第,1,章 計(jì)算機(jī)概述,單擊此處編輯母版文本樣式,*,第,1,章 計(jì)算機(jī)概述,計(jì)算機(jī)的類型,微型計(jì)算機(jī),中、大型計(jì)算機(jī),巨型計(jì)算機(jī),微處理器,計(jì)算機(jī)的性能與發(fā)展趨勢,基本技術(shù)指標(biāo),微型化、巨型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,摩爾定律,計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),馮,諾依曼模型,計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu),1.1,計(jì)算機(jī)類型,微型計(jì)算機(jī),普及使用的通用計(jì)算機(jī)，包括桌面計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、掌上計(jì)算機(jī),特點(diǎn)：廉價(jià)、網(wǎng)絡(luò),/,多媒體、人性化,中、大型計(jì)算機(jī),用于大型企業(yè)、事業(yè)單位，研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、金融機(jī)構(gòu)作為集中計(jì)算和信息處理的計(jì)算機(jī),特點(diǎn)：高速度、高可靠性、大容量,巨型計(jì)算機(jī),用于尖端科學(xué)技術(shù)研究、國家機(jī)構(gòu)、軍事,特點(diǎn)：超高速度,微處理器,作為其他設(shè)備的控制中心,體積小、低功耗、專用化,1.1,計(jì)算機(jī)類型,微型計(jì)算機(jī),微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),體積桌面化,掌上化,通用化，滿足多種使用要求,操作簡單化，用戶平民化，維護(hù)簡單化,價(jià)格低廉化,多媒體化,網(wǎng)絡(luò)化,1.1,計(jì)算機(jī)類型,中大型計(jì)算機(jī),中大型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),結(jié)構(gòu)：,為多個(gè)機(jī)柜，主機(jī)系統(tǒng)、硬盤機(jī)、磁帶機(jī)、打印機(jī)、通信處理機(jī)等。,性能：,一般具備高速處理能力，大容量內(nèi)存和外存儲系統(tǒng)。大容量的存儲系統(tǒng)可能要求磁盤陣列。,可靠性：,要求連續(xù)運(yùn)行不能停機(jī)，在要求可靠性很高的場合要有（異地）雙（多）主機(jī)熱備份。定時(shí)數(shù)據(jù)備份。,聯(lián)網(wǎng)：,一般要求具備快速,的網(wǎng)絡(luò)、通道處理能力。,1.1,計(jì)算機(jī)類型,巨型計(jì)算機(jī),1.1.3,巨型計(jì)算機(jī),超高速度，目前的水平是每秒上百萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算,(FLOPS,：,Floating point number Operations Per Second),結(jié)構(gòu)上為多處理器結(jié)構(gòu)：單指令多數(shù)據(jù)流,(SIMD),機(jī)，并行向量處理機(jī),(PVP),，對稱多處理機(jī),(SMP),，大規(guī)模并行處理機(jī),(MPP),，工作站群,(COW),，以及分布共享存儲器,(DSM),多處理機(jī)。,主要應(yīng)用領(lǐng)域是仿真（如氣象預(yù)測）、實(shí)時(shí)控制（如飛行器控制）、模式識別、密碼運(yùn)算、基因工程等。,目前世界上最快的巨型計(jì)算機(jī)：,IBM,的藍(lán)色基因,/L,，每秒,367,萬億次，,65536,個(gè),PowerPC,處理器,1.1,計(jì)算機(jī)類型,微處理器,1.1.4,微處理器,微型化的、計(jì)算機(jī)化的控制部件，通過指令的執(zhí)行完成設(shè)備的控制或信號處理。,功能上類似計(jì)算機(jī)的核心部分，加上簡單化、專用化的接口。包括,CPU,、存儲器以及必須的外圍接口。,單片機(jī),在一塊芯片中集成了,CPU,、存儲器、定時(shí)器、外部接口單元等，可以通過編程完成很多系統(tǒng)的控制功能的集成電路器件。,微處理器包括針對不同應(yīng)用的多種類型，包括面向控制的（主要是單片機(jī)），面向信號處理的（數(shù)字信號處理器），也有可以構(gòu)成通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的。