第1章 计算机系统结构的基础知识精要.ppt

20世纪以前,只有关于计算(算法)的直观概念 希尔伯特（Hilbert）第10问题(1900 巴黎):可否设计一个通过有限次运算就可以决定的过程来测试多项式是否有整数根. 1936年邱奇（Church）和图灵（Turing）分别定义了算法 1970’s, Hilbert第10问题被证明不存在算法. 1951年，IBM开始决定开发商用电脑，聘请冯·诺依曼担任公司的科学顾问，1952年12月研制出IBM第一台存储程序计算机，也是通常意义上的电脑，它叫IBM 701。这是IT历史上一个重要的里程碑。 1964年，控制数据公司（Control Data Corporation）研制出了世界上首台超级计算机“CDC6600”。该超级计算机也是超级计算数据中心的现代鼻祖，由西摩·克雷(Seymour Cray）为伦斯辐射实验室而设计。 1964年4月7日，IBM推出了划时代的System/360大型电脑，这一系列是世界上首个指令集可兼容计算机。从前，计算机厂商要针对每种主机量身定做操作系统，System/360的问世则让单一操作系统适用于整系列的计算机。 这项计划的投入规模空前，特为此招募了6万名新员工，建立了5座新工厂，当时的研发费用超过了50亿美元(相当于现在的340亿美元)。 IBM System/360的开发极为复杂，被誉为IBM 360系统之父的Frederick P.Brooks在20年前著有《The Mythical Man-Month(人月神话)》一书，这本书至今仍然是软件领域的必读经典。 乔布斯的黄金搭档沃兹尼克在1976年做了一台个人电脑，当时他才26岁，但只是玩玩而已。而那年21岁的乔布斯却从中看到了巨大的商机，他将这台电脑命名为“苹果一号”，并立即投入生产。虽然那只是一种没有键盘、机箱、声音和图像的计算机电路板。 1981年8月，IBM召集12位工程师推出了世界上第一款PC IBM PC 5150，这是世界上首次明确了PC的开放式业界标准，它允许任何人及厂商进入PC市场，这对于整个PC未来的发展具有极其重要的意义。 摩尔定律是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔（Gordon Moore）提出来的。其内容为：集成电路（IC）上可容纳的晶体管数目，约每隔12个月（1975年摩尔将12个月更改为18个月）便会增加一倍，性能也将提升一倍，当价格不变时；或者说，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔12个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。 1978年6月8日，Intel发布了新款16位微处理器“8086”，也同时开创了一个新时代：x86架构诞生了。 8086在三年后为IBM PC所选用，之后x86便成为了个人电脑的标准平台，成为了历来最成功的CPU架构。 Intel 80386推出后，也许是到目前为止x86架构的最大跃进。除了需要值得注意的Intel 80386SX是32位架构但仅只有24位寻址（和16位数据总线）。除此之外其他架构都是32位 - 所有的暂存器、指令集、输出输入空间和存储器寻址。为了能够在后者所说的功能工作，要使用32位扩充的保护模式。然而不像286，386所有的区段可以使用32位的偏移量，即使存储器空间有使用区段，但也允许应用程序访问超过4GB空间而不需要区段的分隔。此外，32位保护模式提供标签页的支持，是一种让虚拟内存得以实现的机制。 1990 年初，一些公司开始释出新的 64 位架构芯片家族，最初是提供给超级电脑、顶级工作站和服务器机器。 2003 年，某些型号的 苹果公司 Macintosh 产生线转向 PowerPC 970 处理器（苹果公司称为“G5”），并在 2006 年，转向 EM64T 处理器，且 x86-64 处理器在顶级的 PC 中遂渐普及。 IA64处理器I-tanium（安腾）是Intel自推出32位微处理器以来，在高性能计算机领域的又一座里程碑。基于IA64处理器架构的服务器具有64位运算能力、64位寻址空间和64位数据通路，突破了传统IA32架构的许多限制，在数据的处理能力，系统的稳定性、安全性、可用性、可管理性等方面获得了突破性的提高。 2002年，戴尔英特尔微软康乃尔大学联手制造超级计算机 大多数智能手机和平板电脑都使用的是ARM处理器，而且ARM处理器对于服务器的吸引力也越来越大。戴尔已经准备为客户们提供一款中低端ARM服务器原型机。 “天河二号”是由国防科学技术大学研制的超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为全球最快超级计算机。 从20世纪90年代至今，IC设计发生一次质的飞跃，即由ASIC设计方法向SoC设计方法转变。 System on Chi