多媒体技术 第1章任务2熟悉计算机的发展

1、任务任务2 熟悉计算机的发展熟悉计算机的发展1.2.1 计算机的产生计算机的产生1.2.2 计算机的发展计算机的发展1.2.3 计算机的分类计算机的分类1.2.4 计算机的组成计算机的组成老式的计算工具 计算工具随着生产的发展和社会的进步，计算工具随着生产的发展和社会的进步，从简单到复杂、由低级向高级发展从简单到复杂、由低级向高级发展计算工具相继出现了如：计算工具相继出现了如：l算盘算盘l计算尺计算尺l手摇机械计算机手摇机械计算机l电动机械计算机等。电动机械计算机等。 算盘算盘 我国是最古老的计算工具我国是最古老的计算工具“算筹算筹”和和“珠珠算盘算盘”的发明地。而珠算直到今天仍被认的发明地。

2、而珠算直到今天仍被认为是一种简便而优良的计算工具。为是一种简便而优良的计算工具。 计算尺和手摇机械计算机计算尺和手摇机械计算机机械计算机机械计算机 法国数学家、哲学家帕斯卡在法国数学家、哲学家帕斯卡在1642年发年发明了一种机械计算机明了一种机械计算机 ，并在，并在1649年取得年取得专利。帕斯卡的计算机采用一种齿轮系统，专利。帕斯卡的计算机采用一种齿轮系统，其中一小轮转十个数字，下一个小轮便转其中一小轮转十个数字，下一个小轮便转动一个数字，通过齿轮系的联动，可以进动一个数字，通过齿轮系的联动，可以进行加法和减法的运算行加法和减法的运算. 图灵机图灵机 英国数学家英国数学家A.M Turing

3、于于1936年提出的一种理想年提出的一种理想的计算机器的数学模型图灵机的计算机器的数学模型图灵机(Turing machine)，现在已成为计算机科学中可计算性理论的基础。现在已成为计算机科学中可计算性理论的基础。为纪念英国数学家图灵为纪念英国数学家图灵Turing (1912-1954) 而而设立的图灵奖成为计算机界的诺贝尔奖。设立的图灵奖成为计算机界的诺贝尔奖。 世界上第一台电子数字积分计算机世界上第一台电子数字积分计算机（ENIAC） 1946年年2月，月，ENIAC诞生在美国宾夕法尼诞生在美国宾夕法尼亚大学。亚大学。l研制研制历时历时3年年造价造价48万美元万美元共用了共用了18000

4、个真空管个真空管占地占地170平方米，重达平方米，重达30吨，耗电吨，耗电140千瓦千瓦运算速度达每秒运算速度达每秒5000次加法、次加法、300次乘法运次乘法运算（据测算，人最快的运算速度每秒仅算（据测算，人最快的运算速度每秒仅5次加次加法运算）。法运算）。第一台电子数字积分计算机（第一台电子数字积分计算机（ENIAC）ENIAC的问世一的问世一下子缓解了当时下子缓解了当时极为严重的计算极为严重的计算速度大大落后于速度大大落后于实际要求的局面，实际要求的局面，解决了许多军事解决了许多军事上的难题，同时上的难题，同时也揭开了电子计也揭开了电子计算机发展和应用算机发展和应用的序幕。的序幕。计算机

5、之父计算机之父 冯冯诺依曼提出了在电子计算机中诺依曼提出了在电子计算机中存储程序存储程序和程序控制和程序控制的概念，确立了现代计算机的的概念，确立了现代计算机的基本结构，即电子计算机由基本结构，即电子计算机由运算器、控制运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备器、存储器、输入设备和输出设备5大部大部分组成，该结构一直沿用至今，所以他也分组成，该结构一直沿用至今，所以他也被誉为被誉为“计算机之父计算机之父”。计算机发展划分成四代计算机发展划分成四代 第一代（第一代（1946年年1958年）年）逻辑元件是电子管逻辑元件是电子管速度：几十几万次速度：几十几万次/秒秒内存：磁鼓，千字内存：磁鼓，千字

