勢Moore定律單塊集成電路的集成度平均每1824個月翻一番。 Gordon E.Moore,1965年Intel公司創(chuàng)始人集成電路的發(fā)展趨勢Moore定律 1、計算機的誕生與發(fā)展1937年，英國數(shù)學家圖靈提出計算機的數(shù)學模型（圖靈機）。1946年，美國賓西法尼亞大學莫爾實驗室研制出世界上第一臺計算機ENIAC。 1、計算機的誕生與發(fā)展1937年，英國數(shù)學家圖靈提出計算機世界上第一臺計算機ENIAC17468個電子管，60000個電阻，10000個電容，6000個開關，30噸，占地160平方米，耗資45萬美

5、元，5000次加法/秒ENIAC正在工作之中世界上第一臺計算機ENIAC17468個電子管，ENIAC正ENIAC共有約19,000個電子管ENIAC共有約19,000個電子管2、對計算機的誕生與發(fā)展有重大貢獻的兩個人阿倫.圖靈第一個計算機數(shù)學模型馮.諾依曼50多年來的計算機基本模型2、對計算機的誕生與發(fā)展有重大貢獻的兩個人阿倫.圖靈第3、計算機的發(fā)展階段 以計算機使用的基本電子元件作為劃分依據(jù)，計算機的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段。電子管晶體管中小規(guī)模集成電路芯片大規(guī)模超大規(guī)模集成電路芯片3、計算機的發(fā)展階段 以計算機使用的基本電子元件作為劃分依第14代計算機比較代 別年代使用的主要元器件配置的軟件主

6、要應用第1代1940年代中期1950年代末期CPU：電子管內存：磁鼓 使用機器語言和匯編語言編寫程序科學計算和工程計算第2代1950年代中后期1960年代中期CPU：晶體管內存：磁芯 使用FORTRAN等高級程序設計語言開始廣泛應用于數(shù)據(jù)處理領域第3代1960年代中期1970年代初期CPU：SSI，MSI內存：SSI，MSI半導體存儲器 操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等開始使用在科學計算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領域得到廣泛應用第4代1970年代中期以來CPU：LSI、VLSI內存：LSI、VLSI的半導體存儲器 軟件工程、分布式計算、網(wǎng)絡軟件等開始廣泛使用深入到各行各業(yè)，家庭和個人開始使用計算機第14

7、代計算機比較代 別年代使用的主要元器件配置的軟件主要 巨型化多媒體 微型化 網(wǎng)絡化 智能化 注意:巨型化并非指體積的巨大,二是指運算度更快、存儲容量更大、功能更強。4、計算機的發(fā)展趨勢 巨型化注意:巨型化并非指體積的巨大,二是指運算度更快、存儲小結掌握電子元器件的發(fā)展階段掌握摩爾定律掌握計算機的發(fā)展階段了解計算機各代的特點了解計算機的發(fā)展趨勢小結掌握電子元器件的發(fā)展階段6.2.3 計算機的特點和分類 1、計算機的主要特點在程序控制下自動運行運算速度快具有記憶功能和邏輯判斷能力精確度高6.2.3 計算機的特點和分類 1、計算機的主要特點2、計算機的分類（1）按處理方式分模擬計算機用電流、電壓等連

8、續(xù)變化的物理量直接進行運算的計算機 數(shù)字計算機數(shù)據(jù)表示和運算過程都是數(shù)字化的（2）按功能分類專用計算機通用計算機2、計算機的分類（1）按處理方式分（3）按規(guī)模分類超級計算機或稱巨型機大型主機小型機工作站個人計算機或稱微型機（Personal Computer,PC）注意：規(guī)模的大小主要表現(xiàn)在處理、存儲、吞吐等能力上。由于各類計算機都在不斷發(fā)展，不同時代的機器不能相比。（3）按規(guī)模分類（4）按工作模式分服務器高性能、大存儲容量的計算機，網(wǎng)絡用戶可共享其硬件和軟件資源。工作站高性能、大存儲容量的高檔微機臺式機便攜式電腦（4）按工作模式分（補充）按內部邏輯結構分類單處理機、多處理機(并行機)注意：雙

