神威計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

神威計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

2011-06-21

神威計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)神威計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)概述

第一臺(tái)計(jì)算機(jī)（ENIAC）誕生于1946年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)。（數(shù)字電子計(jì)

算機(jī)，電子數(shù)字計(jì)算器，數(shù)字電子積分計(jì)算機(jī)）高7層樓，占地170m）運(yùn)行速

度S/5000次，18000個(gè)繼電器（電子管）耗能150KW/ho

按電子元器件分：

第一代：電子管（19461957）紙帶打孔，匯編語(yǔ)言，應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算。

第二代：晶體管（19581964）運(yùn)行速度幾十萬(wàn)次/S,特點(diǎn)：以第一代為參照,

運(yùn)算速度更快，體積小，重量輕，成本低，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)增大，可靠性提高。

應(yīng)用：科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，事務(wù)處理，工業(yè)控制。

第三代：中小規(guī)模集成電路（1965~1970）：?jiǎn)尉Ч枭霞缮习偕锨€(gè)電子元

件?！背霈F(xiàn)操作系統(tǒng)"Dos"高級(jí)語(yǔ)言”得到了很大的發(fā)展，發(fā)展方向：標(biāo)準(zhǔn)化，

多元化，通用化，機(jī)種系統(tǒng)化。與第二代相比，兼容性更好，成本更低。廣泛

應(yīng)用于各種領(lǐng)域。

第四代：大規(guī)模超大規(guī)模集成電路（197「今），硬件方面：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面

發(fā)展了并行處理技術(shù)，分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。軟件方面：數(shù)據(jù)庫(kù)系

統(tǒng)，軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)。

發(fā)展方向：巨型化，微型化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，多媒體化。

計(jì)算機(jī)智能化：將信息采集，存儲(chǔ)，處理，通信和人工智能結(jié)合在一起。

打破結(jié)構(gòu)模式，增強(qiáng)推理與判斷。

1、微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展（馮?諾依曼的設(shè)計(jì)思想〃存儲(chǔ)程序，程序控制"）

微型計(jì)算機(jī)：將計(jì)算機(jī)的核心器件（中央處理器：控制器，運(yùn)算器）集成在

一塊半導(dǎo)體芯片上的計(jì)算機(jī)稱之為微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱：微機(jī)）

任何計(jì)算機(jī)構(gòu)成的三方面：一、五大硬件：運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸

入/輸出設(shè)備；二、計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令；三、存儲(chǔ)程序，程

序控制（工作方式）

早期的微處理器（CPU）20世紀(jì)70年代，誕生微型計(jì)算機(jī)；（四個(gè)芯片：中

央處理器芯片4位；隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片320位；只讀存儲(chǔ)器芯片256位；寄存器

電路芯片10位）用系統(tǒng)總線連接起來(lái)就誕生了世界上第一臺(tái)4位微型計(jì)算機(jī)

MSC-4（1971年）

微處理器的發(fā)展

第一階段:1971年-1973年，以Inter4004和Inter4004為基礎(chǔ)，存儲(chǔ)容

量小，只存儲(chǔ)兒個(gè)字節(jié)，沒有操作系統(tǒng)，只有匯編語(yǔ)言，主要應(yīng)用于工業(yè)儀表,

過(guò)程控制或計(jì)算器中。1973年最具代表性Inter8085o

第二階段：1974年-1977年，以8位微處理器為基礎(chǔ)，8080/8085存儲(chǔ)容

量可達(dá)64K,已有操作系統(tǒng)（簡(jiǎn)單）和高級(jí)語(yǔ)言。

第三階段：1978年-1981年，以16位和準(zhǔn)32位微處理器為基礎(chǔ)。

第四階段：20世紀(jì)80年代，以80286和80386為基礎(chǔ)。

第五階段：20世紀(jì)90年代，開始出現(xiàn)Sise（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）。

CPU代

1971年Inter4004（4位）；1972年Inter8088與1973年的Inter8085（8

位）；1976年AppleI計(jì)算機(jī)6502型8位處理器AppleH；1978年16位微處

理器出現(xiàn)（Inter8086比Inter8085性能上提高10倍）；1983年出現(xiàn)了32位微

處理器80386/80486；1993年3月32位CPU第五代"奔I"；1995年32位機(jī)"奔

II"（PentiumPro高能奔騰）；1997年多能奔騰（PentiumMMX）增加了MMX（多媒

體指令）七代〃奔HI”

