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计算机导论(第三版) 计算机硬件 刘景伟 E-mail ：jwliu@ Homepage：/jwliu/ 什么是计算机 计算机的产生与发展 计算机的分类 微机的发展 第1章 计算机概述 什么是计算机? 计算机，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类，较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。 计算机的产生与发展 代数 起止时间 构成元件 处理方式 第一代 46-57 电子管 机器语言、汇编语言 第二代 58-64 晶体管 高级语言、管理程序 第三代 65-72 中小规模集成电路 结构化程序设计、并行处理 操作系统 第四代 72-Now 大规模集成电路 数据库系统、软件工程、程序设计自动化 计算机的分类 （1）从规模和性能指标分类 巨型机（super computer）：ES/900, 银河（83年，1亿次/秒） 大中型机（mainframe） ：370系列 小型机（mini computer） ：PDP系列 微机（ micro computer） ：PC机（PII、PIII、P4） 工作站（workstation） 笔记本 （2） 按处理对象分类： 数字计算机（digital computer） 模拟计算机（analog computer） 数字模拟混合计算机（hybrid computer） ?（3）按用途分类： 通用计算机（general purpose computer） 专用计算机（special purpose computer ） （4）按网络使用分类 服务器（server） 网络计算机（network computer）（客户机） 微机的发展 1971年Intel首创4004(4位微处理器) 1973年Intel制成8008(8位微处理器) 1978年Intel推出8086(16位微处理器) 1985年Motorola推出68020(32位微处理器)，Intel推出80386(32位微处理器) 1989年推出80486 九十年代，推出Pentium(奔腾)系列 第2章 计算机硬件基础 计算机系统组成 计算机的工作原理 计算机硬件基础（CPU; Memory; I/O设备; 总线） 计算机系统组成 计算机工作原理(一) 机器指令：计算机硬件可以执行的表示一种基本操作的二进制代码串。 操作码：指明指令的操作性质。如加、减等 操作数地址：指明指令的操作对象。一般情况指出参加操作的操作数所在内存单元的地址，有时也直接给出操作数本身。 操作码 操作数地址 机器指令格式： 计算机工作原理(二) (2) 程序：在此特指由机器指令组成的指令序列。 一般用来完成一特定的任务，采用某种算法根据一定的数据流程，由若干条机器指令编写而成。 计算机按程序规定的顺序一条一条地执行程序中的机器指令，达到完成指定任务的目的。 计算机工作原理(三) 高级语言源程序 编译 目标 程序 连接 程序编制与执行步骤 可执行代码 计算机工作原理(四) 指令执行过程 控制器控制从存储器中取出当前要执行的指令存放到控制器中。 控制器分析该指令（译码）。生成执行该指令所需的控制信号。 在控制信号的驱动下，将参加操作的操作数取来送运算器，同时控制运算器执行指令规定的操作 按指令要求保存操作结果。 计算机工作原理(五) （1）字长：一次能处理的二进制数据的位数。 字长愈长，则运算精度愈高，功能愈强 。常见16位（286机）；32位（486，Pentium）等。 （2）速度：用主频及运算速度来加以评价 。 主频为时钟频率，如P42.4G，主频为2.4GMHZ；运算速度是每秒执行百万指令数（MIPS）。 （3）存储容量 （4）性能价格比 微机主要性能指标 硬件 运算器 控制器 存储器 输入输出部件 CPU (中央处理机Central Processing Unit) 计算机硬件（一） (1) 运算器：对数据进行基本的算术逻辑运算 运算器与计算机性能：运算器的性能是衡量计算机性能的重要指标（单位：MIPS--Millions of Instructions Per Second) 运算器与计算机字长：运算器处理数据的位数代表计算机的字长。（8位机，16位机，32位机，64位机等） 计算机硬件（一） (2) 控制器：提供指令执行所需要的控制信号，控制计算机各部分协调工作。达到执行指令的目的。 暂存当前要执行的指令。 对指令进行解释（译码）。 生成执行该执行所需