汇编与组成第1章.ppt

,计算机组成原理与 汇编语言程序设计,西南大学计信院 邱开金 Email: 电话书本资源,1、IBM-PC 汇编语言程序设计 沈美明 温冬婵 著 清华大学出版社 2、宏汇编语言MASM6实用大全东阳生等著 科学出版社 3、计算机组成与结构 第四版 王爱英主编 （清华大学出版社）,课前解疑,这门课的地位？ A:专业基础课，软硬件的交汇点 Q:这门课的作用？ A:从宏观上把握了计算机的脉络 Q:学好这门课有什么作用？ A:高手必由之路，90%的病毒（除宏病毒外）都是用汇 编写的。例如：CIH病毒,计算机组成（Computer Organization）是从计算机系统的内部来研究计算机构成的，是计算机系统结构的逻辑实现。 主要内容包括：运算方法、CPU组成、主存储器和输入输出设备、输入输出接口等的逻辑设计。,编程应用,汇编语言,本课程的主要目标,建立整机概念 1、CPU(CPUCentral Processing Unit)层次 逻辑组成（寄存器级） 工作原理（指令流程级） 编程应用（汇编语言级） 2、系统层次 逻辑组成（cpu子系统、存储子系统、I/O子系统） 工作原理（cpu指令流程、存储器、读写与设计、I/O传送控制机制） 如何通过系统总线与接口将CPU、主存、I/O设备(含外存)连接成整机，对输入/输出的三种基本控制机制。,第一章 绪论,计算机的基本概念 学习计算机工作原理的2个基本概念 存储程序工作方式 信息的数字化表示 初步讨论计算机硬件系统组成与层次机构 计算机的工作过程 数字计算机的特点与主要性能指标 计算机的发展与应用,考核内容和要求,掌握：存储程序工作方式，信息的数字化表示。 理解：计算机的特点，主要性能指标的含意，硬件系统的典型结构，软件系统的主要内容。 了解：硬软组成的层次结构关系。,1-1 计算机基本概念,从1946年开始，所有的计算机都包含如下几个部分,Memory,CPU,Input,Output,什么是计算机？ 计算机是一种能够存储程序，能够自动连续地执行程序，对各种数字化信息进行算术运算或逻辑运算的快速工具。,计算机的基本概念,约翰.冯.诺依曼(John Von Neumann) 到目前为止，几乎生产的所有计算机都是冯诺依曼体系结构的计算机，这也是我们正在使用的诸如奔2奔3之类的微机的体系结构。（但是现在的计算机科学家认为只有打破冯诺依曼体系，计算机的效率才能得到突破）,“ 冯.诺依曼原理 ” 1946年 存储程序原理：在计算机开始工作前要把预先编好的程序和数据通过一定的方式送到有记忆功能的 部件-存储器中保存。然后，计算机才由控制器依据存储的程序来实现控制。,冯诺依曼计算机,存储程序：将事先编好的程序（包括数据）存入到同一个存储器，然后再启动计算机工作，计算机自动、连续地从存储器中取出指令并运行，这个过程不需要人工干预。,冯诺依曼机具有如下基本特点： (1) 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 (2) 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一个存储器中，指令和数据一样可以送到运算器运算，即由指令组成的程序是可以修改的。 (3) 数据以二进制码表示。 (4) 指令由操作码和地址码组成。,冯诺依曼计算机,冯诺依曼基本特点： (5) 指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器(即程序计数器PC)指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件而改变。 (6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。