CPU：Inter公司的奔騰，賽揚(yáng)系列；AMD公司的K系列。

我過(guò)CPU：龍芯系列（龍芯2號(hào)為64位微處理器），方舟系列，漢芯系列，

神威系列等。

我國(guó)的計(jì)算機(jī)發(fā)展

起步于1956年；1958年試制成功第一臺(tái)“電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)”DSIT；

1965年研制成功第一臺(tái)晶體管大型通用計(jì)算機(jī)；

1971年第一?臺(tái)集成電路計(jì)算機(jī)研制成功TQ-16；

1983年研制成1億次巨型計(jì)算機(jī)''銀河-I"；

1993年10億次巨型計(jì)算機(jī)“銀河-H"；

1995年25億次“曙光1000”

2002年9月28日，龍芯一號(hào)研制成功，主頻266MHZ；

2003年面向網(wǎng)絡(luò)達(dá)到3萬(wàn)億次運(yùn)行能力，高性能計(jì)算機(jī)”曙光4000L，z（4.2

萬(wàn)億次落戶中石油；聯(lián)想5萬(wàn)億次"深騰6800〃落戶中科院；曙光10萬(wàn)億次落

戶上海超級(jí)計(jì)算機(jī)中心）

2005年4月18日龍芯二號(hào)研制成功，龍騰服務(wù)器用龍芯，結(jié)束我國(guó)無(wú)芯

歷史。

計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和性能指標(biāo)

計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：1、運(yùn)算速度快；2、精確度高；3、具有''記憶”功能和邏輯

判斷能力；4、具有自動(dòng)運(yùn)行能力。

計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)：1、字長(zhǎng)：指計(jì)算機(jī)能夠直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù),

標(biāo)志著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度和精度；

2、主頻：是指計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率【中央處理器每秒產(chǎn)生的脈沖次數(shù)(運(yùn)算

速度)單位：MHZ］；

3、運(yùn)算速度：用每秒運(yùn)行多少條指令(CPU)來(lái)表示。單位：MIPS(每秒百萬(wàn)

條)

4、內(nèi)存儲(chǔ)容量：隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)

計(jì)算機(jī)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用

1、科學(xué)計(jì)算：計(jì)算量大，數(shù)值變化大，范圍廣(世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)就是

為科學(xué)計(jì)算而設(shè)計(jì)的。第一代占90%；第四代占40酚；

2、數(shù)據(jù)處理(信息處理)：是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域，是指用計(jì)算機(jī)對(duì)

原始數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集存儲(chǔ)，分類加工，輸出等處理過(guò)程，其結(jié)果就是形成有用的

信息?！緫?yīng)用于辦公自動(dòng)化(0A),企業(yè)管理，專家系統(tǒng)(ES)以及管理信息系統(tǒng)

(Mis)等】；

3、過(guò)程控制(實(shí)時(shí)控制)：是指用計(jì)算機(jī)作為控制部件對(duì)單臺(tái)設(shè)備或整個(gè)生

產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，也就是用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)處理后按最佳值迅速對(duì)

控制對(duì)進(jìn)行控制。

4、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)輔助教育(CBE)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)；計(jì)算

機(jī)輔助制造(CAM)；計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)；計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試(CAT)；計(jì)算機(jī)輔助

管理(CMI)；計(jì)算機(jī)集成制造(CIMS)；

5、人工智能：是指模擬人腦進(jìn)行演繹推理和采取決策的思維過(guò)程，在計(jì)算

機(jī)中存儲(chǔ)一些定理和推理判斷，然后設(shè)計(jì)程序讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)搜索解題方法。包

含：機(jī)器人；定理證明；模式識(shí)別；專家系統(tǒng)：指一種能夠模仿專家知識(shí)，經(jīng)

驗(yàn)?zāi)７聦＜抑R(shí)，經(jīng)驗(yàn)，思想，代替專家進(jìn)行推理和判斷，并作出決策處理的

軟件；

6、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：1991年信息高速公路(國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施NH),我國(guó)的兩個(gè)

關(guān)鍵部分〃名族信息產(chǎn)業(yè)和信息科學(xué)技術(shù)“；電子商務(wù)；起步于1996年，其優(yōu)點(diǎn):

