(4.3)--第一章 计算机系统概述.ppt

ALUCPU主机I/O设备CU主存现代计算机硬件框图现代计算机由三大部件组成：CPU、I/O设备、主存储器。CPU与主存储器合起来称为主机，I/O设备称为外部设备。主存储器可以直接与CPU交换信息。算术逻辑单元(ALU)主要完成各种运算。控制单元(CU)用来解释存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行指令。ALU和CU是CPU的核心部件。地址总线地址译码器存储单元存储体0…0000…0010…0101…111……数据总线存储单元读/写控制逻辑读写命令数据缓冲器主存储器组成示意图ENIAC时代时间硬件技术速度/(次/秒)一1946－1957电子管40000二1958－1964晶体管200000三1965－1971中小规模集成电路1000000四1972－1977大规模集成电路10000000五1978－现在超大规模集成电路100000000硬件技术对计算机更新换代的影响采用Intel8088CPU的IBMPC和IBMPC/XT为第一代微型计算机。采用Intel80286CPU的IBMPC/AT为第二代微型计算机（简称286）。采用Intel80386CPU的微型计算机为第三代微型计算机（简称386）。微型计算机的发展可分为以下几代：采用Intel80486CPU的微型计算机为第四代微型计算机（简称486）。采用PentiumCPU的微型计算机为第五代微型计算机。采用ItaniumCPU的微型计算机为第六代微型计算机。现在出现双核、I系列处理器从技术角度看，芯片上电路单元的尺寸达到纳米数量级时，电子的波动性大，致使材料的物理、化学性能将发生质的变化，致使计算机不能正常工作。从经济角度看，芯片电路尺寸每缩小一倍，研究和生产所投入的成本将呈几何级倍数递增。晶体管数10K100K1M10M100M197519801985199519902000单位时间执行的指令数百万条/每秒0.111025500400480808088828683868486Pentium2000年的微处理器摩尔定律：每18-24个月芯片能力增长一倍。摩尔定律存在三种说法：（1）集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番。（3）用一美元所能买到的计算机性能，每隔18个月翻两番。（2）微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一半。随着速度的提高，计算机必将进入智能化时代，新一代计算机将可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有学习功能，并具有逻辑推理和判断的能力。1.2计算机的应用1、科学计算和数据处理2、工业控制和实时控制3、网络技术（1）电子商务（2）网络教育（3）敏捷制造4、虚拟现实5、办公自动化和管理信息系统6、CAD/CAM/CIMS7、多媒体技术8、人工智能1.3计算机的展望1、计算机具有类似人脑的一些超级智能功能要求计算机的速度达1015/秒2、硅芯片集成度的提高受以下三方面的限制芯片集成度受物理极限的制约按几何级数递增的制作成本芯片的功耗、散热、线延迟3、？替代传统的硅芯片（1）光计算机（2）DNA生物计算机（3）量子计算机利用光子取代电子进行运算和存储通过控制DNA分子间的生化反应利用原子所具有的量子特性计算机系统由硬件和软件两大部分组成。1.4计算机系统概述硬件指由中央处理器、存储器以及外围设备等组成的实际装置，硬件的作用是完成每条指令规定的功能。指令是计算机运行的最小的功能单位，指令是指示计算机硬件执行某种运算、处理功能的命令。软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。指令是用于设计程序的一种计算机语言。一台计算机提供的全部指令构成该计算机的指令系统。硬、软件系统相互依存，分工互动，缺一不可，如同一个健全人的物质性的肉体和精神性的智力与思维。为了描述计算机系统的结构，首先要清楚的区分计算机体系结构、计算机组成、计算机实现。计算机体系结构(ComputerArchitecture):机器语言、汇编语言的程序设计员所见到的计算机系统的属性，更多说的是计算机的外特性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。计算机组成(C