6、外设：磁带外设：磁带机器语言和汇编语言编写程序机器语言和汇编语言编写程序该时期计算机主要用于军事目该时期计算机主要用于军事目的和科学研究，代表机型有：的和科学研究，代表机型有：ENIAC、IBM650（小型机）、（小型机）、IBM709（大型机）（大型机）磁鼓存储器磁鼓存储器计算机发展划分成四代计算机发展划分成四代第二代（第二代（1959年年1964年）年）逻辑元件是半导体晶体管逻辑元件是半导体晶体管速度：几十万次速度：几十万次/秒秒内存：磁芯，十万字内存：磁芯，十万字外设：磁盘外设：磁盘操作系统和各种计算机高级操作系统和各种计算机高级语言语言该时期计算机主要用于数据该时期计算机主要用于数据处

7、理、自动控制等方面，代处理、自动控制等方面，代表机型有：表机型有：IBM7090、IBM7094、CDC7600等。等。电子管电子管晶体管晶体管第第2代计算机的内存：磁芯存储器代计算机的内存：磁芯存储器右图是容量为32x32(1024) bit的一块磁芯存储板放大50倍的照片 计算机发展划分成四代计算机发展划分成四代第三代（第三代（1965年年1970年）年）逻辑元件是中小规模集成电路逻辑元件是中小规模集成电路速度：几十万次几百万次速度：几十万次几百万次/秒秒内存：半导体存储器内存：半导体存储器软件：高级编程语言软件：高级编程语言高级语言数量增多，同时出现了并行处理、高级语言数量增多，同时出现

8、了并行处理、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件应用软件该时期计算机和通信密切结合，广泛地应该时期计算机和通信密切结合，广泛地应用到科学计算、数据处理、事务管理、工用到科学计算、数据处理、事务管理、工业控制等领域，代表机型有业控制等领域，代表机型有IBM360系系列、富士通列、富士通F230系列。系列。上世纪上世纪60年代的年代的 存储容量为存储容量为5MB的硬盘的硬盘 （27Kg重）重）计算机发展划分成四代计算机发展划分成四代第四代（第四代（1971年至今）年至今）大规模、超大规模集成电路大规模、超大规模集成电路速度：几百万次亿次速度：几百万次亿次

9、/秒秒内存：半导体存储器内存：半导体存储器数据库管理系统、通信软件等数据库管理系统、通信软件等该时期计算机的类型除小型、中型、大型机外，该时期计算机的类型除小型、中型、大型机外，开始向巨型机和微型两个方面发展，计算机开始开始向巨型机和微型两个方面发展，计算机开始深入到各行各业，家庭和个人也开始使用。深入到各行各业，家庭和个人也开始使用。第第14代计算机的对比代计算机的对比 代代 别别年年 代代使用的元器件使用的元器件使用的软件类型使用的软件类型主要应用领域主要应用领域第第1代代20世纪世纪40年代年代中期中期50年代年代末期末期CPU：电子管：电子管内存：内存：磁鼓磁鼓使用机器语言和汇使用机器

10、语言和汇编语言编写程序编语言编写程序科学和工程计科学和工程计算算第第2代代20世纪世纪50年代年代中、后期中、后期60年代中期年代中期CPU：晶体管：晶体管内存：内存：磁芯磁芯使用使用FORTRAN等等高级程序设计语言高级程序设计语言开始广泛应用开始广泛应用于数据处理领于数据处理领域域第第3代代20世纪世纪60年代年代中期中期70年代年代初期初期CPU：SSI，MSI内存：内存：SSI，MSI的半导体存储器的半导体存储器操作系统、数据库操作系统、数据库管理系统等开始使管理系统等开始使用用在科学计算、在科学计算、数据处理、工数据处理、工业控制等领域业控制等领域得到广泛应用得到广泛应用第第4代代2

