計(jì)算機(jī)的組成與分類

2.1計(jì)算機(jī)的組成與分類2.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與作用2.1.2計(jì)算機(jī)的邏輯組成2.1.3計(jì)算機(jī)的分類2.1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與作用第1臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)誕生1946年美國賓州大學(xué)研制成功第1臺數(shù)字電子計(jì)算機(jī)-ENIACPhoto:vanPeltLibrary,

UPenn.18000電子管,6000開關(guān)占地面積:150m2重量:30噸功耗:140KW運(yùn)算速度:5000次/s平均無故障時(shí)間7min外部程序控制第1～4代計(jì)算機(jī)的對比代別年代使用的元器件使用的軟件類型主要應(yīng)用領(lǐng)域第1代20世紀(jì)40年代中期～50年代末期CPU：電子管內(nèi)存：磁鼓使用機(jī)器語言和匯編語言編寫程序科學(xué)和工程計(jì)算第2代20世紀(jì)50年代中、后期～60年代中期CPU：晶體管內(nèi)存：磁芯使用FORTRAN等高級程序設(shè)計(jì)語言開始廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域第3代20世紀(jì)60年代中期～70年代初期CPU：SSI，MSI內(nèi)存：SSI，MSI的半導(dǎo)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(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用第4代20世紀(jì)70年代中期以來CPU：LSI、VLSI內(nèi)存：LSI、VLSI的半導(dǎo)體存儲器軟件開發(fā)工具和平臺、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)軟件等開始廣泛使用深入到各行各業(yè)，家庭和個(gè)人開始使用計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)與作用什么是計(jì)算機(jī)？計(jì)算機(jī)是一種工具不是交通運(yùn)輸工具不是機(jī)械加工工具不是···工具計(jì)算機(jī)是一種信息處理工具！計(jì)算機(jī)有哪些特性？計(jì)算機(jī)的特性：（1）速度快（2）存儲容量大（3）通用性好不僅能處理數(shù)字和文字，而且能對圖像、聲音等多種形式的信息進(jìn)行處理不僅能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，而且能進(jìn)行邏輯運(yùn)算不僅能進(jìn)行運(yùn)算，而且具有信息的獲取、存儲、傳輸、展現(xiàn)等功能（4）計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)具有互連、互通和互操作的能力2.1.2計(jì)算機(jī)的邏輯組成計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有實(shí)際物理裝置的總稱計(jì)算機(jī)軟件是指在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的各種程序及其處理的數(shù)據(jù)和相關(guān)的文檔計(jì)算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)中央處理器(運(yùn)算器及其控制)外存儲器內(nèi)存儲器輸出設(shè)備總線(bus)輸入設(shè)備I/O接口I/O接口外存儲器接口控制器控制器控制器CPU控制器memorystorageI/O設(shè)備通過I/O接口與各自的控制器連接，然后由控制器與I/O總線相連(1)輸入設(shè)備輸入(input)的雙重含義：1.把信息送入計(jì)算機(jī)的過程;2.向計(jì)算機(jī)輸入的內(nèi)容輸入設(shè)備(inputdevices)功能：用來向計(jì)算機(jī)輸入信息輸入設(shè)備有多種，例如:鍵盤——輸入文字、符號和命令鼠標(biāo)器——輸入鼠標(biāo)器移動的位置信息及按鈕命令掃描儀——輸入圖片麥克風(fēng)——輸入聲音輸入設(shè)備的共性：不論信息的原始形態(tài)如何，輸入到計(jì)算機(jī)中的信息都使用二進(jìn)位來表示(2)中央處理器(運(yùn)算控制器)什么是處理器(processor)？能高速執(zhí)行指令，完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)或邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等操作的部件，特點(diǎn)是：由數(shù)字電路組成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜所有電路都制作在大規(guī)模集成電路芯片上(僅幾個(gè)平方厘米)，稱為“微處理器”