,改进： 1、机器不再以运算器为中心，而是以存储器为中心 2、程序不允许修改 3、机器程序与数据分开存放在不同的存储器中 ,一、存储程序工作方式的含义,1、事先编制程序 将处理过程按步骤编制成程序（用字符表示的源程序） 2、事先存储程序 编写的程序 通过输入设备 二进制代码 指令代码程序（机器代码）序列 存入存储器 3、 自动、连续地执行程序 从存储器读取指令 按指令要求执行操作 （执行中允许人工干涉，例如：要求人工输入数据等） 例如：人和机器人下棋,冯诺依曼的工作方式被称为控制流驱动方式。 （按照指令的执行序列依次读取指令，根据指令所含的控制信息调用数据，进行运算处理。） 在这一过程中，逐步发出的控制信息成为一种控制信息流，简称控制流，而依次处理的数据信息则成为一种数据信息流，简称数据流。 控制流驱动数据流。,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 计算机中的信息可以分为控制信息、数据信息。 计算机中的数据可以分为数值型数据和非数值型数据。 数值型：有大小、正负之分。 非数值型：字符、文字、图象、声音等一类的信息，以及条件、命令、状态一类的逻辑信息。,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 计算机：全名叫电子式数字计算机 电子式：计算机的主要部件是电子电路构成。计算机内传 送和处理的信号是电子信号。 数 字：计算机中的信息（控制流、数据流）都采用数字化表示方法。 它有两层含义： 计算机中的各种信息用数字代码表示 用数字型电信号表示数字代码,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 计算机中的各种信息用数字代码表示 用二进制数字代码表示数值的大小 1 1 0 0 1 负数 表示 - 9 用数字编码表示中、西文字符 01000001 表示A ASCII码 41 01000010 表示B ASCII码 42 用数字代码表示图像 例：用1表示一个亮点，用0表示一个暗点,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 计算机中的各种信息用数字代码表示 用数字代码表示机器指令 按照事先约定的指令格式，每条指令用一组数字代码表示。 例：0001 表示相加 ADD 用数字代码表示设备的状态 例：00 表示设备空闲 01 表示设备忙,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 用数字型电信号表示数字代码 电信号分两类：模拟信号和数字信号 模拟信号：用某些参量去模拟信息，例如用电信号的幅值去模拟数值的大小，所以称为模拟信号、模拟量。 许多物理量如压力、温度等，需要先通过传感器变为模拟信号，在转换为数字信号，才可以用计算机处理。 数字信号：它的单个数字信号仅取有限的几种状态，一般只取两种状态，如高电平或低电平、有脉冲或无脉冲，可用数字代码1或0来表示，称为二值逻辑。 数字信号有两种形式：电平信号和脉冲信号。 信息数字化的含义： 用数字代码表示各种信息，用数字信号表示数字代码,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 采用数字化方法表示信息的优点： (1) 抗干扰能力强，可靠性高 EIA RS-232C的电器特性规定 逻辑“0”的电平电压是 a、小于 -15V b、小于 -3V c、大于 +15V d、大于 +3V 正确答案 d “0”的电平电压是（+3V +15V） “1”的电平电压是（-3V -15V） (2) 在表示数值时可以获得很宽的表示范围以及很高的精度 理论上无限制，取决于硬件代价。,1.1 计算机的基本概念,1.1.2 信息的数字化表示 采用数字化方法表示信息的优点： (3) 信息可存储、传送也比较容易实现 在物理实现上只需要取两种可能的极端状态来表示0或1 如：开/关、晶体管导通/截止、电容上有电荷/无电荷、磁性材料的正向磁饱/反向磁饱、磁化状态的变/不变。 存储信息：可用双稳态触发器来存储或利用电容上存储电荷 (4) 可表示的信息类型、范围广泛 (5) 能用逻辑代数等数字逻辑技术进行信息处理 几种逻辑单元（与、或、非门）,为何计算机中采用二进制？ 