效率高，成本低,全球化;【FTP（文件傳輸），Telnet（遠(yuǎn)程登錄）和E-mail（電

子賬號(hào)）三大傳統(tǒng)應(yīng)用；

Usenet（專題訪問(wèn)），Gopher（菜單式信息查詢服務(wù)），BBS（電子公告欄）】

7、多媒體應(yīng)用（MMX）：文字，聲音，圖形，圖像，動(dòng)畫，視頻等信息兩種

及兩種以上組成的信.息。

計(jì)算機(jī)分類

一、按規(guī)模分：巨型機(jī)，大型機(jī)，中型機(jī)，小型機(jī)，微型機(jī)；

二、按信息表現(xiàn)形式分：數(shù)字計(jì)算機(jī)（數(shù)字離散的）；模擬計(jì)算機(jī)（模擬量，

連續(xù)的）；數(shù)字模擬計(jì)算機(jī)；

三、按用途分：通用和專用；

四、按操作系統(tǒng)分：?jiǎn)斡脩魴C(jī)系統(tǒng)；多用戶機(jī)系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；實(shí)時(shí)系統(tǒng);

五、按字長(zhǎng)分：4位機(jī)，8位機(jī)，16位機(jī),32位機(jī),64位機(jī);

六、按結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)纹瑱C(jī)：把微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，I/O

設(shè)備按電器制作在一塊集成電路芯片上；單板機(jī)：把組成微型計(jì)算機(jī)的若干集

成電路芯片及一些輔助電路安裝在一塊印刷電路板上（工業(yè)過(guò)程）；多片機(jī)以及

多板機(jī)；

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)組成，在條件許可下，硬件和軟件之間

可以相互替代。

硬件系統(tǒng)：主機(jī)：控制器，運(yùn)算器，內(nèi)存儲(chǔ)器（ROM,RAM,Cache）,寄存器

組等組成，外部設(shè)備：外存儲(chǔ)器，I/O設(shè)備；軟件系統(tǒng)：系統(tǒng)軟件（系統(tǒng)檢測(cè)，

編譯系統(tǒng),OS等）；應(yīng)用軟件（Office,Flash等）

機(jī)器語(yǔ)言：它是直接與計(jì)算機(jī)打交道的二進(jìn)制代碼表示的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言;

匯編語(yǔ)言：能反應(yīng)計(jì)算機(jī)指令功能的助記符，表示的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言；

高級(jí)語(yǔ)言：是一種與計(jì)算機(jī)指令無(wú)關(guān)的，表現(xiàn)形式接近于人類的自然語(yǔ)言

和數(shù)字形式。

微型計(jì)算機(jī)的相關(guān)概述

微機(jī)操作過(guò)程：

1、訪問(wèn)I/O接口；

2、讀入數(shù)據(jù)并運(yùn)行；

3、暫存結(jié)果；

4、輸出結(jié)果；

信息編碼的處理技術(shù)。編碼：采用少量的基本符號(hào)，選用一定的組合原則,

產(chǎn)生大量復(fù)雜多樣的信息。

二進(jìn)制數(shù)（基本符號(hào)0,1）的優(yōu)點(diǎn)，可靠性，可行性，簡(jiǎn)單性，邏輯性；表

示信息的單位：

漢字庫(kù)：將漢字的字形碼有規(guī)律，按順序存放在連續(xù)的存儲(chǔ)器中（按存放介

質(zhì)分：硬字庫(kù)和軟字庫(kù)）；漢字地址碼：用來(lái)指出漢字字模信息在漢字庫(kù)中存放

的邏輯地址的編碼。

計(jì)算機(jī)病毒

計(jì)算機(jī)病毒：認(rèn)為蓄意編制的具有破壞性且能夠通過(guò)自我復(fù)雜進(jìn)行傳染的

程序；【《中華人民共和國(guó)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全保護(hù)條例》：編制或者在計(jì)算機(jī)程

序中插入破壞計(jì)算機(jī)功能或者影響計(jì)算機(jī)使用并且能自我復(fù)制的一組計(jì)算機(jī)指

令或者程序代碼?！?/p>

計(jì)算機(jī)病毒分類:

一、按破壞性分：干擾性（良性：不破壞磁盤上信息。如：“小球，雨點(diǎn)“）;

破壞性（惡性：認(rèn)為編制的程序，在一定條件下發(fā)作，一旦