9、核處理器指一個處理器內部包括兩套用于運算、控制的核心部件，可以并行執(zhí)行指令。（補充）按字長分類8位機、16位機、32位機、64位機字長越長，處理能力越強目前的通用計算機大多為32位，64位機也已出現(xiàn)并進入實用。8位機主要用于工業(yè)控制。（補充）按內部邏輯結構分類3、微處理器 微處理器（簡稱P或MP），使用單片大規(guī)模集成電路制成的，具有運算和控制功能的處理器。是各類型計算機的核心組成部分目前各類計算機的中央處理器幾乎都采用微處理器，但性能和數(shù)量有所不同。例如，Intel公司的Pentium CPU。3、微處理器 微處理器（簡稱P或MP），4、嵌入式計算機 嵌入式計算機（單片機）：把運算器、控制器、

10、存儲器、IO控制與接口電路等都集成在單塊芯片上的大規(guī)模集成電路。工作原理與通用計算機很相似，軟件固化在芯片上，功能和用途較為固定；內嵌在其它設備中，執(zhí)行特定的任務，用戶并不直接與其接觸；嵌入式計算機的應用非常普遍。4、嵌入式計算機 嵌入式計算機（單片機）：小結掌握計算機的特點掌握計算機的分類，各分類的用途，掌握個人計算機的種類、用途理解微處理器和嵌入式系統(tǒng)的區(qū)別小結掌握計算機的特點6.2.2 計算機系統(tǒng)組成6.2.2 計算機系統(tǒng)組成1、計算機系統(tǒng)概述 一個完整計算機系統(tǒng)的兩個基本組成部分： ,即組成計算機的各種物理設備的總稱。 ,即人與硬件的接口，指揮和控制著硬件的工作過程。計算機硬件計算機軟

11、件1、計算機系統(tǒng)概述 一個完整計算機系統(tǒng)的兩個基本組成2、計算機硬件硬件：計算機中所有物理裝置的總稱。裸機：沒有安裝任何軟件的計算機。硬件的基本功能：在程序的控制下實現(xiàn)如下功能:數(shù)據(jù)輸入 運算 存儲數(shù)據(jù)輸出2、計算機硬件硬件：計算機中所有物理裝置的總稱。數(shù)據(jù)輸入計算機的發(fā)展PPT課件從計算機發(fā)展至今，其基本硬件結構一直沿襲了馮.諾伊曼的傳統(tǒng)框架。計算機硬件系統(tǒng)由五個基本模塊組成：輸入設備讀入程序和數(shù)據(jù)運算器執(zhí)行基本算術運算和邏輯運算控制器控制整個計算機的協(xié)同工作，有點類似我們大腦的中樞神經(jīng)，不過它是“電腦”。存儲器存放程序和數(shù)據(jù)輸出設備輸出數(shù)據(jù)計算機的各部件有系統(tǒng)總線互連。從計算機發(fā)展至今，其

12、基本硬件結構一直沿襲了馮.諾伊曼的傳統(tǒng)框中央處理器（簡稱CPU）包含運算器和控制器。承擔系統(tǒng)軟件和應用軟件的運行任務，是任何一臺計算機必不可少的核心組成部件。 并行處理和多處理器系統(tǒng)使用多個CPU（2，4，8或更多）實現(xiàn)超高速計算的技術稱為“并行處理”，采用這種技術的計算機系統(tǒng)稱為“多處理器系統(tǒng)”。中央處理器（簡稱CPU）3、計算機軟件軟件：指在計算機中運行的程序：用來指出計算機硬件如何一步步地進行規(guī)定的操作。處理的數(shù)據(jù)：程序處理的對象。相關的文檔：軟件設計報告、操作使用說明和相關技術資料等。從應用的角度出發(fā)，通常將軟件劃分為：系統(tǒng)軟件、應用軟件3、計算機軟件軟件：指在計算機中系統(tǒng)軟件泛指那些

13、為了有效地使用計算機系統(tǒng)、給應用軟件開發(fā)與運行提供支持、或者能為用戶管理與使用計算機提供方便的一類軟件。主要特征與計算機硬件有很強的交互性，能對硬件資源進行統(tǒng)一的控制、調度和管理。系統(tǒng)軟件有一定的通用性，它并不是專為解決某個（種）具體應用而開發(fā)的。不同的用戶能夠對它反復使用。系統(tǒng)軟件泛指那些為了有效地使用計算機系統(tǒng)、給應用軟件開發(fā)與運常用的系統(tǒng)軟件：基本輸入/輸出系統(tǒng)（BIOS）、操作系統(tǒng)（如Windows）、程序設計語言處理系統(tǒng)（如C語言編譯器）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、常用的實用程序（如磁盤清理程序、備份程序等）等。注意：在任何計算機系統(tǒng)中，系統(tǒng)軟件都是必不可少的。計算機出廠時，廠商一般都提供給用