二进制的0和1两个数码，在电子电路中很容易用 电压的高低和脉冲的有无来表示实现； 二进制数的运算规律简单，易于电路实现； 逻辑判断方便，0和1正好与逻辑“真”假“对应，为计算机实现逻辑运算和 程序中 逻辑判断提供了便利条件。 指令和数据都放在内存中，如何区分？ 一般来讲，取指周期中从内存中读出的信息流是指令流，它流向控制器；而执行周期中从内存读出的或送入内存的信息流是数据流，它由内存流向运算器或者由运算器流向内存。,1.2 计算机系统的硬、软组成,计算机系统,硬件,软件,运算器 控制器 存储器 （高速缓存、主存储器、外存储器） 输入设备 （如：键盘、鼠标、扫描仪等） 输出设备 （如：打印机等）,中央处理器CPU,主机,系统软件（操作系统、编译、解释程序）,应用软件,三、 计算机系统的硬件组成,常见硬件系统结构粗框,CPU,M,公共接口,接口,接口,I/O设备,I/O设备,系统总线,。,。,1.CPU 2.主存储器 3.外存储器 4.I/O设备 5.总线 6.接口,1、CPU 功能：负责读取并执行指令，实现对数据的加工处理 组成：运算器 ：完成算术运算或逻辑运算 控制器：提供全机操作所需的控制命令 运算器 执行部件 是进行信息加工、进行算术运算和逻辑运算的场所，核心是算逻单元 (ALU)。 Arithmetic Logical Unit 控制器 是计算机的控制指挥部件，也是全机的控制指挥中心，其主要功能是通过向计算机的各个部分发出控制信号，使整个机器自动、协调地进行工作。 三种实现方法：组合逻辑方法、可编程逻辑阵列方法和微程序控制方法。,三、 计算机系统的硬件组成,计算机硬件系统的组成CPU图,Intel MMX233,计算机硬件系统的组成CPU图,Intel MMX233,2、存储器 功能：存储信息 （1）主存：存放需要执行的程序和需要处理的数据。 主存有若干存储单元组成，主存由若干个存储单元组成，每个单元可存放若干个二进制位信息（一般是字节的偶数倍）。全部存储单元统一编号，称为地址。 地址与存储单元一一对应，CPU按单元地址来访问每一个单元。 （2）外存：联机存放暂不使用的程序、数据。如：硬盘、光盘等 外存内容可按文件组织，以数据块为单位进行读写。 是冯.诺依曼原理的核心，用于存放程序和数据的部件。 内存储器（主存） 少 快 外存储器（辅存） 多 慢,三、 计算机系统的硬件组成,计算机硬件系统的组成主存储器和外存储器,CPU能够直接存取的存储器叫主存储器，主存储器因为不同时代的电子工业的发展水平不同，而主存储器的形态不同。但要记住本质：主存储器是唯一CPU可以编码寻址的存储器，CPU能且只能在主存储器中提取和存放数据。但是，主存储器里不能对数据进行任何处理，主存储器就是一个存放数据的地方，并不是个对数据进行加工的地方，能对数据进行处理的地方只有是CPU的内部。但是CPU的内部存储数据的空间很少，而且这些空间也不是用来存放数据用的，主要是用来在计算过程中暂时存放数据和中间步骤的一些临时数据用的。 外存储器的范围很广，我们所熟知的软盘、硬盘、光 盘、u盘、磁带机、DVD盘等。都属于外存储器的范畴。相对于主存储器而言，外部存储器有如下几个特点： 1.外部存储器的空间是无限的。 2.外部存储器存贮的数据具有不易失性。,中央处理器,高速缓冲存储器,主存储器,外存储器,存储系统结构,三、 计算机系统的硬件组成,Cache(高速缓冲存储器）,用于解决CPU与内存之间的速度不匹配，有Cache后，相当于给CPU配备了相当于内存容量，具有Cache 速度的内存。,三、 计算机系统的硬件组成,3、输入/输出设备,功能：转换信息 实现计算机内部与外界（其他系统或人类）的信息交换 输入设备: 人熟悉的外部信息二进制代 码 输出设备： 计算机处理信息的结果人或其他机器能够识别的信息形式,三、 计算机系统的硬件组成,4、总线、接口,总线：是指一组符合一定的标准的一组公共能为多个部件分时共享的信息传输线。 （理解分时共享的概念） 总线结构 构成：地址总线、数据总线、控制总线 单总线结构 多总线结构 标准总线 ISA-Industry Standard Architecture（工业标准结构） EISA-Extended ISA（扩展工业标准结构） PCI-Peripheral Connection Interface (周边元件扩充接口) SCSI-Small Computer System Interface(小型计算机系统接口) 接口：实现标准系统总线与各类设备的连接。,三、 计算机系统的硬件组成,1.2.2 计算机软件系统,按软件配置与功能分为,系统软件,应用软件,1、系统软件,1）操作系统 功能：管理和控制计算机系统硬、软件资源及运行的程序，合理地组织计算机的工作流程，为用户提供软件的开发环境和运行环境。,命令行用户接口（如DOS）和图形用户接口（如Windows X）,系统功能调用（如DOS的INT 21H，Windows API）,提供的用户界面, 机器语言：计算机硬件能直接识别的语言，由二进制代码表示的指令组成，它是面向特定机器结构的内部语言。相应的指令称为机器指令。, 汇编语言：用符号表示的与机器指令对应的程序设计语言。它是面向特定机器结构的程序设计语言，不能通用。如80X86汇编语言、8051汇编语言。,2）编译程序与解释程序 指令与指令系统：一条指令规定了一种基本操作（如传送、加、减），并提供操作数地址或操作数，这些信息用二进制代码表示。指令系统是指一台计算机所有指令的集合。, 源程序：用某种高级语言或汇编语言编写的程序，它们由相应语言的语句组成。源程序必须通过这种语言的语言处理程序将其转换为机器语言程序（即二进制指令代码序列），才能在计算机上执行。,2）编译程序与解释程序 高级程序设计语言：是面向用户，与特定机器属性相分离的通用语言。每种语言都有自己的语法规定与格式，也有适用范围。如C、PASCAL、C+。, 编译方式：将源程序输入计算机后，启动并执行这种语言的编译程序（编译器），将源程序全部翻译成机器语言程序（目标程序）后，才由硬件执行。如，汇编器。, 语言处理方式有两种类型：解释与编译, 解释方式：边解释边执行。将源程序输入计算机后，启动并执行这种语言的解释程序（解释器），由它逐句分析源程序，并翻译成与该语句等价的机器指令序列由硬件执行，直到整个源程序的语句被解释执行完毕。如，BASIC解释程序。,3）各种软件平台 将开发及运行过程中所需的各种软件集成为一个综合的软件系统，称为软件平台。如：以某种高级语言编译系统为核心的开发平台。,、应用软件：解决某一应用领域问题的软件，如科学计算软件、财会软件等。,总之，系统软件是负责系统调度管理，提供开发和运行环境，为用户提供各种服务的一类软件。,第 3 节 层次结构模型,1.3.1 从计算机系统组成角度划分层次结构,计算机系统以硬件为基础，通过配置软件扩充功能，形成一个相当复杂的系统。通常采用层次结构的观点去分析、设计和构建它。本节将列举两种典型的层次结果模型。,下面的图给出了构成计算机系统的硬件层和多个软件层，以及它们之间的关系。每层都在下一层的基础上增加功能。,右图是从计算机系统组成角度划分的一种层次结构模型。,面向问题语言层,第5层,翻译(编译器),汇编语言层,第4层,翻译(汇编器),操作系统层,第3层,部分解释(操作系统),指令系统层,第2层,直接执行/解释(微程序),微体系结构层,第1层,1、微体系结构层,微体系结构层是硬件层次，它主要是从寄存器级观察CPU的结构，分析CPU分步执行指令的详细过程。 微体系结构层可看作是第2层指令系统层指令的解释器。,从计算机系统组成角度划分的一种层次结构模型,面向问题语言层,第5层,翻译(编译器),汇编语言层,第4层,翻译(汇编器),操作系统层,第3层,部分解释(操作系统),指令系统层,第2层,直接执行/解释(微程序),微体系结构层,第1层,2、指令系统层,指令系统层及上层都是抽象层次。指令系统层定义了硬件与编译器的接口。 一方面，指令系统规定了由硬件实现的各种指令功能；另一方面，各种源程序必须通过编译器或解释器转换为硬件能识别与执行的指令序列。