(microprocessor)Intel4004chipIntel8080chip什么是中央處理器(CPU)？一臺計(jì)算機(jī)中往往有多個(gè)處理器，它們各有不同的分工和任務(wù)承擔(dān)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運(yùn)行任務(wù)的處理器稱為中央處理器（CPU），CPU是計(jì)算機(jī)必不可少的核心組成部件為了提高處理速度，計(jì)算機(jī)可以包含多個(gè)CPU（稱為多處理器），使用多個(gè)CPU實(shí)現(xiàn)高速計(jì)算的技術(shù)稱為“并行處理”(3)存儲器功能：儲存以二進(jìn)位形式表示的程序和數(shù)據(jù)分類：內(nèi)存儲器/外存儲器內(nèi)存儲器(簡稱內(nèi)存或主存)外存儲器(簡稱外存或輔存)存取速度很快較慢存儲容量較小(因單位成本較高)

很大(因單位成本較低)

性質(zhì)斷電后信息消失斷電后信息保持用途存放已經(jīng)啟動運(yùn)行的程序和需要立即處理的數(shù)據(jù)長期存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中幾乎所有的信息與CPU關(guān)系CPU所處理的指令及數(shù)據(jù)直接從內(nèi)存中取出程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先送入內(nèi)存后才能被CPU使用·····011010011010101000001000000001000011001001111011111·······存儲內(nèi)容地址存儲單元(4)輸出設(shè)備輸出(output)的雙重含義：1.把信息送出計(jì)算機(jī)的過程;2.從計(jì)算機(jī)輸出的內(nèi)容輸出設(shè)備(outputdevices)功能：從計(jì)算機(jī)輸出信息輸出設(shè)備有多種，例如:顯示器——輸出文字、符號和圖形打印機(jī)——打印文字、符號和圖形揚(yáng)聲器——輸出聲音(多數(shù))輸出設(shè)備的共性：把計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的形式(文字、符號、圖形、聲音等)(5)總線(bus)功能：用于連接CPU、內(nèi)存、外存和各種I/O設(shè)備并在它們之間傳輸信息的一組共享的傳輸線及其控制電路分類：CPU總線（或前端總線）：用于連接CPU和內(nèi)存儲器的總線I/O總線：連接內(nèi)存和I/O設(shè)備（包括外存）的總線2.1.3計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類（1）按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類8位/16位/32位/64位單CPU/多CPU···按性能和用途分類巨型計(jì)算機(jī)(supercomputer)大型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī)(服務(wù)器)個(gè)人計(jì)算機(jī)(personalcomputer)臺式機(jī)便攜機(jī)（筆記本電腦）平板電腦等嵌入式計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器(server)使用獨(dú)立使用或作為客戶機(jī)(client)使用巨型計(jì)算機(jī)（Supercomputer）也稱超級計(jì)算機(jī)，有極強(qiáng)的運(yùn)算處理能力，速度達(dá)到每秒千萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算以上采用大規(guī)模并行處理的結(jié)構(gòu)，由數(shù)以百計(jì)、千計(jì)、萬計(jì)的CPU共同完成系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運(yùn)行任務(wù)大多使用在軍事、科研、氣象預(yù)報(bào)、石油勘探、飛機(jī)設(shè)計(jì)模擬、生物信息處理、破解密碼等領(lǐng)域國際上：美國IBM公司的Gene／L系統(tǒng)，運(yùn)算速度為280.6萬億次／秒美國Cray公司XT4巨型計(jì)算機(jī)(3萬處理器)250萬億次／秒日本NEC公司的“地球模擬器”我國：江南計(jì)算技術(shù)研究所:“神威”巨型機(jī)中科院計(jì)算所(曙光計(jì)算機(jī)公司)：“曙光”巨型計(jì)算機(jī)關(guān)于“個(gè)人計(jì)算機(jī)”臺式個(gè)人計(jì)算機(jī)(臥式)臺式個(gè)人計(jì)算機(jī)(立式)便攜式(筆記本)個(gè)人計(jì)算機(jī)iMac一體機(jī)

Sony一體機(jī)