14、戶一些最基本的系統(tǒng)軟件，常用的系統(tǒng)軟件：應用軟件泛指那些專門用于解決各種具體應用問題的軟件。主要特征：豐富多樣按照開發(fā)方式和適用范圍，可再分為：通用應用軟件：可以在許多行業(yè)和部門中共同使用定制應用軟件：按照不同領域用戶的特定應用要求而專門設計的軟件。這類軟件專用性強，運行效率高，但設計和開發(fā)代價相對較大。應用軟件泛指那些專門用于解決各種具體應用問題的軟件。注意：所有得到廣泛使用的應用軟件，一般都具有如下的共同特點：它們能替代現(xiàn)實世界已有的其它工具，而且使用起來比已有工具更方面、有效。它們能完成已有工具很難完成甚至完全不可能完成的事，擴展了人們的能力。注意：所有得到廣泛使用的應用軟件，一般都具有

15、如下的共同特點：類別功能部分流行的軟件名稱文字處理文本編輯、文字處理、桌面排版等WPS、Word、Pagemaker 、 Acrobat Reader電子表格表格定義、計算和處理等Excel等圖形、圖像圖像處理、幾何圖形繪制等AutoCAD、Photoshop等媒體播放軟件播放各種數(shù)字音頻和視頻文件Media Player、Real Player、Winamp等網(wǎng)絡通信電子郵件、網(wǎng)絡文件管理、遠程計算、瀏覽等Outlook Express、MSN、QQ、ICQ等演示軟件幻燈片、演講報告制作等Powerpoint等信息檢索軟件在數(shù)據(jù)庫和因特網(wǎng)中查找需要的信息Google、百度等個人信息管理軟件記

16、事本、日程安排、通訊錄、郵件OutLook、Lotus Notes游戲軟件游戲、教育和娛樂類別功能部分流行的軟件名稱文字處理文本編輯、文字處理、桌面排4、計算機系統(tǒng)的層次結構硬件操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)、解釋系統(tǒng)、網(wǎng)絡與通信軟件、工具軟件各類應用軟件4、計算機系統(tǒng)的層次結構硬件操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)操作系統(tǒng)編譯系統(tǒng)(語言處理程序：C、Java、VB等)工具軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)計算機系統(tǒng)主機外設運算器控制器內存儲器ROMRAM高速緩沖存儲器I/O總線接口CPU外存儲器: U盤、硬盤、CD-ROM等輸入/輸出設備：網(wǎng)絡通信設備: MODEM、網(wǎng)卡等顯示器鍵盤、鼠標打印機、繪圖儀硬件

17、軟件應用軟件：系統(tǒng)軟件辦公軟件包、ERP、數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng) 小結操作系統(tǒng)計算機系統(tǒng)主機外設運算器內存儲器ROMI/O總線接口小結掌握計算機系統(tǒng)的組成；掌握計算機硬件和計算機軟件的基本概念；掌握系統(tǒng)軟件和應用軟件的概念了解常用的系統(tǒng)軟件和應用軟件理解計算機系統(tǒng)的層次結構。小結掌握計算機系統(tǒng)的組成；計算機的基本硬件結構60多年以來，計算機的基本硬件結構一直沿襲馮.諾伊曼的傳統(tǒng)模型計算機硬件有五大功能模塊組成： 運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備運算器存儲器控制器輸入設備輸出設備程序/數(shù)據(jù)請求命令命令命令命令請求狀態(tài)結果結果數(shù)據(jù)指令計算機的基本硬件結構60多年以來，計算機的基本硬件結構一直沿(

