大学计算机基础2014-1

1、合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院1大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础大学计算机大学计算机合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院2大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础学习目的学习目的合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院3大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础课程特点：课程特点： 本课程是一门集知识性、实用性和实时本课程是一门集知识性、实用性和实时性为一体的公共基础课程，为其他计算机课性为一体的公共基础课程，为其他计算机课程的学习提供相关背景知识和辅助技能。程的学习提供相关背景知识和辅助技

2、能。 学习方法：学习方法： 勤学勤学 + + 多练多练合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院4大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础学习内容合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院5大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础 人类发明工具的目的是延伸人类自身的能力，人类发明工具的目的是延伸人类自身的能力，包括人的体力和脑力。计算机是对人类脑力的延包括人的体力和脑力。计算机是对人类脑力的延伸，所以计算机也称为电脑。它伸，所以计算机也称为电脑。它引起了人类思维引起了人类思维概念和工作方式的改变，创造出一种新的文化领概念和工作方式的改变，创造

3、出一种新的文化领域域“计算机文化计算机文化” ” 。 “ “计算机文化计算机文化”的知识结构和能力素质是以的知识结构和能力素质是以“信息获取、信息分析与信息加工信息获取、信息分析与信息加工”为基础，在为基础，在信息化社会里，掌握和使用计算机已成为人们必信息化社会里，掌握和使用计算机已成为人们必不可少的技能。不可少的技能。 作为新一代大学生要培养和提高作为新一代大学生要培养和提高“吸收、处吸收、处理、创造信息，组织利用、规划资源理、创造信息，组织利用、规划资源”的能力。的能力。计算机文化与计算思维计算机文化与计算思维合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院6大学计算机基

4、础大学计算机基础大学计算机基础 三种科学思维三种科学思维l以推理和演绎为特征的以推理和演绎为特征的逻辑思维逻辑思维。是以数学学科。是以数学学科为代表为代表l以观察和总结（归纳的方式，不是数学归纳）自以观察和总结（归纳的方式，不是数学归纳）自然规律（包括人类社会活动）为特征的然规律（包括人类社会活动）为特征的实证思维实证思维。是以物理学科为代表是以物理学科为代表l以设计和构造为特征的以设计和构造为特征的计算思维计算思维。是以计算机学。是以计算机学科为代表科为代表 理论科学、实验科学和计算科学是科学发现的理论科学、实验科学和计算科学是科学发现的三大支柱，正推动着人类文明进步和科技发展。三大支柱，正

5、推动着人类文明进步和科技发展。人类科学的三大支柱：人类科学的三大支柱：合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院7大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础计算思维的培养计算思维的培养 计算思维的一般定义，运用计算机科学计算思维的一般定义，运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计，以及的基础概念进行问题求解、系统设计，以及理解人类行为的方法，是涵盖计算机科学之理解人类行为的方法，是涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。广度的一系列思维活动。计算机基础教育层次上的计算思维能力的培养计算机基础教育层次上的计算思维能力的培养（1）对计算机的认识能力）对计算机的认识能力（

6、2）具有判断选择计算机工具与方法的能力）具有判断选择计算机工具与方法的能力（3）运用计算机解决专业问题的能力）运用计算机解决专业问题的能力合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院8大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础第一讲第一讲 计算机系统计算机系统 电子计算机是电子计算机是20世纪人类最伟大的科学世纪人类最伟大的科学技术发明之一。从技术发明之一。从1946年诞生第一台电子数年诞生第一台电子数字计算机以来，计算机科学是字计算机以来，计算机科学是20世纪以来发世纪以来发展最快的一门学科。尤其是微型计算机的出展最快的一门学科。尤其是微型计算机的出现以及计算机网络的发

7、展，使得计算机及其现以及计算机网络的发展，使得计算机及其应用已渗透到社会的各个领域，有力地推动应用已渗透到社会的各个领域，有力地推动了信息化社会的发展。了信息化社会的发展。 合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院9大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础1.1 1.1 计算机的形成与发展计算机的形成与发展(1) (1) 图灵与图灵机图灵与图灵机奠定现代计算机发展的重要人物 -图灵合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院10大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础(2) (2) 电子计算机的诞生电子计算机的诞生 公认的第一台电子计算机是由

