计算机接口原理第一章-概论

1、 本课程包括计算机组成原理计算机组成原理和操作系统操作系统两大部分，通过本课程的学习，使大家了解计算机系统计算机系统的组成、原理和内部运行机制的组成、原理和内部运行机制，使用汇编语言汇编语言编程，准确理解和掌握操作系统操作系统如何管理和控制计算机系统软、硬件资源等，熟悉地球物理中广泛使用的Unix和和Linux操作系统操作系统，培养良好的程序设计思维和使用计算机的能力，为将来的地球物理软件的研制与应用奠定基础。课程的学习目的p 计算机系统概述p 数制与码制 p 计算机主机的工作原理p 8086指令系统和汇编语言程序设计p 计算机外围设备简介p 操作系统的基本原理课程的主要内容 周佩玲，16位微

2、型计算机原理接口及其应用，中国科学技术大学出版社，2002 蒋本珊，电子计算机组成原理（第三版），北京理工大学出版社，2004 白中荣，计算机组成原理，科学出版社，2005 汤子瀛，计算机操作系统，西安电子科技大学出版社，2002 程丽芳，操作系统原理教程，电子工业出版社， 2004 张军华等，计算机原理与操作系统学习指导书，2012主要参考书n 工程类课程 重视练习 经验很重要 不要钻牛角尖 授课内容有侧重注意事项n 考查方式 闭卷考试 卷面成绩70，平时成绩30（作业和上机） 作业和上机的重要性，平时成绩对最终成绩的 影响注意事项第一章 概 论第一章 概 论p 计算机发展简史p 计算机的基

3、本结构和组成p 计算机的主要性能指标p 计算机的发展趋势计算机（Computer）： 计算机是一种以电子器件为基础的，不需人的直接干预，能够对各种数字化信息，进行算术和逻辑运算的快速工具。计算机发展简史 19441945年间，美籍匈牙利科学家在第一台现代计算机尚未问世时注意到其弱点，并提出一个新机型EDVAC的设计方案，其中提到了两个设想：采用二进制和“存储程序”。这两个设想对于现代计算机至关重要，也使冯诺伊曼成为“现代电子计算机之父”，冯诺伊曼机体系延续至今。计算机发展中的关键人物n 现代电子计算机之父1 1. .科学计算科学计算 在大型的系统工程中，往往需要大量的计算。比如天气在大型的系统

4、工程中，往往需要大量的计算。比如天气预报：全国甚至全世界各个地域的温度、湿度、各个不同高预报：全国甚至全世界各个地域的温度、湿度、各个不同高度的大气数据、地域地理数据，反正是惊人的数据量集中到度的大气数据、地域地理数据，反正是惊人的数据量集中到大型计算中心，进行大规模的数据运算，得出今后不同时期大型计算中心，进行大规模的数据运算，得出今后不同时期的天气概率。的天气概率。2 2. .过程控制过程控制 这里往往用在生产、军事领域。这样的计算机实时采集这里往往用在生产、军事领域。这样的计算机实时采集外界的数据，并且尽量快的加以处理，用事先定义好的应对外界的数据，并且尽量快的加以处理，用事先定义好的应

5、对方式加以响应和控制相关部件。比如化工生产当中的各个管方式加以响应和控制相关部件。比如化工生产当中的各个管道的压力温度流量必须在一定的范围内，这是各个探头实时道的压力温度流量必须在一定的范围内，这是各个探头实时采集以上数据，发现不对时立刻控制相关阀门加以处理。采集以上数据，发现不对时立刻控制相关阀门加以处理。计算机的主要应用领域3 3. .信息处理信息处理 计算机不仅能处理数值数据和字符信息，还能处理图形、计算机不仅能处理数值数据和字符信息，还能处理图形、图象、声音、动画等各种信息。在业务处理、情报处理、办公图象、声音、动画等各种信息。在业务处理、情报处理、办公自动化、管理和决策方面，计算机都