,1.2,計(jì)算機(jī)的性能與發(fā)展趨勢,性能,1.2.1,計(jì)算機(jī)的容量與速度,計(jì)算機(jī)速度的度量單位一般是,MIPS,（,Million Instruction Per Second,），但,MIPS,和指令復(fù)雜度沒有關(guān)系，為了描述浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算速度，另一個(gè)指標(biāo)是,FLOPS(FLOPS,：,Floating point number Operations Per Second),影響計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的主要因素,CPU,時(shí)鐘頻率,指令系統(tǒng),CPU,的構(gòu)造技術(shù)，流水線、,Cache,、超標(biāo)量、超線程等,多,CPU,并行技術(shù),存儲器速度,1.2,計(jì)算機(jī)的性能與發(fā)展趨勢,性能,計(jì)算機(jī)的存儲容量,以二進(jìn)制位為最小存儲單位（,bit,）以字節(jié)為最小訪問單位（,Byte,），,8,位構(gòu)成一個(gè)字節(jié),1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB,內(nèi)存和外存,內(nèi)部存儲器,由半導(dǎo)體器件構(gòu)成易失性存儲器,運(yùn)行期間的臨時(shí)存儲器,外部存儲器,由磁性存儲器和光存儲器構(gòu)成非易失性存儲器,永久性存儲器,1.2,計(jì)算機(jī)的性能與發(fā)展趨勢,發(fā)展趨勢,微型化和巨型化,微型化,滿足更廣泛的應(yīng)用，更高的集成度和更低的功耗使得計(jì)算機(jī)進(jìn)一步微型化。巨型化,實(shí)現(xiàn)更高速度的運(yùn)算能力,智能化,使計(jì)算機(jī)具備學(xué)習(xí)、推理、判斷的能力，實(shí)現(xiàn)自然語言能力和視覺能力，讓計(jì)算機(jī)來模擬人的感覺、行為、思維過程的機(jī)理。,網(wǎng)絡(luò)化,多種接入方式,在目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)比較普及的情況下，逐步普及無線接入方式（無線公網(wǎng)或無線局域網(wǎng)）主干通信實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一,整合計(jì)算機(jī)網(wǎng)、電信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包交換。,1.2,計(jì)算機(jī)的性能與發(fā)展趨勢,摩爾定律,Intel,公司的創(chuàng)辦人之一摩爾發(fā)現(xiàn)了一個(gè)具有歷史意義的現(xiàn)象：“在相等面積,(,制作成本,),的晶片上集成的晶體管數(shù)量以每,18,個(gè)月增加一倍的趨勢增加，執(zhí)行性能的提升大體也符合這個(gè)趨勢?！边@就是著名的摩爾定律。,1.3,計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),馮,諾依曼模型,什么是計(jì)算機(jī)？,以美籍匈牙利數(shù)學(xué)家,約翰,馮,諾依曼,（,1903-1957,，電子計(jì)算機(jī)之父,）,為首的研制小組提出了,“,存儲程序控制,”,的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),(,即諾依曼機(jī)），奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)。,馮,諾依曼模型的主要思想,計(jì)算機(jī)（指硬件）由五大基本部件組成,運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備；,計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來表示指令和數(shù)據(jù)；,將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，然后再執(zhí)行程序。,1.3,計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)的模塊結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件和軟件,計(jì)算機(jī)硬件包括主機(jī)和外部設(shè)備,計(jì)算機(jī)主機(jī)包括,CPU,和存儲器,1.3,計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),PC,機(jī)的模塊結(jié)構(gòu),早期的,PC,機(jī)的模塊結(jié)構(gòu),存儲器,CPU,硬盤接口,軟驅(qū)接口,硬盤,軟盤驅(qū)動(dòng)器,通信接口,光盤驅(qū)動(dòng)器,串行接口,并行接口,電源,220VAC,+12/-12 +5/-5,專用,接口,鍵盤,揚(yáng)聲器,顯示卡,聲卡,顯示器,音箱,總線插槽,打印機(jī),調(diào)制解調(diào)器,掃描儀,網(wǎng)卡,局域網(wǎng),鼠標(biāo)器,USB,總線,微型,機(jī)主,機(jī)板,微型,機(jī)主,機(jī)箱,1.3,計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),PC,機(jī)的模塊結(jié)構(gòu),現(xiàn)在的,PC,機(jī)模塊結(jié)構(gòu),1.3,計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu),PC,機(jī)的模塊結(jié)構(gòu),