神威計算機計算機基礎知識

神威計算機計算機基礎知識

2011-06-21

神威計算機計算機基礎知識神威計算機計算機基礎知識

計算機概述

第一臺計算機（ENIAC）誕生于1946年，美國賓夕法尼亞大學。（數字電子計

算機，電子數字計算器，數字電子積分計算機）高7層樓，占地170m）運行速

度S/5000次，18000個繼電器（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，匯編語言，應用于科學計算。

第二代：晶體管（19581964）運行速度幾十萬次/S,特點：以第一代為參照,

運算速度更快，體積小，重量輕，成本低，功能強，存儲增大，可靠性提高。

應用：科學計算，數據處理，事務處理，工業(yè)控制。

第三代：中小規(guī)模集成電路（1965~1970）：單晶硅上集成上百上千個電子元

件?！背霈F操作系統"Dos"高級語言”得到了很大的發(fā)展，發(fā)展方向：標準化，

多元化，通用化，機種系統化。與第二代相比，兼容性更好，成本更低。廣泛

應用于各種領域。

第四代：大規(guī)模超大規(guī)模集成電路（197「今），硬件方面：在系統結構方面

發(fā)展了并行處理技術，分布式計算機系統，計算機網絡。軟件方面：數據庫系

統，軟件工程標準化系統。

發(fā)展方向：巨型化，微型化，網絡化，智能化，多媒體化。

計算機智能化：將信息采集，存儲，處理，通信和人工智能結合在一起。

打破結構模式，增強推理與判斷。

1、微型計算機的發(fā)展（馮?諾依曼的設計思想〃存儲程序，程序控制"）

微型計算機：將計算機的核心器件（中央處理器：控制器，運算器）集成在

一塊半導體芯片上的計算機稱之為微型計算機（簡稱：微機）

任何計算機構成的三方面：一、五大硬件：運算器，控制器，存儲器，輸

入/輸出設備；二、計算機內部采用二進制表示數據和指令；三、存儲程序，程

序控制（工作方式）

早期的微處理器（CPU）20世紀70年代，誕生微型計算機；（四個芯片：中

央處理器芯片4位；隨機存儲器芯片320位；只讀存儲器芯片256位；寄存器

電路芯片10位）用系統總線連接起來就誕生了世界上第一臺4位微型計算機

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，存儲容

量小，只存儲兒個字節(jié)，沒有操作系統，只有匯編語言，主要應用于工業(yè)儀表,

過程控制或計算器中。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，8080/8085存儲容

量可達64K,已有操作系統（簡單）和高級語言。

第三階段：1978年-1981年，以16位和準32位微處理器為基礎。

第四階段：20世紀80年代，以80286和80386為基礎。

第五階段：20世紀90年代，開始出現Sise（精簡指令集計算機）。

CPU代

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

位）；1976年AppleI計算機6502型8位處理器AppleH；1978年16位微處

理器出現（Inter8086比Inter8085性能上提高10倍）；1983年出現了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"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，賽揚系列；AMD公司的K系列。

我過CPU：龍芯系列（龍芯2號為64位微處理器），方舟系列，漢芯系列，

神威系列等。

我國的計算機發(fā)展

起步于1956年；1958年試制成功第一臺“電子管數字計算機”DSIT；

1965年研制成功第一臺晶體管大型通用計算機；

1971年第一?臺集成電路計算機研制成功TQ-16；

1983年研制成1億次巨型計算機''銀河-I"；

1993年10億次巨型計算機“銀河-H"；

1995年25億次“曙光1000”

2002年9月28日，龍芯一號研制成功，主頻266MHZ；

2003年面向網絡達到3萬億次運行能力，高性能計算機”曙光4000L，z（4.2

萬億次落戶中石油；聯想5萬億次"深騰6800〃落戶中科院；曙光10萬億次落

戶上海超級計算機中心）

2005年4月18日龍芯二號研制成功，龍騰服務器用龍芯，結束我國無芯

歷史。

計算機的特點和性能指標

計算機的特點：1、運算速度快；2、精確度高；3、具有''記憶”功能和邏輯

判斷能力；4、具有自動運行能力。

計算機的性能指標：1、字長：指計算機能夠直接處理的二進制數據的位數,

標志著計算機運算速度和精度；

2、主頻：是指計算機的時鐘頻率【中央處理器每秒產生的脈沖次數(運算

速度)單位：MHZ］；

3、運算速度：用每秒運行多少條指令(CPU)來表示。單位：MIPS(每秒百萬

條)