6、得到了广泛的应用，如管自动化、管理和决策方面，计算机都得到了广泛的应用，如管理信息系统（理信息系统（MISMIS），决策支持系统（），决策支持系统（DSSDSS）等。）等。4 4. .计算机辅助设计、辅助制造和辅助教学计算机辅助设计、辅助制造和辅助教学 计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD），计算机辅助制造（），计算机辅助制造（CAMCAM），计），计算机辅助教学（算机辅助教学（CAICAI），这些都是新兴的行业，利用计算机在），这些都是新兴的行业，利用计算机在这些传统领域的拓展，大大缩短了制造业的设计制造周期。这些传统领域的拓展，大大缩短了制造业的设计制造周期。5 5. .人工智能（

7、人工智能（AIAI） 用计算机代替人类的某些脑力劳动。用计算机代替人类的某些脑力劳动。计算机的主要应用领域一、第一代电子管计算机（1946-1958） 1946年年2月15日，世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC研制成功。 计算机ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）第一代电子管计算机 ENIAC运作了九年之久，吃电很凶， 据传ENIAC每次一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色。 另外，真空管的损耗率相当高，几乎每15分钟就可能烧掉一支真空管，操作人员须花15分钟以上的时间才能找出坏掉的管子，使用上极不方便。曾有人调侃道

8、：“只要那部机器可以连续运转五天，而没有一只真空管烧掉，发明人就要额手称庆了”。 第一代电子管计算机 埃克特（右）和莫克利（左）因共同研制成功ENIAC而名垂青史。总工程师埃克特当时年仅24岁。 ENIAC的开发经费几经追加，达到48万美元，相当于现在的1000万美元以上。第一代电子管计算机二、第二代晶体管计算机（1958-1964） 这一时期主要采用晶体管晶体管作为基本器件，因而缩小了体积，降低了功耗，提高了速度和可靠性，代表机型TRADIC。晶体管与电子管的比较 第二代晶体管计算机晶体管晶体管肖克莱（左）、巴丁（中）、布拉顿（右）于1956年共同获得诺贝尔物理学奖。第二代晶体管计算机 美国

9、贝尔实验室于1954年研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机TRADIC。装有800只晶体管，仅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。相比采用定点运算的第一代计算机，第二代计算机普遍增加了浮点运算，计算能力实现了一次飞跃。 第二代晶体管计算机三、集成电路计算机（1964-1972） 这一时期主要采用集成电路集成电路作为基本器件，功耗、体积和价格等进一步下降，代表机型IBM360。1958年，美国物理学家基尔比和诺伊斯同时发明集成电路基尔比(左)和诺伊斯（右）微电子学创始人第三代集成电路计算机第三代集成电路计算机 IBM 360具有极强的通用性，适用于各方面的用户，它具有“360度”全方位的特点，

10、并因此得名。开发360被称为“世纪豪赌”，IBM为此投入了50亿美元的研发费用，远远超过制造原子弹的“曼哈顿计划”的20亿美元。四、大规模或超大规模集成电路计算机（1972- ） 出现集成电路后，唯一的发展方向是扩大规模扩大规模。大规大规模集成电路模集成电路可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了80年代，超大规模集成电路超大规模集成电路在芯片上容纳了几十万个元件，后来的超大规模集成化超大规模集成化将数字扩充到百万级。 台式台式PC微机微机 笔记本电脑笔记本电脑 第四代大规模集成电路计算机格鲁夫、诺依斯和摩尔 Intel公司成立于1968年， Intel这个字是由“集成/电子(Integrated

11、 Electronics)两个英文单词组合成的，象征新公司将在集成电路市场上飞黄腾达 第四代大规模集成电路计算机第一代：4位和低档8位微处理器（1972-1974） Intel 4004 , Intel 8008第二代：中档8位微处理（1974-1978） Intel 8080 ,Motorola M6800,Zilog z80第三代：16位微处理器（1978-1981） Intel 8086/8088, Motorola M68000,Zilog z8000第四代：32位微处理器（1981- 2001） Intel 80486 Pentium I-IV第五代：64位微处理器（2001-）微处