11、0世纪世纪70年代年代中期以来中期以来CPU：LSI、VLSI内存：内存：LSI、VLSI的半导体存储器的半导体存储器软件开发工具和平软件开发工具和平台、分布式计算、台、分布式计算、网络软件等开始广网络软件等开始广泛使用泛使用深入到各行各深入到各行各业，家庭和个业，家庭和个人开始使用计人开始使用计算机算机计算机的发展计算机的发展1.广度发展广度发展个人计算机席卷全球，巨型机、大型机的需求也个人计算机席卷全球，巨型机、大型机的需求也稳步增长，巨型、大型、小型、微型机各有自己稳步增长，巨型、大型、小型、微型机各有自己的应用领域，形成了一种多极化的形势。的应用领域，形成了一种多极化的形势。l巨型计算

12、机主要应用于天文、气象、航天等尖端科学巨型计算机主要应用于天文、气象、航天等尖端科学技术领域和国防事业领域，它标志一个国家计算机技技术领域和国防事业领域，它标志一个国家计算机技术的发展水平。术的发展水平。l计算机也不断向各个领域渗透，工厂生产、商业销售、计算机也不断向各个领域渗透，工厂生产、商业销售、家庭生活、休闲娱乐中处处都有计算机的身影，人们家庭生活、休闲娱乐中处处都有计算机的身影，人们可以随时使用计算机，相互交流信息。可以随时使用计算机，相互交流信息。l未来计算机可能会成为一种最常用的日用品。未来计算机可能会成为一种最常用的日用品。计算机的发展计算机的发展2.深度发展深度发展“深深”度方

13、向发展，即向计算机智能化发展。度方向发展，即向计算机智能化发展。l计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。l智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的智能化的研究包括模式识别、图像识别、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等。专家系统、学习系统和智能机器人等。l目前，科学家已研制出多种具有人的部分智能的机器目前，科学家已研制出多种具有人的部分智能的机器人，未来这一趋势还将得到进一步发展。人，未来这一趋势还将得到进一步发展。计算机的发展计算机的发展3.高度发

14、展高度发展性能越来越高，速度越来越快，是计算机性能越来越高，速度越来越快，是计算机发展的又一大方向。发展的又一大方向。l计算机向高的方面发展不仅是芯片频率的提高，计算机向高的方面发展不仅是芯片频率的提高，而且是计算机整体性能的提高。而且是计算机整体性能的提高。l一个计算机中不只用一个处理器，而是用几百一个计算机中不只用一个处理器，而是用几百个几千个处理器，这就是所谓并行处理。个几千个处理器，这就是所谓并行处理。计算机的发展大大超出人们预料计算机的发展大大超出人们预料由于集成电路技术的发展和微处理器的出现，由于集成电路技术的发展和微处理器的出现，计算机发展速度之快，大大超出人们的预料：计算机发展

15、速度之快，大大超出人们的预料：l性能不断提高性能不断提高l体积不断变小体积不断变小l功耗不断降低功耗不断降低l价格越来越便宜价格越来越便宜l软件越来越丰富软件越来越丰富l使用越来越容易使用越来越容易l应用领域越来越普遍应用领域越来越普遍l计算机数量不断增加计算机数量不断增加 上述趋势不仅仍在继续，且节上述趋势不仅仍在继续，且节奏进一步加快奏进一步加快 已不再沿用已不再沿用“第第x x代计算机代计算机”的的说法。说法。 正在研究开发智能化的计算机正在研究开发智能化的计算机系统，它以知识处理为核心，可系统，它以知识处理为核心，可以模拟或部分替代人的智能活动，以模拟或部分替代人的智能活动，具有自然的

16、人机通信能力具有自然的人机通信能力 发展带来的问题发展带来的问题 复杂性：复杂性：l一个芯片的晶体管有上亿甚至几十亿个，这个数目已和大脑一个芯片的晶体管有上亿甚至几十亿个，这个数目已和大脑里的神经元的数目一样多，如何保证这样一个复杂的系统能里的神经元的数目一样多，如何保证这样一个复杂的系统能够正常的工作而不出现错误，这已不止是一般的测量能够解够正常的工作而不出现错误，这已不止是一般的测量能够解决的问题了。决的问题了。功耗：功耗：l功耗越大，放热越多。现在一个芯片可能放热一两百瓦，还功耗越大，放热越多。现在一个芯片可能放热一两百瓦，还可以用风扇来散热，但再翻一翻几百瓦，相当于一个电炉了，可以用风