,从计算机系统组成角度划分的一种层次结构模型,面向问题语言层,第5层,翻译(编译器),汇编语言层,第4层,翻译(汇编器),操作系统层,第3层,部分解释(操作系统),指令系统层,第2层,直接执行/解释(微程序),微体系结构层,第1层,3、操作系统层,从系统程序员的观点来看，操作系统层指令集包括指令系统层的指令和新增的指令。 这些新指令称为系统调用。它们由操作系统解释，该层的其余指令(即与第2层指令相同的指令)由微体系结构层执行。,从计算机系统组成角度划分的一种层次结构模型,面向问题语言层,第5层,翻译(编译器),汇编语言层,第4层,翻译(汇编器),操作系统层,第3层,部分解释(操作系统),指令系统层,第2层,直接执行/解释(微程序),微体系结构层,第1层,4、汇编语言层,汇编语言层及上层是提供给解决应用问题的程序员使用的。 汇编语言程序通过汇编器翻译成机器语言程序，再由微体系结构层执行。,从计算机系统组成角度划分的一种层次结构模型,面向问题语言层,第5层,翻译(编译器),汇编语言层,第4层,翻译(汇编器),操作系统层,第3层,部分解释(操作系统),指令系统层,第2层,直接执行/解释(微程序),微体系结构层,第1层,5、面向问题语言层,这一层使用高级语言编程解决问题。 高级语言程序通常由编译器翻译成第3层或第4层语言，个别有解释执行的。,本书第二篇将分别从微体系结构层、指令系统层、汇编语言层来讨论计算机系统的组成。,现代计算机是一个复杂的硬件、软件结合的整体。上面讲到的软件的三个层次面向用户的是应用软件，面向机器（硬件）的是操作系统。 用户通过使用操作系统来控制调用系统的硬件和软件，一切程序最终都需要由硬件来实现。 任何操作可以由软件来实现也可以用硬件来实现； 任何指令的执行可以用硬件来实现，也可以由软件来实现。,四、计算机层次结构,1.3.2 从语言功能角度划分层次结构,虚拟机：指通过配置软件（如某种语言的编译器或解释器）扩充机器功能后所形成的一台计算机。,机器语言物理机：指能识别与执行机器语言的计算机硬件。,下图是从语言功能角度划分的层次结构模型,专用语言虚拟机,高级语言虚拟机,汇编语言虚拟机,机器语言物理机（实际机器）,程序,第 4 节 计算机的工作过程,1.4.1 处理问题的步骤,目前，大型的应用软件的开发都采用软件工程的方法。但如要解决规模较小的应用问题，可采用以下的基本步骤：,1、系统分析,2、建立数学模型与设计算法,3、编写应用程序,4、编译为目标程序,5、由硬件执行目标程序,1.4.2 指令执行过程,加法指令“ADD AX，1000H”的功能是，将主存1000H单元的内容（源操作数）与CPU中AX寄存器的内容（目的操作数）相加，结果送回AX中。,1、取指令与分析指令,下面以加法指令为例，说明一条指令的执行过程。,按CPU的程序计数器PC中的指令地址，从主存单元读取加法指令到指令寄存器IR中，这时PC的内容修改为下一条指令地址。然后由指令译码器分析IR中的指令，作为产生对应微命令序列的依据。,2、读取操作数,在本例中，源操作数存放在主存1000H单元中，因此需要读取地址为1000H单元的内容，并送入CPU的一个暂存器中供下一步计算用。,3、运算,本例中ADD是指令的操作码，表示要进行加法运算。将上一步得到的在CPU暂存器中的源操作数与寄存器AX中的目的操作数，通过ALU相加，结果送回AX中。,4、后继指令地址,本例中，在读取指令时PC的内容已修改为下一条指令地址。,其他指令的执行过程与上述过程是类似的。计算机正是通过逐条地执行指令来完成整个程序的运行。,六、特点与性能指标,性能指标 基本字长 指参与运算的操作数的基本位数；决定通用寄存器、加法器和数据总线等部件的宽度。 位 字节 字 数据通路的宽度 主存容量 主存储器所能够存储的全部信息总量。 K=1024B M=1024K G=1024M 运算速度 通常用以下两种方法衡量 每秒百万次整数运算MIPS和每秒百万次浮点运算MFLOPS作为运算速度的单位； 对于相同类型的计算机，通常以它们的时钟频率来比较运算速度。