《计算机组成原理》-第四版-科学出版社版--第一章-课件.pptVIP

计算机系统概论 §1 计算机的分类 1.1.1 电子计算机的分类 1.1.2 数字计算机的分类 1.1.3 通用计算机的分类 1.1.1 电子计算机的分类 电子计算机从总体上来说分为模拟计算机和数字计算机两大类。 电子数字计算机: 它是在算盘的基础上发展起来的，是用数字来表示数量的大小。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。 数字计算机与模拟计算机的主要区别 1.1.2 数字计算机的分类 ? 数字计算机根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分，可以划分为两类： 1.1.3 通用计算机的分类 通用计算机根据体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等可以分为： §2 计算机的发展简史 1.2.1 计算机的五代变化 1.2.2 半导体存储器的发展 1.2.3 微处理器的发展 1.2.4 计算机的性能指标 1.2.1 计算机的五代变化 第一代为1946—1957年，电子管计算机：数据处理 第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业控制 第三代为1965—1971年，中小规模集成电路计算机：小型计算机 世界上第一台计算机ENIAC 第四代为1972—1990年，大规模和超大规模集成电路计算机：微型计算机 第五代为1991年开始，巨大规模集成电路计算机,单片计算机开始出现。 1.2.2 半导体存储器的发展 20世纪50～60年代，所有计算机存储器都是由微小的铁磁体环 。 1970年，仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器 从1970年起，半导体存储器经历了11代： 单个芯片1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、1GB。 其中1K=210,1M=220,1G=230 1.2.3 微处理器的发展 1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所有元件都放入同一块芯片内的产品，于是，微处理器诞生了。 ?微处理器演变中的另一个主要进步是1972年出现的Intel 8008，这是第一个8位微处理器，它比4004复杂一倍。 集成度约为2000个晶体管/片，时钟频率为1MHz。 1974年出现了Intel 8080。这是第一个通用微处理器，而4004和8008是为特殊用途而设计的。8080是为通用微机而设计的中央处理器。 1977年，Intel8085；8位的顶级，速度达77万IPS。 主频提高到5MHz，指令系统的指令数上升到246条。? 1.2.4 计算机的性能指标 1.吞吐量: 2.响应时间: 3.利用率： 4、处理机字长： 5、总线带宽: 6、存储器容量： 7、存储器带宽： 8、主频： CPU执行时间 ①T时钟周期。 ②CPI每条指令所花的时钟周期数。 ③指令条数。 MIPS （million intruction per second）百万指令每秒 MFLOPS （million floating point operation per second） 百万浮点操作每秒 §3 计算机的硬件 1.3.1 硬件组成要素 1.3.2 运算器 1.3.3 存储器 1.3.4 控制器 1.3.5 适配器与输入输出设备 1.3.1 硬件组成要素 通过一个例子我们来了解数字计算机的主要组成和工作原理。 假设给一个算盘、一张带有横格的纸和一支笔，要求我们计算y=ax+b-c这样一个题目。 解题步骤和数据记录在横格纸上，请看过程，如表1.3所示。 1、基本组成 控制器：人的大脑的操作控制功能 运算器：人的大脑的计算功能 存储器：人的大脑记忆功能 输入设备：交互接口，笔 输出设备：交互接口，纸 2、冯·诺依曼型计算机 三句话 ①五大部件：包括运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。以运算器为中心 。 ②存储程序和程序控制。 ③计算机以二进制存放程序和数据。 1.3.2 运算器 算术运算和逻辑运算 在计算机中参与运算的数是二进制的 在运算中，当数的位数越多时，计算的精度就越高； 理论上讲，数的位数可以任意多； 但是位数越多，所需的电子器件也越多； 因此计算机的运算器长度一般是8位、16位、32位、64位。 1.3.3 存储器 运算过程中，需要保存大