17、扇来散热，但再翻一翻几百瓦，相当于一个电炉了，这时的散热就十分困难了。所以，如何在提高性能的同时不这时的散热就十分困难了。所以，如何在提高性能的同时不增大功耗甚至减小功耗是当前计算机科学发展的重大问题。增大功耗甚至减小功耗是当前计算机科学发展的重大问题。人们提出了一些未来计算机的设想，比如量子计算机、神人们提出了一些未来计算机的设想，比如量子计算机、神经网络计算机、生物计算机、光子计算机等，这些都将是经网络计算机、生物计算机、光子计算机等，这些都将是计算机科学发展的重大课题。计算机科学发展的重大课题。未来可能的新型计算机未来可能的新型计算机量子计算机量子计算机：建立在量子力学基础上，可以同时使

18、用多个不建立在量子力学基础上，可以同时使用多个不同的量子态来处理和存储信息同的量子态来处理和存储信息 光学计算机光学计算机：以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬：以光子代替电子，光互连代替导线互连，光硬件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。件代替计算机中的电子硬件，光运算代替电运算。 生物计算机生物计算机：蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过：蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统程。计算机的转换开关由酶来充当，而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。预计本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。预计1010

19、2020年年后，后，DNADNA计算机将进入实用阶段计算机将进入实用阶段 这些技术现在还都不成熟，与实际应用有很大差距，但可以这些技术现在还都不成熟，与实际应用有很大差距，但可以预计这些技术的发展必将使计算机的前景更加美好预计这些技术的发展必将使计算机的前景更加美好 光计算机和生物计算机光计算机和生物计算机奥林巴斯光学工业公司开发出的生物计算机奥林巴斯光学工业公司开发出的生物计算机 英国女王大学的英国女王大学的Anatoly Zayats教授教授他是他是光计算机光计算机项目的负责人项目的负责人 计算机的分类计算机的分类 按处理信号分类：电子模拟计算机按处理信号分类：电子模拟计算机 电子数字计算

20、机电子数字计算机按用途分类：按用途分类： 专用计算机专用计算机 通用计算机通用计算机按计算机字长分类：按计算机字长分类：8位机位机 16位机位机 32位机位机 64 位机及更高位机器。位机及更高位机器。计算机的分类计算机的分类按运算速度分类：按运算速度分类：l巨型机巨型机l大型机大型机l小型机小型机l工作站工作站l微型计算机。微型计算机。巨型机巨型机 巨型机有极高的速度、极大的存储容量。巨型机有极高的速度、极大的存储容量。用于国防尖端技术、空间技术、大范围长期性天用于国防尖端技术、空间技术、大范围长期性天气预报、石油勘探等方面。气预报、石油勘探等方面。运算速度可达每秒百亿次。运算速度可达每秒百

21、亿次。这类计算机在技术上朝两个方向发展：这类计算机在技术上朝两个方向发展：l一是开发高性能器件，特别是缩短时钟周期，提高单一是开发高性能器件，特别是缩短时钟周期，提高单机性能。机性能。l二是采用多处理器结构，构成超并行计算机，通常由二是采用多处理器结构，构成超并行计算机，通常由100台以上的处理器组成超并行巨型计算机系统，它台以上的处理器组成超并行巨型计算机系统，它们同时解算一个课题，来达到高速运算的目的。们同时解算一个课题，来达到高速运算的目的。神威巨型计算机神威巨型计算机巨型计算机巨型计算机IBM Blue Gene/L supercomputer Cray 巨型计算机巨型计算机银河巨型计

22、算机银河巨型计算机2009年全球第年全球第5名名天河天河1号号A巨型计算机巨型计算机“天河1号A”峰值性能4700万亿次、持续速度 2566万亿次，有14000个通用处理器和上万个图形加速处理器;内存总容量98TB，磁盘总容量2PB，安装在天津国家超级计算中心 2010.11.17国际超级计算机国际超级计算机TOP500组织正式发布第组织正式发布第36届世界超级计算机届世界超级计算机500强排名中，中国强排名中，中国 “天河一号天河一号”和和“曙光星云曙光星云”分别位列第分别位列第1和第和第3名名 天河天河1号号A (TH-1A )巨型计算机巨型计算机140个机柜，在个机柜，在700平方米的机