8、宾夕法尼亚大学从公认的第一台电子计算机是由宾夕法尼亚大学从19431943年到年到19461946年研制的电子数字积分计算机年研制的电子数字积分计算机(Electronic (Electronic Numerical Integrator And Computer)Numerical Integrator And Computer)，简称：简称：ENIACENIAC。 ENIACENIAC共用了共用了18,00018,000多个电子管，多个电子管，15001500个继电器，重个继电器，重达达3030吨，占地约吨，占地约170170平方米，耗电约平方米，耗电约150150千瓦时。主要技千瓦时。主

9、要技术指标为每秒术指标为每秒50005000次加法运算。次加法运算。电子管电子管合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院11大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础 1946年到1952年，美籍匈牙利科学家冯美籍匈牙利科学家冯 诺依曼诺依曼（Von Neumann）领导的研制小组研制了一种）领导的研制小组研制了一种“基基于程序存储和程序控制于程序存储和程序控制”的计算机的计算机。 该计算机根据冯该计算机根据冯 诺依曼提出的原理制造而成，诺依曼提出的原理制造而成，与与ENIAC相比有了重要的改进相比有了重要的改进，奠定了现代计算机的，奠定了现代计算机的体系结构，这一结

10、构也称体系结构，这一结构也称冯冯 诺依曼体系结构诺依曼体系结构。冯冯 诺依曼诺依曼-现代计算机之父现代计算机之父(3)(3)冯冯 诺依曼体系结构计算机诺依曼体系结构计算机合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院12大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础（4 4）冯冯 诺依曼原理诺依曼原理计算机的硬件模型（计算机的硬件模型（冯冯 诺依曼模型）诺依曼模型）运算器控制器存储器存储器输入设备输出设备运算器和控制器的集合又称为中央处理单元运算器和控制器的集合又称为中央处理单元CPU。CPU 中央处理器主机主机+外设（外设（I/O设备）设备）请求信号请求信号响应信号响应信号1

11、 1、计算机的硬件由五部分组成：、计算机的硬件由五部分组成：运算器、控制器、存储器、运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。输入设备、输出设备。2 2、计算机的信息是以二进制表示的；、计算机的信息是以二进制表示的；3 3、程序与数据存放在计算机内存，启动后自动执行、程序与数据存放在计算机内存，启动后自动执行( (存储存储程序原理程序原理) ) 。合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院13大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础计算机系统硬件系统软件系统计算机系统硬件系统软件系统 根据根据冯冯 诺依曼诺依曼奠定的现代计算机体系结构，奠定的现代计算机体系结构，计算

12、机采用了程序存储和程序控制原理计算机采用了程序存储和程序控制原理 。基于。基于这一原理，这一原理，计算机的硬件是通用的，在同样的计算机的硬件是通用的，在同样的硬件条件下，通过执行不同的软件，实现了计硬件条件下，通过执行不同的软件，实现了计算机丰富多样的功能。算机丰富多样的功能。1.2 1.2 计算机系统的组成计算机系统的组成合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院14大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础计算机系统计算机系统硬件硬件软件软件主机主机外部设备外部设备内存内存 CPU（中央处理器）（中央处理器）控制器控制器随机存储器随机存储器(RAM)(RAM)只读存

13、储器只读存储器(ROM)(ROM)输入设备输入设备输出设备输出设备系统软件系统软件( (操作系统、语言处理程序、数据库等操作系统、语言处理程序、数据库等) )应用软件应用软件( (办公处理、辅助设计、办公处理、辅助设计、用户程序用户程序等等) )运算器运算器计算机系统的组成计算机系统的组成外部存储器外部存储器高速缓冲存储器高速缓冲存储器 (Cache)(Cache)合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院15大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础1.2.1 运算器（ALU）1515功能：进行算术运算和逻辑运算。包括：算术逻辑部件ALU、累加器、通用寄存器、状态寄存