4、內存儲容量：隨機存儲器(RAM)

計算機在各領域中的應用

1、科學計算：計算量大，數值變化大，范圍廣(世界上第一臺計算機就是

為科學計算而設計的。第一代占90%；第四代占40酚；

2、數據處理(信息處理)：是目前計算機應用的主要領域，是指用計算機對

原始數據進行搜集存儲，分類加工，輸出等處理過程，其結果就是形成有用的

信息?！緫糜谵k公自動化(0A),企業(yè)管理，專家系統(ES)以及管理信息系統

(Mis)等】；

3、過程控制(實時控制)：是指用計算機作為控制部件對單臺設備或整個生

產過程進行控制，也就是用計算機及時采集數據將數據處理后按最佳值迅速對

控制對進行控制。

4、計算機輔助系統：計算機輔助教育(CBE)；計算機輔助設計(CAD)；計算

機輔助制造(CAM)；計算機輔助教學(CAI)；計算機輔助測試(CAT)；計算機輔助

管理(CMI)；計算機集成制造(CIMS)；

5、人工智能：是指模擬人腦進行演繹推理和采取決策的思維過程，在計算

機中存儲一些定理和推理判斷，然后設計程序讓計算機自動搜索解題方法。包

含：機器人；定理證明；模式識別；專家系統：指一種能夠模仿專家知識，經

驗模仿專家知識，經驗，思想，代替專家進行推理和判斷，并作出決策處理的

軟件；

6、網絡應用：1991年信息高速公路(國家信息基礎設施NH),我國的兩個

關鍵部分〃名族信息產業(yè)和信息科學技術“；電子商務；起步于1996年，其優(yōu)點:

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

子賬號）三大傳統應用；

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

7、多媒體應用（MMX）：文字，聲音，圖形，圖像，動畫，視頻等信息兩種

及兩種以上組成的信.息。

計算機分類

一、按規(guī)模分：巨型機，大型機，中型機，小型機，微型機；

二、按信息表現形式分：數字計算機（數字離散的）；模擬計算機（模擬量，

連續(xù)的）；數字模擬計算機；

三、按用途分：通用和專用；

四、按操作系統分：單用戶機系統；多用戶機系統；網絡系統；實時系統;

五、按字長分：4位機，8位機，16位機,32位機,64位機;

六、按結構分：單片機：把微型計算機的運算器，控制器，存儲器，I/O

設備按電器制作在一塊集成電路芯片上；單板機：把組成微型計算機的若干集

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)過程）；多片機以及

多板機；

計算機系統

計算機系統由硬件系統與軟件系統組成，在條件許可下，硬件和軟件之間

可以相互替代。

硬件系統：主機：控制器，運算器，內存儲器（ROM,RAM,Cache）,寄存器

組等組成，外部設備：外存儲器，I/O設備；軟件系統：系統軟件（系統檢測，

編譯系統,OS等）；應用軟件（Office,Flash等）

機器語言：它是直接與計算機打交道的二進制代碼表示的計算機語言;

匯編語言：能反應計算機指令功能的助記符，表示的計算機語言；

高級語言：是一種與計算機指令無關的，表現形式接近于人類的自然語言

和數字形式。

微型計算機的相關概述

微機操作過程：

1、訪問I/O接口；

2、讀入數據并運行；

3、暫存結果；

4、輸出結果；

信息編碼的處理技術。編碼：采用少量的基本符號，選用一定的組合原則,

產生大量復雜多樣的信息。

二進制數（基本符號0,1）的優(yōu)點，可靠性，可行性，簡單性，邏輯性；表

示信息的單位：

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

質分：硬字庫和軟字庫）；漢字地址碼：用來指出漢字字模信息在漢字庫中存放

的邏輯地址的編碼。

計算機病毒

計算機病毒：認為蓄意編制的具有破壞性且能夠通過自我復雜進行傳染的

程序；【《中華人民共和國計算機系統安全保護條例》：編制或者在計算機程

序中插入破壞計算機功能或者影響計算機使用并且能自我復制的一組計算機指

令或者程序代碼?！?/p>

計算機病毒分類:

一、按破壞性分：干擾性（良性：不破壞磁盤上信息。如：“小球，雨點“）;

破壞性（惡性：認為編制的程序，在一定條件下發(fā)作，一旦