第1章 计算机系统基础

1、掌握掌握熟练操作熟练操作理解理解了解了解硬件系统的总线结构图;微机系统五大组成部分及功能;计算机的主要性能指标语言的概念，系统软件、应用软件的概念，操作系统、汇编程序、编译程序和解释程序的功能 5000 5000次加法次加法/ /秒秒 体重体重3030吨吨 占地占地170m170m2 2 18800 18800只电子管只电子管 15001500个继电器个继电器 功率功率150KW150KW 字长字长1212位位ENIAC第一代第一代（19461953）电子管电子管5千千4万万(次次/秒秒)第二代第二代（19541963）晶体管晶体管几十万几十万百万百万(次次/秒秒)第四代第四代（1971）大大

2、/超大规模集成电路超大规模集成电路几亿几亿几百几百亿亿(次次/秒秒)第三代第三代（19641970）中小集成电路中小集成电路几千万几千万几百亿几百亿(次次/秒秒) n。“天河一号”为我国首台千万亿次超级计算机。“天河一号”超级计算机使用中国芯片 1206万亿次每秒，这个速度意味着，如果用“天河一号”计算一秒，则相当于全国13亿人连续计算88年。n如果用“天河一号”计算一天，一台当前主流微机得算160年n。“天河一号天河一号”的的存储量，则相当于4个国家图书馆藏书量之和。 2010年，国防科学技术大学在“天河一号”的基础上，对加速节点进行了扩充与升级，新的“天河一号A”系统已经完成了安装部署，其

3、实测运算能力从上一代的每秒563.1万亿次倍增至2507万亿次。 2010年11月14日，国际TOP500组织在网站上公布了最新全球超级计算机前500强排行榜，中国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”雄居第一。 日本理化学研究所与富士通共同研发中的超级计算机“京”以每秒8612万亿次的运算速度在2011年全球超级计算机500强排名中位列第一。 “京京” 采用了采用了68544颗颗SPARC64 VIIIfx处理器，主频处理器，主频2.0GHz，每颗八个，每颗八个核心，总计核心，总计548352个个核心，几乎是其它超核心，几乎是其它超级计算机的两倍，而级计算机的两倍，而且不同于且不同于中国天河

4、一中国天河一号号A，它没有采用，它没有采用GPU加速。加速。晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾4420,000,0002,3000.18微米芯片微米芯片0.13微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片晶晶体体管管数数单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百万条百万条/每秒每秒每每1818个月芯片能力增长一倍个月芯片能力增长一倍。计算机类型超级计算机： 如世界超级计算机500强大型集群计算机：如浪潮天梭TS10000大型服务器等： 如IBM公司eServer z990PC： 如Pentium 4桌面微机苹果机： 如苹果Power PC G5笔计本： 如迅驰2代笔记本PC服务器：如HP ProLi

5、ant ML150 G2平板机： 如东芝dynabookR10掌上电脑： 如惠普iPAQ h6315 Pocket PC工业控制PC：如西门子SIMATIC IL43工控机 单片机： 如80C51系列单片机POS机： 如电子收款机系统ATM机： 如自动柜员机其他控制： 测量、管理、应用系统 微微 处处 理理 器器 CPUCPU 主存储器主存储器外存接口外存接口I/O接口接口其他其他I/OI/O口口各种外设各种外设键盘键盘、显显示器等示器等软软、硬盘硬盘驱动器驱动器地址总线数据数据总线总线控制总线IBM PC/XTIBM PC/XT采用采用ISAISA系统总线结构系统总线结构，将所有设备挂接在一

6、条，将所有设备挂接在一条ISAISA总线上。总线上。优点：设计简单优点：设计简单 缺点：易造成系统瓶颈缺点：易造成系统瓶颈 400MHz 带宽 3.2GB/s 系统总线 存储器接口 DMA 33/66/100 IDE 接口 133MB/s PCI 总线 CPU Pentium 4 I82850 芯片 （北桥芯片） Dual Channel RDRAM 带宽 3.2GB/s AGP 4X 1GB/s LAN ICH2 I82801BA （南桥芯片） USB 6 Channel Audio CMOS RAM/BIOS 运算器运算器 (ALU) 中央处理器中央处理器 (CPU) 主机主机 控制器控制

7、器 (TRU) 内部存储器内部存储器 (RAM、 ROM ) 硬件硬件 外部存储器外部存储器 硬盘、软盘、光盘硬盘、软盘、光盘 ) 系统系统 输入设备输入设备键盘、鼠标、扫描仪键盘、鼠标、扫描仪) 外部设备外部设备- 输出设备输出设备显示器、打印机、绘图仪显示器、打印机、绘图仪) 计算机系统计算机系统 - 其它设备其它设备电源等电源等 操作系统操作系统(DOS、 Windows、 UNIX) 系统软系统软件件 编译系统编译系统 软件软件 数据库管理系统数据库管理系统 系统系统 系统服务系统服务程序程序 应用软件应用软件 专用应用软件专用应用软件 通用应用软件通用应用软件 ()()LGA封装的封

8、装的Pentium 4 CPU芯片外观形状芯片外观形状 Pentium 4CPU 内部结构内部结构 主要区别：主频和缓存主要区别：主频和缓存缩水了！缩水了！推荐品牌推荐品牌:华硕、微星、技嘉华硕、微星、技嘉CPU插座插座PCI Express插槽插槽PCI 插槽插槽内存条插糟内存条插糟北桥芯片北桥芯片决定主板性能的决定主板性能的指标有：芯片组指标有：芯片组、总线结构、扩、总线结构、扩展槽展槽南桥芯片南桥芯片 随机存储器 RAM存储器内内存存/ /主存储器主存储器 光盘存储器外存外存/ /辅辅助存储器助存储器 磁盘存储器：硬盘、软盘只读存储器 ROM静态随机存储器SRAM动态随机存储器DRAM优

9、盘推荐品牌：金士顿、威刚、三星、现代推荐品牌：金士顿、威刚、三星、现代内存条内存条硬盘片硬盘片读写读写 磁头磁头柱柱 面面 磁磁 道道 扇扇 区区磁盘总容量磁盘总容量= = 磁盘数磁盘数x x扇区数扇区数x x磁面数磁面数x x扇区字节数扇区字节数 n速度速度n容量容量慢慢快快大大小小n各种存储器特点比较各种存储器特点比较主机与外设之间的数据交换的输入输出接口。分类：串口，分类：串口，RS232RS232；并口；并口， LPTLPT接口接口输入设备输入设备输出设备输出设备 字长字长：计算机一次可并行处理的二进制数码的位数 （分32位、64位等几种字长） 主（内）存贮器的容量主（内）存贮器的容量：128MB/256MB/512MB/1GB等 运算速度（或时钟频率）运算速度（或时钟频率）MIPSMIPS（每秒百万条指令）（每秒百万条指令） 主频，即主时钟频率。 80486：33MHZ66MHZ之间 Pentium 4：2.4GHZ 频率越高，速度越快。 外部设备配置外部设备配置n性能指标性