14、器。功能：指挥计算机的各个部件按照指令的功能要功能：指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作。求协调工作。包括：指令寄存器包括：指令寄存器IRIR、程序计数器、程序计数器PCPC、指令译码、指令译码器器IDID。1.2.2 1.2.2 控制器控制器(CU(CU）中央处理器中央处理器(CPU)(CPU)：由算术逻辑单元：由算术逻辑单元(ALU)(ALU)、控、控制单元制单元(CU)(CU)、以及寄存器组成。、以及寄存器组成。计算机硬件系统计算机硬件系统合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院16大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础CPU模型模型 暂存暂存AL

15、UFR标志寄存器通用寄存器组PC程序计数器IR指令寄存器指令译码器各种控制信号时序时钟地址接口 内存 数据接口ID合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院17大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础17171.2.3 1.2.3 存储器存储器功能：用来存储数据和程序，能按照指定位置读写功能：用来存储数据和程序，能按照指定位置读写二进制信息。二进制信息。包括：内存储器、外存储器（又称内存和外存）。包括：内存储器、外存储器（又称内存和外存）。内存内存RAMRAM随机存取存储器随机存取存储器ROMROM只读存储器只读存储器存储器存储器内存储器内存储器计算机直接从计算机直接

16、从内存存取数据内存存取数据外存储器外存储器与内存进行数据交换与内存进行数据交换可长期存放数据可长期存放数据CacheCache高速缓冲存储器高速缓冲存储器合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院18大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础内存储器内存储器v存储器存储器由一个个大小相同的基本单元组成。由一个个大小相同的基本单元组成。（每个单元存放（每个单元存放8 8位二进制数）位二进制数）v为了区分各个单元，给每个单元一个编号。为了区分各个单元，给每个单元一个编号。称为存储单元的称为存储单元的地址地址。v各单元内存放的是各单元内存放的是数据数据。vCPUCPU对内存可

17、以读（取）可以写（存），对内存可以读（取）可以写（存），要由要由控制信号控制信号控制。控制。存储器的访问要三类信号共同配合才能存储器的访问要三类信号共同配合才能完成：完成： 地址信号、数据信号、控制信号地址信号、数据信号、控制信号1 1、存储器的逻辑结构、存储器的逻辑结构11101101110011011000110111101101111010011110110111101101111011011110110111101101111011011110110110001101110011011000110111101101地址地址存放内容存放内容地址地址 内部存储器的作用是存放执行的程序和程序

18、中需内部存储器的作用是存放执行的程序和程序中需要使用的数据，是整个数据存储和变换的枢纽。要使用的数据，是整个数据存储和变换的枢纽。合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院19大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础2. 存储器的容量存储器的容量 存储器的每个单元存放存储器的每个单元存放8位二进位二进制，制，8位二进制组成一个数据单元称位二进制组成一个数据单元称为字节为字节( (Byte) )，字节是存储的基本单字节是存储的基本单元，元，是访问内存的最小单位。是访问内存的最小单位。与存储器地址相关的概念与存储器地址相关的概念: : 地址总线的宽度决定了可以访问内存单元

19、的个数。每一地址总线的宽度决定了可以访问内存单元的个数。每一根地址线对应一位二进制。一位二进制可以区分两个状态。根地址线对应一位二进制。一位二进制可以区分两个状态。 10根地址线，可访问的单元数是：根地址线，可访问的单元数是： 210=1024 103=1K20根地址线，可访问的单元数是：根地址线，可访问的单元数是： 220=1024K 106=1M30根地址线，可访问的单元数是：根地址线，可访问的单元数是： 230=1024M 109=1G32根地址线可以访问多大内存？“4GB”1K=1024B ，1M=1024K， 1G=1024M，1T=1024G字节 BYTE7 6 5 4 3 2 1

