第1章（计算机概述）.ppt

第1章计算机概述,计算机的类型微型计算机中、大型计算机巨型计算机微处理器计算机的性能与发展趋势基本技术指标微型化、巨型化、网络化、智能化摩尔定律计算机的基本结构冯诺依曼模型计算机的结构,1.1计算机类型,微型计算机普及使用的通用计算机，包括桌面计算机、笔记本计算机、掌上计算机特点：廉价、网络/多媒体、人性化中、大型计算机用于大型企业、事业单位，研究机构、大学、金融机构作为集中计算和信息处理的计算机特点：高速度、高可靠性、大容量巨型计算机用于尖端科学技术研究、国家机构、军事特点：超高速度微处理器作为其他设备的控制中心体积小、低功耗、专用化,1.1计算机类型微型计算机,微型计算机的特点体积桌面化掌上化通用化，满足多种使用要求操作简单化，用户平民化，维护简单化价格低廉化多媒体化网络化,1.1计算机类型中大型计算机,中大型计算机的特点结构：为多个机柜，主机系统、硬盘机、磁带机、打印机、通信处理机等。性能：一般具备高速处理能力，大容量内存和外存储系统。大容量的存储系统可能要求磁盘阵列。可靠性：要求连续运行不能停机，在要求可靠性很高的场合要有（异地）双（多）主机热备份。定时数据备份。联网：一般要求具备快速的网络、通道处理能力。,1.1计算机类型巨型计算机,1.1.3巨型计算机超高速度，目前的水平是每秒上百万亿次浮点运算(FLOPS：FloatingpointnumberOperationsPerSecond)结构上为多处理器结构：单指令多数据流(SIMD)机，并行向量处理机(PVP)，对称多处理机(SMP)，大规模并行处理机(MPP)，工作站群(COW)，以及分布共享存储器(DSM)多处理机。主要应用领域是仿真（如气象预测）、实时控制（如飞行器控制）、模式识别、密码运算、基因工程等。,目前世界上最快的巨型计算机：IBM的蓝色基因/L，每秒367万亿次，65536个PowerPC处理器,1.1计算机类型微处理器,1.1.4微处理器微型化的、计算机化的控制部件，通过指令的执行完成设备的控制或信号处理。功能上类似计算机的核心部分，加上简单化、专用化的接口。包括CPU、存储器以及必须的外围接口。单片机在一块芯片中集成了CPU、存储器、定时器、外部接口单元等，可以通过编程完成很多系统的控制功能的集成电路器件。微处理器包括针对不同应用的多种类型，包括面向控制的（主要是单片机），面向信号处理的（数字信号处理器），也有可以构成通用计算机系统的。,1.2计算机的性能与发展趋势性能,1.2.1计算机的容量与速度计算机速度的度量单位一般是MIPS（MillionInstructionPerSecond），但MIPS和指令复杂度没有关系，为了描述浮点数的运算速度，另一个指标是FLOPS(FLOPS：FloatingpointnumberOperationsPerSecond)影响计算机运算速度的主要因素CPU时钟频率指令系统CPU的构造技术，流水线、Cache、超标量、超线程等多CPU并行技术存储器速度,1.2计算机的性能与发展趋势性能,计算机的存储容量以二进制位为最小存储单位（bit）以字节为最小访问单位（Byte），8位构成一个字节1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB内存和外存内部存储器由半导体器件构成易失性存储器运行期间的临时存储器外部存储器由磁性存储器和光存储器构成非易失性存储器永久性存储器,1.2计算机的性能与发展趋势发展趋势,微型化和巨型化微型化满足更广泛的应用，更高的集成度和更低的功耗使得计算机进一步微型化。巨型化实现更高速度的运算能力智能化使计算机具备学习、推理、判断的能力，实现自然语言能力和视觉能力，让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理。网络化多种接入方式在目前计算机网络已经比较普及的情况下，逐步普及无线接入方式（无线公网或无线局域网）主干通信实现三网合一整合计算机网、电信网和广播电视网，实现数据包交换。,1.2计算机的性能与发展趋势摩尔定律,Intel公司的创办人之一摩尔发现了一个具有历史意义的现象：“在相等面积(制作成本)的晶片上集成的晶体管数量以每18个月增加一倍的趋势增加，执行性能的提升大体也符合这个趋势。”这就是著名的摩尔定律。,1.3计算机的基本结构冯诺依曼模型,什么是计算机？以美籍匈牙利数学家约翰冯诺依曼（1903-1957，电子计算机之父）为首的研制小组提出了“存储程序控制”的计算机结构(即诺依曼机），奠定了现代计算机的体系结构。冯诺依曼模型的主要思想计算机（指硬件）由五大基本部件组成运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；计算机内部采用二进制来表示指令和数据；将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再执行程序。,1.3计算机的基本结构计算机的模块结构,计算机系统包括硬件和软件计算机硬件包括