,六、特点与性能指标,外围设备配置 数量以及I/O能力 系统软件配置 支持丰富的应用 寻址能力 寻址能力 指cpu对memory的寻址能力,依靠地址总线的宽度(不同于 cpu地内部总线),地址总线越宽,寻址空间越大,通常大于等于内部总线 宽度.80x86就是一个例子.从memeory中取到的数据(此时我们暂时忽 略cach),传递给cpu,要放到内部总线上的,例如每次得到一个32位数据. 集成度 制造工艺水平,四、 计算机的发展与应用,1、计算机的发展 计算机系统是经过一系列历史演变过程的产物。这个历史演变过程可分为五个阶段。,第一阶段：机械式计算器,这是对手工计算的革命，有助于减轻繁杂的计算劳动。 算盘：世纪，中国； 计算尺：年，英国数学家威廉奥垂德； 机械式加法器：年，法国物理学家帕斯卡； 机械式计算器：年，德国数学家莱布尼兹。,第二阶段：机械式逻辑器,这是今天逻辑线路和计算机决策的先驱。 逻辑演示器：年，美国，查尔斯 . 马洪； 布尔代数：年，英国数学家乔治 . 布尔,第三阶段：机械式输入输出装置,这是对人工输入数据和读出结果的重要改进。 穿孔卡织布机：年，法国人约瑟夫 . 雅各； 第一台机电式穿孔卡系统造表机：年，美国人赫尔曼 . 霍勒瑞斯。,第四阶段：完整的计算机器的形成,吸收以上阶段的成果，组成一个实体。 近代计算机： 具有完整含义的机械式计算机或机电式计算机。经历了大约120年的历史年年。,查尔斯 . 巴贝奇,英国数学家，剑桥大学教授，计算机之父。 差分机：年； 分析机：年；其重要贡献在于它包括了现代计算机具有的五个基本部分： 输入装置 处理装置 存储装置 控制装置 输出装置,爱达,英国数学家，第一位程序员。 建议用二进制存储； 指出分析机可进行编程； 发现了进行程序设计和编程的基本要素； 为某些计算开发了一些指令。,埃肯教授和老沃森,美国哈佛大学教授总裁 第一台机电式计算机 ：部分使用继电器。 MARK-II ：全部使用继电器的计算机。,第五阶段：现代计算机系统相继问世,艾兰 . 图灵，英国科学家 建立图灵机理论模型 指出定义机器智能的图灵测试,冯 . 诺依曼，英籍匈牙利科学家 参与了世界上第一台电子数字计算机“埃尼阿克（ENIAC）”的设计工作。 提出了存储程序原理，即冯 . 诺依曼原理，使机器能自动地执行程序； 提出了冯 . 诺依曼计算机体系结构。,电子计算机的发展简史,1第一代计算机（19461957） 主要特点：计算机所使用的逻辑元件为电子管；存储器采用延迟线或磁鼓；软件主要使用机器语言，后期使用汇编语言。,“埃尼阿克”（ENIAC）：世界上第一台电子数字计算机，1946年美国宾夕法尼亚大学电气工程师埃克特和物理学家莫克利博士等人，花了20人年研制成功的。,介绍：重达30吨 占地170平方米 内装18000个电子管 计算速度5000次/秒 不足：存储容量小 20个字长10位 非自动 采用线路连接来编程 Von Neumann 在此基础上提出了 现代计算机的模型,第一台计算机 ENIAC,IBM650(小型机)是第一代计算机中行销最广的机器，销售量超过1000台。 1958年11月问世的IBM709(大型机)是IBM公司性能最高的最后一台电子管计算机产品。,2第二代计算机（19581964） 主要特点：所使用的逻辑元件为晶体管；普遍采用磁芯作为主存储器；采用磁带或磁盘作为辅助存储器；出现了Fortran、Cobol等高级语言，并出现了机器内部的管理程序。,1969年1月，水平更高的超大型机CDC7600研制成功，平均速度达到每秒千万次浮点运算，成为20世纪60年代末、70年代初性能最高的计算机。,3第三代计算机（19651971） 主要特点：硬件上，采用中、小规模集成电路（MSI、SSI）,用半导体存储器；软件上，把管理程序发展成为现在的操作系统，采用了微程序控制技术，高级语言更加流行，如Basic、Pascal等。,IBM360系统是最早采用集成电路的通用计算机，也是影响最大的第三代计算机，它的主要特点是通用化、系列化、标准化。,4第四代计算机（1972） 主要特点：采用大规模集成电路及超大规模集成电路（LS、VLSI）；计算机的操作系统更加完善，在语音、图像处理、多媒体技术、网络以及人工智能等方面取得了很大发展。