12、理器发展历史微处理器发展历史 摩尔预言，晶体管的密度每过摩尔预言，晶体管的密度每过1818个月就会翻一番，这个月就会翻一番，这就是著名的摩尔定律。这个趋势一直延续至今。在就是著名的摩尔定律。这个趋势一直延续至今。在2626年的年的 时间里，芯片上的晶体管数量增加了时间里，芯片上的晶体管数量增加了32003200多倍多倍，从从19711971年年 推出的第一款推出的第一款40044004的的23002300个增加到奔腾个增加到奔腾 II II处理器的处理器的750 750 万个万个 。 摩尔定律 1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块世界上第一块4位位微处理器芯片微处理器芯片I

13、ntel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。因发明微处理器，霍夫被英国经济学家杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。 Intel 4004Intel 4004 Intel4004的集成度只有2300个晶体管，功能其实比较弱，且计算速度较慢，以致只能用在Busicom计算器上，更不用说进行复杂的数学计算了。不过比起第一台电子计算机ENIAC来说，它已经轻巧太多太多了。而且最大的历史意义是，它是第一个通用型处理器 1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。 I Intel 8008 主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快1

14、0倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS。 Intel 8080 1978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微处理器，标志着第三代微处理器问世。它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶体管，售价360美元。 Intel 8086 1979年，Intel推出4.77MHz的准16位微处理器8088。它在内部以16位运行，但支持8位数据总线，采用现有的8位设备控制芯片，包含29000个3微米技术的晶体管，可访问1MB内存地址，速度为0.33MIPS。 Intel 8088 第一台IBM PC采用了主频为4.77

15、MHz的Intel 8088，操作系统是Microsoft提供的MS-DOS。IBM将其命名为“个人电脑（Personal Computer）”，不久“个人电脑”的缩写“PC”成为所有个人电脑的代名词。 第一台IBM PC 1983年，Intel推出6MHz的Intel 80286微处理器，采用16位数据总线。它提供了保护模式操作功能，最初的批发价为360美元。 Intel 80286 1985年10月，Intel推出16MHz 80386DX微处理器，80386进入了32位元的时代。Intel 80386 Intel 80486 1988年，Intel推出80486微处理器。Intel于19

16、93年3月推出奔腾（Pentium）处理器 Pentium（586）n Intel公司和HP公司在2001年共同开发的64位处理器Itanium（安腾）处理器n 2003年4月AMD公司推出首款64位处理器，这是一款采用x86兼容架构的64位CPU。微处理器时代n 2004年3月，Intel也发布了其首款64位位Xeon处理器处理器，同时支持32位和64位运算，在运行64位程序时采用64位工作方式，而在处理32位运算时依然是IA32(即x86)工作 结构，这实际上也一起被称为x86-64架构。微处理器时代n 2006 年 5 月：英特尔英特尔 酷睿酷睿 2 双核处理器双核处理器品牌隆重推出全新

17、处理器可实现高达 40% 的性能提升，其能效比最出色的英特尔 奔腾 处理器高出 40%。英特尔 酷睿 2 双核处理器包含 2.91 亿个晶体管。 微处理器时代 在2007年的9月6日，Intel发布Tigerton7300 系列系列四核处理器四核处理器。微处理器时代 Intel在2008年9月14日推出业界首款六核心服务器处理器六核心服务器处理器Dunnington。微处理器时代国产处理器：龙芯处理器系列n 我国第一款高性能通用CPUn 国家重大科研成果 历经八年研发和产业化 使中国成为除美国外唯一可以设计通用处理器的国家 中科院、科技部等部委持续投入支持 获得国务院“核高基”重大专项重点支持

18、n 进入产业化推广期 产业链基本成熟 从安全领域、教育领域等起步 北京中关村龙芯产业园已开工建设 有望成为国家意志n 龙芯一号龙芯一号CPUCPU采用采用0.18um CMOS0.18um CMOS工艺制工艺制造，具有良好的低功耗性，平均功耗造，具有良好的低功耗性，平均功耗0.50.5瓦特，在片内提供了一种特别设计瓦特，在片内提供了一种特别设计的硬件机制，可以抗御缓冲区溢出类的硬件机制，可以抗御缓冲区溢出类攻击。在硬件上根本抵制了缓冲溢出攻击。在硬件上根本抵制了缓冲溢出类攻击危险，从而大大增加了服务器类攻击危险，从而大大增加了服务器的安全性。基于龙芯的安全性。基于龙芯CPUCPU的网络安全设的