23、房内整整齐齐排成平方米的机房内整整齐齐排成13排排,每小时耗电每小时耗电4040度度部分采用了自主研制的飞腾部分采用了自主研制的飞腾-1000中央处理器中央处理器,运行自主研制的麒麟操作系统运行自主研制的麒麟操作系统 大型机大型机 具有很强的综合处理能力和很大的性能覆具有很强的综合处理能力和很大的性能覆盖面。盖面。在一台大型机中可以使用几十台微机或微在一台大型机中可以使用几十台微机或微机芯片，用以完成特定的操作。机芯片，用以完成特定的操作。可同时支持上万个用户，可支持几十个大可同时支持上万个用户，可支持几十个大型数据库。型数据库。主要应用在政府部门、银行、大公司、大主要应用在政府部门、银行、大

24、公司、大企业等。企业等。 小型机小型机 小型机的机器规模小、结构简单、设计试小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短，便于及时采用先进工艺技术，制周期短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本低，易于操作维护。软件开发成本低，易于操作维护。已广泛应用于工业自动控制、大型分析仪已广泛应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等，也可以作为大型与巨型计算机系统构等，也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机。的辅助计算机。工作站工作站 工作站是一种新型计算机系统，是微型化工作站是一种新型计算机系统，是微型化的高性能计算机的高性能计算

25、机综合了微型机和大型机的优点，即具有速综合了微型机和大型机的优点，即具有速度快、内存容量大、易联网、适于复杂的度快、内存容量大、易联网、适于复杂的科学计算机等大型计算机的特点，又具有科学计算机等大型计算机的特点，又具有独立处理、小巧灵活、使用方便、价格便独立处理、小巧灵活、使用方便、价格便宜等优点宜等优点应用领域十分广阔。应用领域十分广阔。微型计算机微型计算机 微型计算机又称微型计算机又称PC机（机（Personal Computer），简称微机，微型机技术在近年），简称微机，微型机技术在近年内发展速度迅猛，平均每内发展速度迅猛，平均每23个月就有新产品个月就有新产品出现，出现，12年产品就更

26、新换代一次。年产品就更新换代一次。平均每两年芯片的集成度可提高一倍，性能提高平均每两年芯片的集成度可提高一倍，性能提高一倍，价格降低一半。目前还有加快的趋势。一倍，价格降低一半。目前还有加快的趋势。微型机已经应用于办公自动化、数据库管理、图微型机已经应用于办公自动化、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统，多媒体技术等领像识别、语音识别、专家系统，多媒体技术等领域，并且开始成为城镇家庭的一种常规电器。域，并且开始成为城镇家庭的一种常规电器。关于关于“个人计算机个人计算机”台式个人计算机台式个人计算机(卧式卧式)台式个人计算机台式个人计算机(立式立式)便携式便携式(笔记本笔记本)个人计算机个人

27、计算机iMac 一体机一体机 Sony 一体机一体机 个人计算设备走向多元化个人计算设备走向多元化eBook（电子书）（电子书）Tablet PC（平板式电脑）（平板式电脑） 智能手机智能手机iPhone 4S Apple的的iPad平板电脑平板电脑Height: 9.56 inches (242.8 mm) Width: 7.47 inches (189.7 mm) Depth: 0.5 inch (13.4 mm) Weight: 1.5 pounds (0.68 kg) Wi-Fi model; 1.6 pounds (0.73 kg) Wi-Fi + 3G model 9.7-inch

28、 液晶显示器，带多点触摸功能，液晶显示器，带多点触摸功能，分辨率：分辨率：1024x768 第第2代代iPad平板电脑平板电脑16GB32GB64GBWi-Fi$499$599$699Wi-Fi + 3G$629$729$829采用双核 CPU芯片，增加了双摄像头 陀螺仪、加速感应器、指南针相互配合，游戏操控更方便 厚度比之前薄了 33%，重量减轻了 15% 第第3代代iPad平板电脑平板电脑iPad3平板电脑的趋势平板电脑的趋势三星三星Galaxy 联想乐联想乐Pad华硕华硕EeePad摩托罗拉摩托罗拉Xoom 宏基宏基 Iconia Tab 万利达万利达Zpad T8 GartnerGar