,随着大规模集成电路技术的发展，微型计算机（简称微机）诞生了。 （1）第一代微机 1971年Intel 4004组成的MCS-4是世界上第一台微型机；年，机，1983年，推出PC/XT机，使用Intel 微处理器，8088为准位机，8086为16位机。,（2）第二代微机 年，286AT及其兼容机， 16位机； ( 3 )第三代微机 年，386微机， 32位机； （4）第四代微机 1989年， 80486微处理器问世，32位，,（）第五代微机 1993年，Intel公司推出了Pentium（奔腾）微处理器，准64位； 1995年，Intel公司又推出了高能奔腾微处理器（Pentium Pro Processor）; Intel公司推出了多能奔腾微处理器（MMX）和第二代奔腾微处理器Pentium II以及第三代奔腾处理器Pentium III、第四代奔腾处理器Pentium。 IBM、 Motorola和Apple三家公司联合开发了Power PC微处理器; AMD公司也生产了相应类型的微处理器（如K6、K7等）,5关于第五代计算机 第五代计算机是通信、存储、信息处理和人工智能相结合的超巨型计算机。 6关于第六代计算机 作为计算机的核心元件是更新的光电子元件、超导电子元件或生物电子元件。,2计算机的发展方向 巨型化 研制高速度、强功能的大型机和巨型机以适应军事和尖端工业的需要。巨型机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平，它可以推动计算机系统结构、硬件、软件的理论及技术、计算数学以及计算机应用等多个学科的发展，所以它的生产标志着一个国家的尖端科技的发展程度。,微型化 研制价格低廉的超小型机和微机以开拓应用领域和占领广大市场，它的研制标志着一个国家的应用水平。,网络化 计算机网络就是按照约定的协议将若干台独立的计算机通过通信线路相互连接起来，形成彼此能够相互通信的一组相关的或独立的计算机系统。它们有数据传输等功能，并具有共享数据、共享计算机资源以及均衡负荷等优点。计算机网络的发展，使用户可在同一时间、不同地点使用同一个计算机网络系统，从而大大提高了计算机系统的使用效率，加速了社会信息化的进程。,智能化 智能化就是使计算机具有人工智能，具有学习能力、能自动进行逻辑判断、类似于人脑的思维；具有问题求解和推理功能以及具有知识库系统。,多媒体化 多媒体技术是把电视的视听信息传播能力与计算机交互控制能力相结合。创造出能集文、图、声、像于一体的新型信息处理模块。计算机多媒体化后，将具有全数字式、全动态、全屏幕的播放、编辑和创作多媒体信息的功能，具有控制和传输多媒体电子邮件、电视会议等多种功能，使人耳目一新。,我国计算机的发展,我国计算机的研究工作是从1956年开始的。 1958年10月，我国研究成功电子管数字计算机。 1964年，晶体管数字计算机问世。 1971年，开发出了集成电路数字计算机。 1975年，开始研制微型计算机。,中国研制的微处理器,龙芯一号（英文名称Godson-1）于2002年研发完成，是一颗32位元的处理器，内频（也称：主频）是 266 MHz。,龙芯二号（英文名称Godson-2）于2003年正式完成并发布64位元处理器，内频为300MHz至500MHz，500MHz版约与1GHz版的Intel Pentium III、Pentium 4拥有相近的效能水平,龙芯3号 第一批流片的龙芯3号处理器（Godson-3A）已于2009国庆前夕顺利回到中科院计算所，加电一次点亮，顺利加载LinuxKernel，4个内核全部正常工作 . 龙芯3A的工作频率为900MHz1GHz，频率为1GHz时双精度浮点运算速度峰值达到每秒160亿次，单精度浮点运算速度峰值每秒320亿次。龙芯3A采用意法半导体公司（STMicro）65纳米CMOS工艺生产，晶体管数目达4.25亿个，芯片采用BGA封装，引脚的数目为1121个，功耗小于15瓦,龙芯L3A02,龙芯3号系列处理器的第二代产品8核龙芯3B处理器已于2011年年初流片成功，最新的设计包括主频1GHz的8核处理器龙芯3B和主频未知的16核处理器龙芯3C，以及用于上网本等移动设备的低功耗单核处理器龙芯2H。