19、网络安全设备可以满足国家政府部门，企业机关备可以满足国家政府部门，企业机关对于网络与信息系统安全的需求。对于网络与信息系统安全的需求。龙芯1号n 龙芯龙芯2 2号采用号采用180nm180nm的的CMOSCMOS工艺工艺制造，片上集成了制造，片上集成了13501350万个晶万个晶体管，硅片面积体管，硅片面积6.26.2毫米毫米6.76.7毫米，最高频率为毫米，最高频率为500MHz500MHz，功，功耗为耗为3-53-5瓦。龙芯瓦。龙芯2 2号的号的SPEC SPEC CPU2000CPU2000标准测试程序的实测标准测试程序的实测性能是龙芯性能是龙芯1 1号的号的8-108-10倍，是倍，是

20、1.3GHz1.3GHz的威盛处理器的的威盛处理器的2 2倍，倍，已达到相当于已达到相当于Pentium 3Pentium 3的水的水平。基于龙芯平。基于龙芯2 2号的号的Linux-PCLinux-PC系统可以满足绝大多数的桌面系统可以满足绝大多数的桌面应用。应用。龙芯2号n 龙芯龙芯 3 3 处理器是第一款处理器是第一款集高性能、集高性能、 低成本、低成本、 低功耗于一体的多核处低功耗于一体的多核处理器理器 , ,内部集成内部集成 4 4 个主个主频为频为 1GHz 1GHz 的的 64 64 位超位超标量通用处理器核标量通用处理器核 , ,采采用用 65nm 65nm工艺设计工艺设计,

21、,芯片芯片晶体管数目为晶体管数目为4.74.7亿。亿。龙芯3号计算机发展历史第一章 概 论p 计算机发展简史p 计算机的基本结构和组成p 计算机的主要性能指标p 计算机的发展趋势一、计算机的一般结构计算机的一般结构 1944年美籍匈牙利科学家冯诺伊曼开始研究具有存储程序功能的计算机EDVAC,1950年研制成功。首次实现了冯诺依曼体系的两个重要设想：存储程序和采用二进制。以上思想被现代计算机采用称为冯.诺伊曼计算机。n 冯.诺依曼对计算机基本原理的阐述 必须有一个存储器，程序和数据都以二进制代码的形式存放在存储器中，在形式上指令和数据是没有区别的，程序在执行的过程中也可以和数据一样进行处理和修

22、改。 必须有一个控制器。在它的控制下，将指令依次从存储器中取出，然后对其进行解释和执行。每条指令都由操作码、操作数地址和运算结果地址组成。 必须有一个运算器。用来完成所需的算术运算和逻辑运算。 必须有输入和输出设备。用以进行人机通信，而且人机之间的指令、数据及运算结果的交换是没有限制的。计算机的一般结构n 冯诺依曼原理的基本思想：采用采用二进制形式二进制形式表示表示数据数据和和指令指令。指令由操。指令由操作码和地址码组成；作码和地址码组成；计算机由计算机由存储器存储器、运算器运算器、控制器控制器、输入设输入设备备和和输出设备输出设备五大基本部件组成。五大基本部件组成。“程序存储程序存储”和和“

23、程序控制程序控制” ” ；计算机的一般结构n 冯诺依曼计算机的一般结构计算机的一般结构输输入入设设备备控制器控制器输输出出设设备备 存储器存储器运算器运算器 如果想叫计算机工如果想叫计算机工作，就得先把程序编作，就得先把程序编出来，然后通过输入出来，然后通过输入设备送到存储器保存设备送到存储器保存起来，即起来，即程序存储程序存储。下面就是执行程序的下面就是执行程序的问题，通过控制器读问题，通过控制器读取程序指令进行相应取程序指令进行相应的操作，即的操作，即程序控制程序控制n 冯诺依曼原理：程序存储和程序控制计算机的一般结构一、微型计算机的一般结构 随着大规模集成电路技术的发展，现代计算随着大规