29、tner报告指出，报告指出，20102010年年全球全球总共卖出了总共卖出了17601760万台平板电脑，其中主要是万台平板电脑，其中主要是苹果的苹果的iPadiPad，销售价格平均为每台，销售价格平均为每台543543美元。美元。GartnerGartner预测，预测，20112011年全球平板电脑销售数量将达到年全球平板电脑销售数量将达到69506950万台，平均售价则万台，平均售价则为为423423美元。美元。GartnerGartner表示，平板电脑平均售价将持续走跌，在表示，平板电脑平均售价将持续走跌，在20132013年达到年达到300300美元，美元，20152015年则降到年则

30、降到263263美元，届时卖出的数量将达到美元，届时卖出的数量将达到2 2亿亿95009500万台。万台。厦门厦门35Pad嵌入式计算机嵌入式计算机 嵌入式技术就是嵌入式技术就是专用专用计算机技术，专用，是指针对某个计算机技术，专用，是指针对某个特定的应用，如针对网络、针对通信、针对音频、针对视特定的应用，如针对网络、针对通信、针对音频、针对视频，针对工业控制等，从学术的角度，嵌入式系统是以应频，针对工业控制等，从学术的角度，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可用于应用系统对功能、可 靠性、成

31、本、体积、功耗有严靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统，它一般由嵌入式微处理器、外格要求的专用计算机系统，它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。部分组成。嵌入式系统促使计算机的形态和性能更加小型化嵌入式系统促使计算机的形态和性能更加小型化,多功能多功能,低功耗。嵌入式系统使计算机由以往的诺曼尼结构发展成低功耗。嵌入式系统使计算机由以往的诺曼尼结构发展成为多处理器并行计算为多处理器并行计算,大大提高运行效率及稳定性。嵌入大大提高运行效率及稳定性。嵌入式系统已成为计算机技术的一个主要分支，

32、它的发展已成式系统已成为计算机技术的一个主要分支，它的发展已成为当今计算机技术发展的一个重要标志。为当今计算机技术发展的一个重要标志。 计算机系统计算机系统 计算机系统由硬件系统和软件系统所组成计算机系统由硬件系统和软件系统所组成 l硬件：硬件：计算机系统中一切看得见、摸得着的有固定物理计算机系统中一切看得见、摸得着的有固定物理形式的部件，是计算机工作的物质基础形式的部件，是计算机工作的物质基础l软件系统：软件系统：是在计算机中执行某种操作任务的程序、数据及是在计算机中执行某种操作任务的程序、数据及文档的集合，是计算机的灵魂文档的集合，是计算机的灵魂l系统软件系统软件l应用软件应用软件 台式台

33、式PC的物理组成的物理组成台式机台式台式PC主机主机外部设备外部设备机箱、电源机箱、电源主板主板CPU内存条内存条显示卡显示卡芯片组芯片组BIOS ROMCMOSPCI插槽插槽(I/O总线总线)网卡网卡输入设备输入设备外存储器外存储器键盘键盘鼠标器鼠标器麦克风麦克风摄像头摄像头输出设备输出设备U盘、移动硬盘盘、移动硬盘显示器显示器打印机打印机音箱音箱/耳机耳机声卡声卡插头和插座插头和插座(I/O接口接口)硬盘、软驱硬盘、软驱光盘驱动器光盘驱动器计算机硬件计算机硬件 计算机硬件在逻辑上主要有以下部件组成：计算机硬件在逻辑上主要有以下部件组成：l中央处理器（简称中央处理器（简称“CPU”）l内部存