18、1)輸入設備（Input device）輸入：把信息（程序，數(shù)據(jù)，信息）送入計算機的過程。輸入設備的作用 用來向計算機輸入信息的設備。輸入到計算機中的信息都使用二進制中的“0”和“1”兩個符號來表示。 (1)輸入設備（Input device）輸入：把信息（程序輸入設備類別按照輸入信息的類型劃分 數(shù)字和文字輸入設備（鍵盤、寫字板等） 位置和命令輸入設備（鼠標器、觸摸屏等） 圖形輸入設備（掃描儀，數(shù)碼相機等） 聲音輸入設備（話筒，MIDI演奏器） 視頻輸入設備（攝像機） 溫度、壓力輸入設備(溫度、壓力傳感器）Doug Engelbart恩格爾巴特 QWERTY鍵盤發(fā)明人肖爾斯 Christoph

19、er Latham Sholes 輸入設備類別按照輸入信息的類型劃分Doug Engelbar(2)中央處理器處理器：負責對輸入信息進行各種處理的部件。處理器的基本功能：能高速地進行算術運算、邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等操作。微處理器：將處理器的所有組成部分都制作在一塊半導體芯片上的處理器。(2)中央處理器處理器：中央處理器（簡稱CPU）包含運算器和控制器。承擔系統(tǒng)軟件和應用軟件的運行任務，是任何一臺計算機必不可少的核心組成部件。 并行處理和多處理器系統(tǒng)使用多個CPU（2，4，8或更多）實現(xiàn)超高速計算的技術稱為“并行處理”，采用這種技術的計算機系統(tǒng)稱為“多處理器系統(tǒng)”。中央處理器（簡稱CPU）1 、C

20、PU的結構1 、CPU的結構馮.諾依曼計算機的基本工作原理：“存儲程序控制”存儲程序：將可以由計算機執(zhí)行的一個程序預先存儲在計算機的存儲器中。程序控制：由當前所執(zhí)行的指令來決定計算機的各硬件部件如何動作，以完成特定的信息處理任務。計算機的基本工作原理馮.諾依曼計算機的基本工作原理：計算機的基本工作原理指令: 可以被計算機理解并執(zhí)行的基本操作命令。程序: 一個可執(zhí)行的指令序列。指令與數(shù)據(jù)的形式：二進制編碼。指令和程序指令: 指令和程序程序在計算機中的執(zhí)行過程外存儲器指令1指令2指令k指令n數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)m內存儲器程序數(shù)據(jù)1.任務啟動時，執(zhí)行該任務的程序和數(shù)據(jù)將從外存成批傳送到內存3.逐條執(zhí)行指

21、令，按指令要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理CPU從內存中逐條讀取該程序的指令及相關的數(shù)據(jù)4.將指令的運算處理結果送回內存保存5.任務完成后，將處理得到的全部結果成批傳送到外存以長久保存程序在計算機中的執(zhí)行過程外存儲器指令1數(shù)據(jù)1內存儲器程序數(shù)據(jù)CPU的任務CPU的主要任務是執(zhí)行指令，按照指令的要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理。CPU的任務CPU的主要任務是執(zhí)行指令，CPU的主要內部部件運算器：執(zhí)行單元。對數(shù)據(jù)進行各種算術運算和邏輯運算?？刂破鳎喝≈噶?，解釋指令的含義（指令譯碼）產(chǎn)生控制其它部件的操作控制信號，記錄內部狀態(tài)。寄存器組：臨時存放參加運算的數(shù)據(jù)和得到的中間結果。 CPU的主要內部部件運算器：CP

22、U的組成及其與內存的關系寄存器組運算器指 令數(shù) 據(jù)中央處理器操作命令內 存 儲 器指令地址指令計數(shù)器指令寄存器控制器CPU的組成及其與內存的關系寄存器組運算器指 令數(shù) 據(jù)中央處2 、 指令與指令系統(tǒng)2 、 指令與指令系統(tǒng)指令的定義 ( 機器指令）使用二進制編碼表示的操作命令（稱為計算機的“機器語言”）。用機器指令編寫的程序中的每一條指令都可以直接被控制器譯碼產(chǎn)生執(zhí)行指令所需的控制信號。每一種類型的CPU都有它自己獨特的一組指令指令指令的定義 ( 機器指令）指令大多數(shù)情況下，指令由兩個部分組成：操作碼 表示計算機應執(zhí)行的操作二進制代碼。 操作數(shù) 表示該指令所處理的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在存儲器的位置代碼（