24、模集成电路技术的发展，现代计算机机控制器控制器和和运算器运算器已经融为一体，被已经融为一体，被中央处理器中央处理器CPUCPU所代替。所代替。微型计算机的一般结构存存储储器器I/O接接口口输输入入设设备备I/O接接口口数据总线数据总线 DB控制总线控制总线 CB地址总线地址总线 AB输输出出设设备备 CPU微机的硬件由微机的硬件由CPU、存储器、输入、存储器、输入/输出设备输出设备构成；构成；输入输入/输出设备通过输出设备通过输入输入/输出接口输出接口与系统相连；与系统相连；( 简称简称I/O接口接口 )各部件通过各部件通过总线总线连接。连接。构构成成部部件件微型计算机的一般结构I/O接口结构

25、示意图接口结构示意图CPU通过对通过对I/O端口进行读端口进行读/写操作，实现对外设的控制写操作，实现对外设的控制I/O端口端口1I/O端口端口2I/O端口端口3地址地址译码译码数据数据缓冲缓冲控制控制电路电路外外设设ABDBCBCPU微型计算机的一般结构n 总线分为三类：地址总线、数据总线、控制总线总线分为三类：地址总线、数据总线、控制总线 微型计算机的一般结构 地址总线地址总线 AB (Address Bus) ： 用来传送用来传送CPU输出的地址信号，确定被访问的存储单元、输出的地址信号，确定被访问的存储单元、I/O端口。端口。 数据总线数据总线 DB (Data Bus)： 用来在用来

26、在CPU与存储器、与存储器、I/O接口之间进行数据传送。接口之间进行数据传送。 控制总线控制总线CB (Control Bus) ： 用于传送各种控制信号，有的是用于传送各种控制信号，有的是CPU发出，如读控制信号、写控发出，如读控制信号、写控制信号；制信号； 有的是发向有的是发向CPU，如外设向，如外设向CPU发出的中断申请信号。发出的中断申请信号。计算机系统计算机系统硬件硬件主主 机机 中央处理器中央处理器CPU软件软件外围设备外围设备运算器运算器控制器控制器存储器存储器 (内存内存)RAMROM 输入设备输入设备(键盘、扫描仪、语音识别仪键盘、扫描仪、语音识别仪) 输出设备输出设备(显示

27、器、打印机、绘图仪、显示器、打印机、绘图仪、) 辅助存储器辅助存储器(磁带、磁盘、光盘磁带、磁盘、光盘)输入输入/ /输出接口输出接口（I/O接口接口） 总线总线 (AB、DB、CB)系统软件系统软件( (操作系统，编辑、编译程序，故障诊断操作系统，编辑、编译程序，故障诊断, ,监控程序监控程序) )应用软件应用软件( (科学计算，工业控制，数据处理科学计算，工业控制，数据处理三、计算机系统的基本组成n 硬件（hardware）是指那些组成计算机的物件。其基本功能是接受计算机程序的控制来实现数据输入、运算、数据输出等一系列根本性的操作。通常由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出

28、设备。 三、计算机系统的基本组成（1 1）控制器）控制器（Controller） 控制器是计算机的指挥系统，计算机的工作就是在控制控制器是计算机的指挥系统，计算机的工作就是在控制器控制下有条不紊、协调地工作的。器控制下有条不紊、协调地工作的。 控制器通过地址访问存储器，逐条取出选中单元的指令，控制器通过地址访问存储器，逐条取出选中单元的指令，分析指令，根据指令产生相应的控制。分析指令，根据指令产生相应的控制。 信号作用于其他各个部件，控制其他部件完成指令要求信号作用于其他各个部件，控制其他部件完成指令要求的操作。上述过程周而复始，保证了计算机能自动、连续地的操作。上述过程周而复始，保证了计算机