關(guān)于“服務(wù)器”服務(wù)器的英文名是“server”，指的是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中專門用于為其他計(jì)算機(jī)提供服務(wù)和資源（數(shù)據(jù)、存儲空間、處理能力、軟件等）的一類計(jì)算機(jī)原理上任何計(jì)算機(jī)都可以作為服務(wù)器使用巨型機(jī)和大型機(jī)可以作為企業(yè)級服務(wù)器專用的服務(wù)器可作為部門級服務(wù)器一般的PC也可以作為工作組服務(wù)器或打印服務(wù)器由于需要大量服務(wù)器，一些計(jì)算機(jī)廠家專門設(shè)計(jì)制造了稱為“服務(wù)器”的一類計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，取代了傳統(tǒng)的小型計(jì)算機(jī)。其特點(diǎn)是：存儲容量大，存取速度快，網(wǎng)絡(luò)通信功能強(qiáng)，可靠性好計(jì)算機(jī)的分類（2）按計(jì)算機(jī)服務(wù)的對象和作用劃分：類型服務(wù)對象應(yīng)用性質(zhì)主要特點(diǎn)分類或應(yīng)用舉例軟件特點(diǎn)個(gè)人計(jì)算機(jī)服務(wù)器嵌入式計(jì)算機(jī)直接為用戶服務(wù)通用性能/價(jià)格比高多媒體性能好有通用性和可擴(kuò)展性工作站臺式機(jī)筆記本種類多,功能豐富,用戶可自行裝卸為其它計(jì)算機(jī)服務(wù)半通用吞吐率(throughput)高可用性(availability)好有可擴(kuò)展性(scalability)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器Web服務(wù)器打印服務(wù)器(企業(yè)級,部門級··)實(shí)時(shí)處理和并發(fā)工作能力強(qiáng)，可靠性和安全性好為其它設(shè)備服務(wù)專用價(jià)格便宜功耗低實(shí)時(shí)(realtime)處理軟件固化,擴(kuò)展性差手機(jī)數(shù)碼相機(jī)MP3播放器

···功能專用、單一、結(jié)構(gòu)緊湊，固化在芯片中，不易修改和擴(kuò)充關(guān)于嵌入式計(jì)算機(jī)把運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入/輸出控制、接口電路全都集成在一塊芯片上，這樣的超大規(guī)模集成電路稱為“單片計(jì)算機(jī)”或“嵌入式計(jì)算機(jī)”用途舉例：內(nèi)嵌在其他設(shè)備中作為信息處理的核心裝置，例如數(shù)碼相機(jī)、MP3播放器、手機(jī)、計(jì)算機(jī)外設(shè)、汽車、機(jī)頂盒等產(chǎn)品舉例：全球市場份額最大的是英國ARM公司的ARM處理器，現(xiàn)在大部分手機(jī)和平板電腦使用的都是采用ARM技術(shù)的微處理器（包括蘋果公司的iPad）1、計(jì)算機(jī)的功能不斷增強(qiáng)，應(yīng)用不斷擴(kuò)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也變得越來越復(fù)雜。完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由________組成。

硬件系統(tǒng)和操作系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)

C.中央處理器和系統(tǒng)軟件

D.主機(jī)和外部設(shè)備

B考試真題練習(xí)2、下列關(guān)于計(jì)算機(jī)組成及工作原理的敘述中，正確的是__________。

A.一臺計(jì)算機(jī)內(nèi)只有一個(gè)微處理器

B.多數(shù)輸出設(shè)備能將計(jì)算機(jī)中用“0”和“1”表示的信息轉(zhuǎn)換成人可識別和感知的形式，如文字、圖形、聲音等

C.外存儲器中的數(shù)據(jù)是直接傳送給CPU處理的

D.I/O控制器都做成擴(kuò)充卡的形式插在PCI擴(kuò)充槽內(nèi)B考試真題練習(xí)3.一臺計(jì)算機(jī)中采用多個(gè)CPU的技術(shù)稱為“并行處理”，采用并行處理的目的是為了________。

A.提高處理速度 B.擴(kuò)大存儲容量

C.降低每個(gè)CPU成本 D.降低每個(gè)CPU性能A考試真題練習(xí)4.下列關(guān)于計(jì)算機(jī)硬件組成的描述中，錯(cuò)誤的是___ A.計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)與外設(shè)兩部分

B.上面選項(xiàng)中的主機(jī)指的就是CPU C.外設(shè)通常指的是外部存儲設(shè)備和輸入/輸出設(shè)備

D.一臺計(jì)算機(jī)中可能有多個(gè)處理器，它們都能執(zhí)行指令B考試真題練習(xí)5.按照性能、價(jià)格和用