23、寄存器代碼或內存儲器單元地址）操作碼操作數(shù)指令的格式大多數(shù)情況下，指令由兩個部分組成：操作碼操作數(shù)指令的格式計算機工作時，周而復始執(zhí)行如下過程：取指令：CPU依次從存儲器中取出一個程序中的各條指令；指令譯碼：對指令的功能進行分析；取數(shù)：按指令的功能從內存取出數(shù)據(jù)；運算：對數(shù)據(jù)進行運算處理；存數(shù)：保存運算結果；為取下條指令做好準備。直到取到并執(zhí)行了停機指令為止。至此完成程序的一次運行。指令執(zhí)行過程計算機工作時，周而復始執(zhí)行如下過程：指令執(zhí)行過程指令的種類根據(jù)指令功能 數(shù)據(jù)傳送指令 算術運算指令 邏輯運算指令 移位指令 位（位串）操作指令 輸入/輸出指令 轉移指令 等指令的種類根據(jù)指令功能 指令系

24、統(tǒng)定義一個CPU所能執(zhí)行的全部指令稱為該CPU的指令系統(tǒng)或指令組。 指令系統(tǒng)中有數(shù)以百計的不同的指令。 機器語言程序 用指令系統(tǒng)中的指令編寫的可執(zhí)行程序。 指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)定義指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)的兼容“兼容”：不同廠家、不同型號的計算機使用了相同的指令系統(tǒng)。每種類型的CPU都有自己的指令系統(tǒng)，某一類計算機的可執(zhí)行程序代碼未必能在其他計算機上運行，這個問題稱之為計算機的“兼容性”問題。例如:Intel公司Pentium微處理器兼容AMD等公司微處理器(后者的內部設計與Pentium相同，指令系統(tǒng)完全一致）Motorola公司的PowerPC微處理器（美國蘋果公司生產(chǎn)的Macintosh中用作CP

25、U）不兼容Intel公司Pentium處理器。指令系統(tǒng)的兼容“兼容”：不同廠家、不同型號的計算機使用了相同指令系統(tǒng)的向下（前）兼容同一公司的微處理器產(chǎn)品，新型號通常“向下（前）兼容”舊型號。新型號的處理器的指令系統(tǒng)在舊型號處理器指令系統(tǒng)基礎上進行擴充。例如： Intel公司的微處理器產(chǎn)品的發(fā)展過程為： 8088（8086）802868038680486Pentium Pentium MMXPentiumII PentiumIII Pentium4 每種新型號的處理器通常在老型號處理器基礎上逐步擴充處理器指令系統(tǒng)，使新的處理器仍可以繼續(xù)正確執(zhí)行 老處理器中的所有指令。指令系統(tǒng)的向下（前）兼容同一

26、公司的微處理器產(chǎn)品，新型號通常“3、 CPU的性能指標計算機的性能在很大程度上是有CPU決定的。CPU的性能主要表現(xiàn)在程序執(zhí)行速度的快慢。3、 CPU的性能指標計算機的性能在很大程度上是有CPU決定影響CPU速度的的因素 字長（位數(shù)）CPU中定點運算器的寬度，它決定了： 一次能同時進行二進制整數(shù)運算的位數(shù)CPU可訪問的存儲器最大空間通常是2的整數(shù)次冪。目前個人計算機使用的CPU都是32位，新一代的PC機將是64位。影響CPU速度的的因素 字長（位數(shù)）CPU主頻：CPU的內部頻率(MHz）決定了CPU內部數(shù)據(jù)傳輸和指令執(zhí)行的每一步所占用的時間。主頻越高， 執(zhí)行一條指令的時間就越少，CPU的處理速

27、度就越快。注意：主頻2G的CPU速度主頻1G的CPU速度的2倍Intel的2G主頻CPU的速度AMD的2G主頻CPU的速度CPU主頻：CPU的內部頻率(MHz）CPU總線頻率，也稱CPU外部頻率決定了CPU和外部部件交換數(shù)據(jù)的工作頻率，總線頻率越高，CPU的處理速度就越快。高速緩存(Cache)的容量與結構決定了CPU訪問cache時的命中率，Cache容量越大，越有利于CPU發(fā)揮工作效率，表現(xiàn)為CPU的處理速度越快。指令系統(tǒng)指令的類型和數(shù)目、指令的功能等都會影響程序的執(zhí)行速度。CPU總線頻率，也稱CPU外部頻率邏輯結構CPU包含的定點運算器和浮點運算器數(shù)目是否具有數(shù)字信號處理功能有無指令預測

