第讲微型计算机系统的组成.docVIP

第4讲 计算机系统的组成 一、计算机概述 （一）计算机的诞生和发展 世界公认的真正意义上的第一台数字式电子计算机于1946年2月由美国宾夕法尼亚大学的一批年轻的科技人员研制成功，并被命名为“ENIAC” （Electronic Numerical Integrator and Calculator—— 电子数字积分机和计算器 “埃尼阿克”计算机最初是为了第二次世界大战军事上进行弹道的计算而设计的。这台电子计算机由 18000 多个电子管， 1500 多个继电器， 10000 多只电容器和 7000 多只电阻构成，占地 170 多平方米，功耗为 150 千瓦，重量约 30 吨，采用电子管作为计算机的逻辑元件，存储容量为 17000 多个单元，每秒能进行 5000 次加法运算。400次乘法。 60年来，随着电子技术的不断发展，计算机先后以电子管、晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路为主要元器件，共经历了四代的变革。计算机发展的四个阶段如表2-1所示。 表2-1　计算机发展的四个阶段 代次 起止年份 所用电子元器件 处理方式 运算速度 应用领域 第一代 1946－1957 电子管 机器语言、汇编语言/符号语言 几千－几万次/秒 国防及高科技 第二代 1958－1964 晶体管 高级语言，作业批量连续处理 几万－几十万次/秒 工程设计、数据处理 第三代 1965－1970 中、小规模集成电路 多道程序，实时处理 几十万－几百万次/秒 工业控制，数据处理 第四代 1970至今 大规模、超大规模集成电路 可扩充语言，实时、从那时起处理，网络系统 几百万－上亿条指令/秒或更高 工业、生活等各方面 （二）计算机的的发展方向 目前，科学家们正在使计算机朝着巨型化、微型化、网络化、智能化的方向发展。 1．巨型化 巨型化是指高速运算、大存储容量和超强功能的巨型计算机。巨型机的运行速度一般在百亿次，千亿次以上；主存储容量在几百兆，几千兆以上。研制费用巨大，生产数量很少。巨型计算机主要用于尖端科学的研究，它反映了一个国家的科学发展水平，因此一直得到政府的扶持。 2．微型化 由于大规模以及超大规模集成电路的飞速发展，自二十世纪七十年代以来，微型计算机发展十分迅速，尤其是近十年更是日新月异。 3．网络化 所谓计算机网络，就是用通讯线路将分散在不同地点的计算机连成一个更大的系统，以实现网络中的软件、硬件和数据资源的共享。它是计算机技术和通信技术相结合的产物。 4．智能化 计算机的智能化是计算机技术（硬件技术和软件）发展的一个高目标。智能化就是要求计算机具有模拟人的感觉和思维的能力，像人一样具有听、看、说和思考的能力，即人们可以用自然语言、文字、图形、图像等与之对话。 （三）计算机的特点 计算机之所以这么重要，与它的强大功能是分不开的，与以往的计算工具相比，它具有以下特点： （1）运算速度快。 计算机内部有一个叫运算器的部件，它由一些数字逻辑电路组成，可以高速准确地帮助用户进行运算。目前计算机的运算速度已超过1万亿次/秒，一般的微型计算机的速度也在几百次/秒以上。 （2）存储容量大。 计算机具有的数据存储能力，特别是通过外存储器，其存储容量可达到无限大。目前常用来存储信息的硬盘容量达到了80GB。 （3）计算精确度高。 计算机的计算精度可以根据人们的需要来设定，在理论上不受任何限制。目前一般的计算机均能达到15位有效数字的精度。在特殊需要时，可通过技术手段提高有效数字的位数，实现更高精度的计算。 （4）逻辑判断能力强。 在相应程序的控制下，计算机具有判断“是”与“否”，并根据判断做出相应处理的能力。 （5）自动运行程序。 计算机内部的操作运算都是在程序控制下自动完成的，人们只要设计好程序并将其正确地输入到计算机中，发出指令后，机器运行相应的程序就可以自动完成任务，而不需要人的外部干涉。 （6）可靠性高 由于采用了大规模集成电路技术，使计算机具有非常高的可靠性一，一般可以长期无故障运行。 （7）适用范围广，通用性强 在不的应用领域中，只要编制和运行相应的软件，计算机就能在此领域中很好地进行服务。 （四）计算机的应用 （1）科学计算 科学计算也称为数值计算，指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。 （2）自动控制 自动控制称为过程控制也称为实时控制，指用计算机及时采集数据，将数据处理后，按最佳值迅速对控制对象进行调节或控制。 （3）数据处理 数据处理也称为非数值运算，指对大量的数据进行加工处理，例如分析、合并、分类、统计等，形成有用的信息。 （4）计算机辅助系统 计算机辅助系统包括计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机集成制造系统CIMS、计算机辅助教学CAI等。 计算机辅助设计CAD（Computer-ided Desig