20、 0位 Bit合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院20大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础1.2.41.2.4 输入输出系统输入输出系统 输入输出系统实现主机和用户之间的通讯，通讯输入输出系统实现主机和用户之间的通讯，通讯是通过外部设备及其接口实现的。外部设备是输入和是通过外部设备及其接口实现的。外部设备是输入和输出设备的总称，简称为外设，外设是计算机和用户输出设备的总称，简称为外设，外设是计算机和用户之间或设备与主存储器之间交换数据的工具。之间或设备与主存储器之间交换数据的工具。 输入输出接口输入输出接口 由于主机是由集成电路芯片连接而成，而由于主机是由集

21、成电路芯片连接而成，而I/OI/O设备设备通常是机电结合的装置，在它们之间存在着速度、时通常是机电结合的装置，在它们之间存在着速度、时序、信号电平、信号格式和类型等方面的差异。序、信号电平、信号格式和类型等方面的差异。I/OI/O接接口的功能主要是解决上述的不匹配，使主机与口的功能主要是解决上述的不匹配，使主机与I/OI/O设备设备能协调地工作，并实现主机对外设的控制。能协调地工作，并实现主机对外设的控制。 主机输入输出接口数据状态命令外设合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院21大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础输入、输出设备输入、输出设备2121内存内存

22、输入设备输入设备 接受用户输入的原始信息接受用户输入的原始信息 转换成计算机可识别的信息形转换成计算机可识别的信息形式（二进制）式（二进制） 存放到内存中存放到内存中输出设备输出设备 将内存中的处理结果信息转变将内存中的处理结果信息转变为用户可接受的形式输出为用户可接受的形式输出 或成为其它机器所能接受的形或成为其它机器所能接受的形式输出式输出合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院22大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础计算机中的一些基本计算机中的一些基本I/OI/O接口电路接口电路合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院23大学计算

23、机基础大学计算机基础大学计算机基础常用接口2323PS/2 鼠标接口 打印机接口(25 针孔)键盘接口USB 接口COM1(9 针孔)COM2(9 针孔)合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院24大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础1.2.5 1.2.5 总线总线 微型计算机结构是以总线为核心的将微处微型计算机结构是以总线为核心的将微处理器、存储器、输入理器、存储器、输入/ /输出设备智能地连接在输出设备智能地连接在一起的。所谓总线，是指微型计算机各部件之一起的。所谓总线，是指微型计算机各部件之间传送信息的通道。间传送信息的通道。 主机内部连接主机内部连接CP

24、UCPU与内存以及与内存以及I/OI/O接口的总接口的总线称为系统总线；而连接主机与外设的总线称线称为系统总线；而连接主机与外设的总线称为设备总线。为设备总线。 合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院25大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础总线计算机模型总线计算机模型地址总线地址总线(Abus(Abus):):用来传递地址信息，用来传递地址信息，CPUCPU通过地址总通过地址总线传送需要访问的内存单元地址或外部设备地址。线传送需要访问的内存单元地址或外部设备地址。数据总线数据总线(Dbus(Dbus):):用来传送数据信息，是用来传送数据信息，是CPUCPU与

25、各部件与各部件交换信息的通道。交换信息的通道。控制总线控制总线(Cbus(Cbus):):用来传送控制信号，以协调各部件用来传送控制信号，以协调各部件之间的操作。之间的操作。CPU内存I/O接口ABDBCB外设系统总线的分类：系统总线的分类：合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院26大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础常见的系统总线简介常见的系统总线简介 系统总线是连接主机内部各部件的总线。其中系统总线是连接主机内部各部件的总线。其中地址信号线的宽度决定了总线可访问的内存单元数地址信号线的宽度决定了总线可访问的内存单元数量，如果地址总线宽度为量，如果地址总线宽

26、度为3232位，则访问的字节单元位，则访问的字节单元数是数是2 23232（4G4G）。数据总线的宽度反映了总线上一次）。数据总线的宽度反映了总线上一次传送的字节数，如果数据总线的宽度是传送的字节数，如果数据总线的宽度是3232位，那么位，那么总线上一次可以传送总线上一次可以传送4 4个字节。控制总线则用于控制个字节。控制总线则用于控制信息的传输。信息的传输。 总线标准包括了各种物理、电气等详细的规范。总线标准包括了各种物理、电气等详细的规范。由计算机系统提供标准的总线接口由计算机系统提供标准的总线接口( (也称总线插槽也称总线插槽) )，系统总线从结构上提供了扩展设备的连接，只要按系统总线从