28、和數(shù)據(jù)預測功能流水線結構和技術邏輯結構運算速度的度量單位度量單位：次秒 單位時間內整機完成基本運算的次數(shù)。例如：ENIAC: 5000 次/秒（1946年）曙光4000： 8060億次秒 （國產(chǎn)機，國內最快) Earth Simulator： 350000 億次/秒 （浮點運算） （NEC公司產(chǎn)品,世界最快）運算速度的度量單位度量單位：次秒 常用運算速度的度量方法單位時間內整機完成基本運算的次數(shù)MIPS百萬條定點指令秒。例： P4微處理器運算速度已超過100 MIPSMFLOPS 百萬條浮點指令秒TFLOPS 萬億條浮點指令秒。例： Earth Simulator運算最高速度達到 TFLOPS

29、用CPU的主頻(Hz)作為度量單位。CPU的運算速度與其主頻密切相關。常用運算速度的度量方法單位時間內整機完成基本運算的次數(shù)小結關于CPU掌握計算機的基本工作原理掌握CPU的任務及主要組成部件的作用熟悉影響CPU速度的主要因素關于指令和指令系統(tǒng)掌握指令的含義、格式及各部分的作用掌握指令的執(zhí)行過程了解指令系統(tǒng)的含義及指令系統(tǒng)的兼容性小結關于CPU(3)內存儲器和外存儲器存儲器：存儲程序和數(shù)據(jù)（包括原始數(shù)據(jù)、中間運算結果與最終結果等）的部件。存儲器分為內存儲器（簡稱內存或主存）外存儲器（簡稱外存或輔存）(3)內存儲器和外存儲器存儲器：存儲程序和數(shù)據(jù)（包括原始數(shù)據(jù)內存儲器存取速度快、容量相對小，價格

30、相對高直接與CPU相連接（CPU可直接訪問）易失性。臨時存放CPU正在運行的程序、正被處理的數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生的結果數(shù)據(jù)。存儲介質：半導體芯片內存儲器存取速度快、容量相對小，價格相對高外存儲器存取速度慢、容量相對大，價格相對低，不直接與CPU相連接非易失性。可以長期存放各類信息存儲介質：磁盤、光盤、磁帶等外存儲器存取速度慢、容量相對大，價格相對低，計算機存儲器的層次結構內存儲器Cache存儲器主存儲器（RAM和ROM）外存儲器（軟盤、硬盤、光盤）后備存儲器（磁帶）外存儲器寄存器典型存取時間1ns2ns10ns10ms100s典型容量主存存取速度的提高，計算機需要解決兩者速度不平衡的矛盾。如何解決？在

31、CPU和主存之間建立由高速存儲器組成的緩沖區(qū)高速緩沖存儲器（cache）。存儲器系統(tǒng)處理器CacheDRAM高速緩沖存儲器cache為什么要有高速緩沖存儲器？存儲器系統(tǒng)Cache中存放的內容正在被訪問的或經(jīng)常被訪問的程序或數(shù)據(jù)。如果一個已被加載的程序或數(shù)據(jù)長久未被訪問，該程序將從cache被替換回主存。Cache的物理形態(tài)有SRAM組成。一級cache在CPU內部，二級cache集成在主板上。Intel從P4開始，二級cache也做到了CPU內部。注意：cache只是主存中最活躍部分的投影，不能理解為主存的擴充。Cache中存放的內容小結熟悉計算機存儲器的層次結構中各種存儲器的性能。熟悉半導體

32、存儲器芯片的主要類別與特性。熟悉PC機主存儲器的物理形態(tài)和性能指標。了解高速緩沖存儲器。小結熟悉計算機存儲器的層次結構中各種存儲器的性能。(4)輸出設備( Output device )輸出：把信息送出計算機的過程，或指計算機所產(chǎn)生的結果。 輸出形式：文本、語音、音樂、圖像、動畫等。輸出設備完成信息輸出的設備。即把計算機存儲器中用“0”和“1”表示并存儲的信息轉換成人可直接識別的信息形式的設備。例如：輸出文字和圖形：顯示器，打印機，繪圖儀輸出聲音：音箱(4)輸出設備( Output device )輸出：輸入設備和輸出設備通稱I/O設備。I/O設備是計算機與外界(人、環(huán)境或其它設備)聯(lián)系和溝通