34、储器（简称内部存储器（简称“内存内存”）l外部存储设备（简称外部存储设备（简称“外存外存”）l输入设备输入设备l输出设备（简称输出设备（简称“I/O设备设备”）这些部件通过总线相互连接。这些部件通过总线相互连接。每一种外部存储设备、输入设备和输出设备又包括设备自每一种外部存储设备、输入设备和输出设备又包括设备自身和设备控制器两部分，设备和设备控制器通过输入、输身和设备控制器两部分，设备和设备控制器通过输入、输出接口（简称出接口（简称“I/O接口接口”）相互连接。）相互连接。通常称通常称CPU、内存和总线为主机，称外存和、内存和总线为主机，称外存和I/O设备为设备为外部设备（简称外部设备（简称“

35、外设外设”）。）。处理器处理器 处理器：能解释和执行指令以实现运行程序完成数据处理任处理器：能解释和执行指令以实现运行程序完成数据处理任务的部件，负责对数据进行算术和逻辑运算及对程序所规定务的部件，负责对数据进行算术和逻辑运算及对程序所规定的指令进行分析，控制并协调输入、输出操作或对内存的访的指令进行分析，控制并协调输入、输出操作或对内存的访问。问。处理器能高速执行指令完成二进制数据的算术、逻辑运算和处理器能高速执行指令完成二进制数据的算术、逻辑运算和数据传送等操作，它的结构很复杂。数据传送等操作，它的结构很复杂。一台计算机中往往有多个处理器，它们各有其不同的任务，一台计算机中往往有多个处理器

36、，它们各有其不同的任务，有的用于绘图，有的用于通信。有的用于绘图，有的用于通信。Intel 4004 chipIntel 8080 chip中央处理器中央处理器承担系统软件和应用软件运行任务的处理承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为器称为“中央处理器中央处理器”（CPU），它是任），它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。何一台计算机必不可少的核心组成部件。大多数计算机只包含一个大多数计算机只包含一个CPU。为了提高。为了提高处理速度，计算机也可以包含处理速度，计算机也可以包含2个、个、4个、个、8个甚至几百个、几千个个甚至几百个、几千个CPU。使用多个使用多个CPU实现超高速计算的技

37、术称为实现超高速计算的技术称为“并行处理并行处理”，采用这种技术的计算机系，采用这种技术的计算机系统称为统称为“多处理器系统多处理器系统”存储器存储器中央中央处理器处理器存储数据存储数据和指令和指令执行指令执行指令处理数据处理数据指令，数据指令，数据处理结果处理结果CPU的任务的任务CPU的主要任务是执行指令，它按指令的主要任务是执行指令，它按指令的规定对数据进行操作的规定对数据进行操作内存储器内存储器 内存储器主要用来存放计算机正在使用的程序和内存储器主要用来存放计算机正在使用的程序和数据，又称主存储器。存储容量的单位：数据，又称主存储器。存储容量的单位： 位（位（Bit） 字节（字节（By

38、te） 千字节（千字节（KB） 兆字节（兆字节（MB） 吉字节（吉字节（GB）其中：其中：1 B = 8 Bit； 1 KB = 1024 B； 1 MB = 1024 KB； 1 GB = 1024 MB内存储器中常用的两类存储器器件为：内存储器中常用的两类存储器器件为：l随机存储器（随机存储器（RAM）：既可读又可写，使用方便灵活。）：既可读又可写，使用方便灵活。缺点切断电源缺点切断电源RAM的信息丢失。的信息丢失。l只读存储器（只读存储器（ROM）：只能读不可写，其优点是切断）：只能读不可写，其优点是切断电源后电源后ROM的信息保持不变。又称为非易失性存储器。的信息保持不变。又称为非易失性存储器。外存储器外存储器 外存储器主要用来存放用户所使用的所有程序和外存储器主要用来存放用户所使用的所有程序和数据，是可较长时间保存信息的部件。数据，是可较长时间保存信息的部件。内存和外存的区别在于能否被中央处理器（内存和外存的区别在于能否被中央处理器（CPU）直接访问。直接访问。CPU不能直接执行外存中的程序数据，但可以直不能直接执行外存中的程序数据，但可以直接执行内存中的程序数据。接执行内存中的程序数据。l内存容量小，外存容量大；内存容量小，外存容量大；l每存储单元内存价格高，外存价格低；每