27、结构上提供了扩展设备的连接，只要按照总线标准设计的设备都可以连接到计算机系统中。照总线标准设计的设备都可以连接到计算机系统中。微型计算机常用的总线标准有：微型计算机常用的总线标准有：ISAISA、PCIPCI和和AGPAGP等。等。合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院27大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础计算机硬件和总线的基本组成计算机硬件和总线的基本组成（控制器控制器输入输入设备设备输出输出设备设备运算器运算器合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院28大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础1.2.6 1.2.6 计算机的主

28、要指标计算机的主要指标v字长：字长：字长是指计算机能直接处理的二进制信息的位数。字长是指计算机能直接处理的二进制信息的位数。字长是由字长是由CPUCPU内部的寄存器、加法器和数据总线的位数决内部的寄存器、加法器和数据总线的位数决定的。字长越长，精度越高，速度越快，但价格也越高。定的。字长越长，精度越高，速度越快，但价格也越高。当前微机字长有当前微机字长有3232位、位、6464位。位。 v主频：主频：指时钟脉冲发生器在单位时间指时钟脉冲发生器在单位时间(s)(s)内发出的脉冲数。内发出的脉冲数。频率越高，计算机的处理信息的速度也越快。主频的单位频率越高，计算机的处理信息的速度也越快。主频的单位

29、是兆赫兹是兆赫兹( (MHzMHz) )。v存储容量存储容量: : ( (1)1)内存容量。指内存储器能够存储信息的总内存容量。指内存储器能够存储信息的总字节数。容量越大，运行速度越快。内存储器容量大小字节数。容量越大，运行速度越快。内存储器容量大小 ，受限于受限于CPUCPU的地址总线。的地址总线。(2)(2)外存容量。指外存储器所能容外存容量。指外存储器所能容纳的总字节数。纳的总字节数。写拍读拍读拍周期T主频主频f=1/T运算速度：运算速度：计算机系计算机系统每秒能执行的指令统每秒能执行的指令条数。单位是条条数。单位是条/秒。秒。合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学

30、院院院29大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础1.3 1.3 计算机指令的执行计算机指令的执行1.1.指令：指令：是是用来规定计算机一个基本操作的二进制代用来规定计算机一个基本操作的二进制代码码。一条指令对应着一条指令对应着CPU的一种基本操作。一种基本操作。 (如：存、如：存、取数据，加法运算等。取数据，加法运算等。)一条指令由两个部分组成：操作码和操作数。一条指令由两个部分组成：操作码和操作数。(1)操作码：操作码：操作码指明了操作的性质，操作码指明了操作的性质，如加、减等。如加、减等。(2)操作数：操作数：操作数指明了操作的对象，如两个加数操作数指明了操作的对象，如两个加数。 例如

31、一个实现例如一个实现2+32+3功能的指令序列：功能的指令序列：MOV R1MOV R1，2 ; 2 ; 将将2 2存放到存放到CPUCPU内部的寄存器内部的寄存器R1R1中中ADD R1ADD R1，3 ; 3 ; 将将R1R1的内容加上的内容加上3 3，结果，结果5 5再存放到再存放到R1R1中中HLT ; HLT ; 结束结束计算机完成某个任务的过程实际是执行一个程序计算机完成某个任务的过程实际是执行一个程序的过程，而程序是由一条条指示的过程，而程序是由一条条指示CPUCPU完成某一个基本操完成某一个基本操作的指令组成。作的指令组成。 合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机