33、的橋梁，用戶或外部世界通過I/O設備與計算機系統(tǒng)互相通信。 輸入設備和輸出設備通稱I/O設備。(5)總線與I/O接口總線（bus）在CPU、內存、外存和各種輸入輸出設備之間傳輸信息并協(xié)調它們工作的一種部件，包括傳輸線和控制電路。有些計算機系統(tǒng)總線(或CPU總線)連接CPU和內存；I/O總線連接內存和I/O設備(包括外存)。(5)總線與I/O接口總線（bus）外設主機中央處理器外存儲器內存儲器輸出設備輸入設備系統(tǒng)總線控制器控制器控制器I/O接口I/O接口外存儲器接口I/O設備與總線的連接 為了方便地更換與擴充I/O設備，一般I/O設備都通過I/O接口與各自的控制器連接，然后由控制器與I/O總線相

34、連外設主機中央處理器外存儲器內存儲器輸出設備輸入設備系統(tǒng)總線控小結 關于計算機的邏輯結構及主要部件的功能：掌握計算機系統(tǒng)的組成；掌握計算機硬件的邏輯結構及主要部件的功能。小結 關于計算機的邏輯結構及主要部件的功能：常用I/O接口并行口、串行口、視頻口、USB口等，它們的外形、結構和信號交換規(guī)程各不相同。常用I/O接口并行口、串行口、視頻口、USB口等，它們的外形VGA口麥克風音箱接口鍵盤接口并行口USB網(wǎng)絡接口串行口鼠標接口I/O接口(I/O port)：計算機中用于連接輸入/輸出設備的各種插頭/插座以及相應的通信規(guī)程及電器特性。VGA口麥克風音箱接口鍵盤接口并行口USB網(wǎng)絡接口串行口鼠標 I

35、/O接口分類根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式串行口（ COM1,COM2），一次只傳輸1位二進制數(shù)?？梢赃B接鼠標、MODEM，連接兩臺pc機并行口（ LTP1 ），一次可傳輸8位二進制數(shù)。一般用于連接打印機,連接兩臺pc機 根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率高速口低速口 I/O接口分類根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式根據(jù)是否能連接多個設備總線式接口（可同時連接多個設備，被多個設備共享，例如 USB）獨占式接口（只能連接1個設備）根據(jù)是否符合標準標準接口（可連接多種設備，例如 USB）專用接口（只能連接專門設備，例如 視頻口VIDEO）根據(jù)是否能連接多個設備USB接口USB是一種通用串行總線接口，可連接多種不同類型的外部設備。例如：移動硬盤、數(shù)

36、碼相機、打印機、鼠標等。USB也是一種外部設備總線標準。USB接口USB是一種通用串行總線接口，可連接多種不同類型的PC機的物理結構PC機物理部件： 機箱、顯示器、鍵盤、鼠標器、打印機等機箱內部件：主板、硬盤、軟驅、光驅、電源、風扇等主板上安裝了：CPU、內存、總線、I/O控制器等，是PC機的核心部件。PC機的物理結構PC機物理部件： 主板，又稱母板，通常安裝有：CPU插座(或插槽) 插入CPU芯片CPU調壓器主板芯片組第2級高速緩存 ( 有些已做在CPU中 )存儲器插座 插入內存條總線插槽(擴展槽) 插入擴充卡 超級I/O芯片、I/O端口BIOS芯片，CMOS芯片，時鐘發(fā)生器，電池主板物理尺寸標準化，如ATX規(guī)格主板主板，又稱母板，通常安裝有：主板主板實物照片-1CPU插座內存條插座 芯片組 軟驅、硬盤IDE連接器電源連接器 I/O接口 PCI總線插槽華碩P4T主板實物照片主板實物照片-1CPU插座內存條插座 芯片組 軟驅、硬盤電主板實物照片-2華碩P4T主板 I/O端口部分主板實物照片-2華碩P4T主板 I/O端口部分芯片組是構成計算機主板電路的核心。集中了主板上幾乎所有的控制功能，把以前復雜的控制電路和元件最大限度地集成在幾個芯片內，提供CPU的系統(tǒng)時鐘及各種與其同步的時鐘，決定主板上所能安