龙芯3B/2H将于2011商业化，3C则要等到2012之后 .,龙芯3B采用了65纳米生产工艺，在1GHz主频下可实现128Gflops的运算能力。在存储设计方面，龙芯3B最多可同时处理64个访问请求，可提供12.8GB/s的访存带宽。在I/O接口方面，龙芯3B可提供高达12.8GB/s的IO吞吐能力。八核龙芯3号的芯片对外接口与四核龙芯3号完全一致，两款芯片引脚完全兼容，可实现无缝更换。,龙芯3C处理器将跳跃性的使用28纳米工艺 ,目前龙芯无法运行windows .,龙芯7英寸迷你笔记本 ,电脑业界赫赫有名的罗技鼠标，生产工厂设在苏州，每年向美国运送2000万个贴着“中国制造”标签的鼠标，每只在美国的售价约为40美元。在这一价格中，罗技拿8美元，分销商和零售商拿15美元，另外14美元进入零部件供应商的腰包，中国从每只鼠标中仅能拿到3美元，而且工人工资、电力、交通和其他开支全都包括在这3美元里!,世界工厂的困惑?,对PC产业来讲，包括联想、方正这样的大企业利润也是相当低的，主要原因就是我们买别人的芯片来组装，只是一个组装工厂而已。而且，在国际CPU巨头AMD与英特尔的明争暗斗中,中国PC厂商无论怎样都掩盖不了“看他人脸色”的尴尬处境, 既要哄着占有份额优势的英特尔，又不敢得罪价格占优的AMD，而这一切都缘于我们无“芯”可挑大梁，缘于中国PC业长期以来没有占据技术的制高点。,1978年，研制出了每秒500万次的大型计算机。 1984年，国防科技大学成功研制出每秒1亿次的“银河”电子计算机，随后又研制出了“银河II型”机和“银河III型”机。 2000年，超级计算机最高浮点运算速度达到每秒1万亿次，我国的神威号计算机的运算速度达到3840亿次，使我国成为美国、日本之后国际上第三个拥有高速计算机的国家。,2004年 10万亿次/秒的“曙光4000A”高性能计算机，排名世界第十位,性能：1秒钟内，它可以实时完成10000个5000万瓦以上的并网发电机组和22万伏变电站构成的全国电网的电力安全评估；30秒内，它可以完成上海证交所10年的1000多支股票交易信息的200种证券指数的计算；6分钟内，它可以同时完成20次 对上海黄埔江过江隧道三维结构的地震数值分析的计算。 IBM的产品“走鹃”以每秒1000万亿次的运算速度雄居榜首。（2008年6月） 曙光5000排名第七，仅次于 IBM安装在德国尤利希研究中心的一套运算速度居世界第六的“蓝色基因”系统。蓝色基因”在去年11月的排名中还高居世界第二,2008年 百万亿次超级高性能计算机“曙光5000” 160万亿次 曙光5000A的研制成本约为2亿元人民币,2009年10月29日，国防科技大学成功研制出的峰值性能为每秒1206万亿次的“天河一号”超级计算机在长沙亮相。我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。,国际TOP500组织 2010-11-14 公布了全球超级计算机500强排行榜 ,中国的 “天河1A”实测运算速度可达每秒2570万亿次。排名第一. “天河1A”运算能力相当于17.5万台笔记本电脑。它计算一天，相当于一台家用电脑计算800年。存储量相当于4个国家图书馆(国图藏书量为2700万册)之和。由103台机柜组成，总重量相当于19个神舟飞船。放置“天河一号”需要一个近一千平方米的房间。 美国的“美洲虎”的实测运算速度可达每秒1750万亿次。排名第二 , 排名第三的是中国曙光公司研制的“星云”高性能计算机，其实测运算速度达到每秒1270万亿次。其他排名前十的超级计算机分别位于日本、法国、德国和美国。,在500强榜单上，美国入围的超级计算机数量最多，达到274个；欧洲国家有125个超级计算机入围，其中德国和法国并列首位，均有26个；亚洲只有84个，其中中国达到41个。,TOP500是全世界最权威的超级计算机排行榜。从1993年起，作为