32、机学学学院院院30大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础软件软件 = 程序程序 + 文档文档2.2.指令系统：指令系统： 指令系统是某种指令系统是某种CPUCPU能够执行的所有指能够执行的所有指令的集合，令的集合，不同不同类型的类型的CPUCPU结构其指令系统结构其指令系统也不同。也不同。3.3.程序：程序： 是计算机能够识别和执行的指令序列。是计算机能够识别和执行的指令序列。是由一连串指令按一定顺序组成的能完成某是由一连串指令按一定顺序组成的能完成某种任务的种任务的指令序列指令序列。4.4.软件：软件： 是计算机的程序、数据、方法、规则、是计算机的程序、数据、方法、规则、文档的总称。文档

33、的总称。合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院31大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础5.5.指令的执行过程指令的执行过程 冯冯. .诺依曼原理决定了计算机的工作方式是计算诺依曼原理决定了计算机的工作方式是计算机能够存储程序，并能够自动执行程序。机能够存储程序，并能够自动执行程序。 根据冯根据冯. .诺依曼的原理，计算机利用存储器存放诺依曼的原理，计算机利用存储器存放需执行的程序，中央处理器（需执行的程序，中央处理器（CPUCPU）依次从存储器中）依次从存储器中取出每一条指令，并经过分析后加以执行，直到全取出每一条指令，并经过分析后加以执行，直到全部指令执行完

34、成。这就是计算机的存储程序原理。部指令执行完成。这就是计算机的存储程序原理。 指令的执行过程分为以下几个步骤：指令的执行过程分为以下几个步骤： 取指令取指令 分析指令分析指令 执行指令执行指令 重复重复 合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院32大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础计算机自动执行程序的过程计算机自动执行程序的过程1、从内存中取出一条指令、从内存中取出一条指令2、翻译并执行这条指令、翻译并执行这条指令取出指令取出指令分析指令分析指令完成本条完成本条指令的操作指令的操作启动地址启动地址 PCPC+1 PC形成转移地址形成转移地址PC程序结束程序结束

35、停机指令非转移指令转移指令指令性质？指令性质？ 启动启动合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院33大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础指令的执行过程图例指令的执行过程图例 取指令取指令 按照按照程序计数器中程序计数器中的地址，从内的地址，从内存储器中取出存储器中取出指令，并送往指令，并送往指令寄存器。指令寄存器。 分析指令分析指令 对对指令寄存器中指令寄存器中存放的指令进存放的指令进行分析，由译行分析，由译码器对操作码码器对操作码进行译码，将进行译码，将指令的操作码指令的操作码转换成相应的转换成相应的控制电位信号控制电位信号由地址码确定由地址码确定操作数地址。

36、操作数地址。 执行指令执行指令 由由操作控制线路操作控制线路发出完成该操发出完成该操作所需要的一作所需要的一系列控制信息，系列控制信息，去完成该指令去完成该指令所要求的操作。所要求的操作。如：加法指令如：加法指令一条指令执行一条指令执行完成，程序计完成，程序计数器加数器加1 或将转或将转移地址码送入移地址码送入程序计数器，程序计数器，然后回到然后回到。3333合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院34大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础1.4 1.4 计算环境的发展计算环境的发展3434通过终端连接和使用主机，所有的软件、数据和控制都在大型机的主机通过终端连接

37、和使用主机，所有的软件、数据和控制都在大型机的主机合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院35大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础计算机发展计算机发展微型化微型化Altair 8800 计算机不再是单一的计算机器，而是一种计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。信息机器，一种个人的信息机器。合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院36大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础l2010年年11月月16日，中国国防科学技术大学研制的日，中国国防科学技术大学研制的“天河一号天河一号” 系统，在国际系统，在国际TOP

38、500组织正式发组织正式发布的第布的第36届世界超级计算机届世界超级计算机500强排行榜上，取代强排行榜上，取代美国美国“美洲虎美洲虎”超级计算机系统，排名位居世界超级计算机系统，排名位居世界第一。第一。l“天河一号天河一号A”系统，峰值速度系统，峰值速度4700万亿次，直接万亿次，直接参与参与“天河一号天河一号A”研发的科技人员有研发的科技人员有200多人，多人，平均年龄平均年龄36岁，投资为岁，投资为6亿人民币。亿人民币。 超级计算机应用：天气预报、地超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领图像处理等大量科

39、学计算的高科技领域。域。 计算机发展计算机发展巨型化巨型化运算速度可达每秒几万亿次运算的运算速度可达每秒几万亿次运算的合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院37大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础计算机发展计算机发展网络网络化化计算机技术与通信技术结计算机技术与通信技术结合的产物。合的产物。使用远程资源，共享程序使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。用户的通讯和合作。计算机网络带来的新技术：计算机网络带来的新技术： 移动互联网、物联网、大数据、云计算移动互联网、物联网、大数据、云计算合合合肥肥肥工工工业业业大大大学

40、学学计计计算算算机机机学学学院院院38大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础 移动互联网移动互联网(Mobi(Mobi leInternetleInternet, , 简称简称MI)MI)，就是将，就是将移动通信和互联网二者结合起来。移动通信和互联网二者结合起来。主要三部分组成：主要三部分组成：u智能移动终端：智能手机、平板电脑、电子书等智能移动终端：智能手机、平板电脑、电子书等u软件：操作系统、中间件、数据库和安全软件等软件：操作系统、中间件、数据库和安全软件等u应用层：休闲娱乐类、工具媒体类、商务财经类应用层：休闲娱乐类、工具媒体类、商务财经类 等不同应用与服务。等不同应用与服务。移动

41、互联网移动互联网合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院39大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础物联网物联网 “物联网就是物物相连的互联网物联网就是物物相连的互联网”，是传感网，是传感网加互联网。加互联网。 把人与人之间的互联互通扩大到人与物、物把人与人之间的互联互通扩大到人与物、物与物之间的互联互通。与物之间的互联互通。实行物理世界与信息世界实行物理世界与信息世界的融合，构成一个的融合，构成一个“无所不在的网络社会无所不在的网络社会” 。这有两层意思：这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础

42、上的延伸和扩展的网络；联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。间，进行信息交换和通信。 合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院40大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础物联网物联网 物联网的定义是通过射频识别（物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以

43、实现对物品的智能化识别、定位、息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网是通过各种传感技术（物联网是通过各种传感技术（RFID、传感器、传感器、GPS、摄像机、激光扫描器、摄像机、激光扫描器）、各种通讯手段）、各种通讯手段（有线、无线、长距、短距（有线、无线、长距、短距），将任何物体与互），将任何物体与互联网相连接，以实现远程监视、自动报警、控制、诊联网相连接，以实现远程监视、自动报警、控制、诊断和维护，进而实现断和维护，进而实现“管理、控制、营运管理、控制、营运”一体化的一体化的一种网络。一种网络。 典型应用：物流系统典型应

44、用：物流系统合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院41大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础 互联网、移动互联网、物联网产生的数互联网、移动互联网、物联网产生的数据量据量呈爆炸性发展呈爆炸性发展的趋势，的趋势，“如何收集、保如何收集、保存、维护、管理、分析、共享正在呈指数级存、维护、管理、分析、共享正在呈指数级增长的数据是增长的数据是当前当前必须面对的一个重要挑必须面对的一个重要挑战。战。” 大数据时代，研究热点从计算速度转为大数据时代，研究热点从计算速度转为大数据处理，从编程为主转变为数据处理为大数据处理，从编程为主转变为数据处理为中心。中心。大数据时代大数据

45、时代合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院42大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础合合合肥肥肥工工工业业业大大大学学学计计计算算算机机机学学学院院院43大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础云计算云计算 云是对网络、互联网的一种比喻。云是对网络、互联网的一种比喻。 它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。行流通。 云计算（云计算（Cloud Computing）是）是分布式计算分布式计算（Distributed Computing）、）、并行计算并行计算（Parallel Computing）、）、效用计算效用计算（Utility Computing）、）、网络存储网络存储（Network Storage Technologies）、）、虚拟化虚拟化（Virtualization）、）、负载均衡负载均衡（Load Balance）等传统计算机和网络技术发展融合的产物。）等传统计算机和网络技术发展融合的产物。 云计算是一种商业计算模型。它将计算任务分布云计算是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资