29、能自动、连续地工作。工作。三、计算机系统的基本组成（2）运算器（运算器（ALUArithmetic Logic Unit） 运算器又称算术逻辑部件，简称运算器又称算术逻辑部件，简称ALUALU，是计算机用来进行数，是计算机用来进行数据运算的部件。数据运算包括算术运算和逻辑运算。据运算的部件。数据运算包括算术运算和逻辑运算。（3）存储器（）存储器（Memory） 存储器是计算机中具有记忆能力的部件，用来存放程序存储器是计算机中具有记忆能力的部件，用来存放程序（指令）或数据。指令总是送到控制器，而数据则总是送到运算（指令）或数据。指令总是送到控制器，而数据则总是送到运算器。存储器就是一种能根据地址

30、接收或提供指令或数据的装置。器。存储器就是一种能根据地址接收或提供指令或数据的装置。 存储器又分为主存存储器又分为主存( (内存）和辅存（外存）。内存）和辅存（外存）。 三、计算机系统的基本组成（4）输入设备（）输入设备（Input device） 输入设备是用来输入程序和数据的部件。常用的输入设备有：输入设备是用来输入程序和数据的部件。常用的输入设备有：键盘、鼠标器、光笔、图像扫描仪、数字化仪等。键盘、鼠标器、光笔、图像扫描仪、数字化仪等。 （5）输出设备（）输出设备（Output device） 输出设备正好与输入设备相反，是用来输出结果的部件。要输出设备正好与输入设备相反，是用来输出结果

31、的部件。要求输出设备能以人们所能接受的形式输出信息，如以文字、图形求输出设备能以人们所能接受的形式输出信息，如以文字、图形的形式在显示器上输出。除显示器外，常用的输出设备还打印机、的形式在显示器上输出。除显示器外，常用的输出设备还打印机、绘图仪等。绘图仪等。三、计算机系统的基本组成n 软件软件（software）是相对硬件而言的，它包是相对硬件而言的，它包括计算机运行所需的各种程序及其有关资料。括计算机运行所需的各种程序及其有关资料。 三、计算机系统的基本组成n 系统软件系统软件 系统软件是指那些为了方便计算机资源的使用和管理，系统软件是指那些为了方便计算机资源的使用和管理，为软件开发提供良好

32、手段的软件。为软件开发提供良好手段的软件。 其中最重要的系统软件是其中最重要的系统软件是操作系统操作系统(Operating (Operating System)System)，现在微型计算机上常用的操作系统有，现在微型计算机上常用的操作系统有DOSDOS、WindowsWindows、UnixUnix和和LinuxLinux等。此外，语言处理软件、数据库等。此外，语言处理软件、数据库管理系统以及很多工具软件都属于系统软件。管理系统以及很多工具软件都属于系统软件。三、计算机系统的基本组成 应用软件是指用户或者第三方软件公司开发的软件。应用软件是指用户或者第三方软件公司开发的软件。这类软件是为解

33、决某一具体问题而编制的。例如常用的这类软件是为解决某一具体问题而编制的。例如常用的文字处理、人事管理、工资管理、设备管理、辅助教学文字处理、人事管理、工资管理、设备管理、辅助教学等软件。等软件。 三、计算机系统的基本组成n 系统软件系统软件裸机裸机操操作作系系统统用用户户 程程序序各各种种实实用用程程 序序软软件件包包各各种种语语言言处处理理程程序序计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构三、计算机系统的基本组成第一章 概 论p 计算机发展简史p 计算机的基本结构和组成p 计算机的主要性能指标p 计算机的发展趋势 位位（B Bitit）: :二进制位，这是计算机中最小的数据单位。二进制位，这是

34、计算机中最小的数据单位。一个二进制位只能表示两种状态一个二进制位只能表示两种状态（0 0或或1 1）。在计算机系统。在计算机系统中，都是由中，都是由0 0、1 1组成的信息数据流。组成的信息数据流。 字节字节（ByteByte）：1 1字节字节 = = 8 8位。这是计算机中用得最多位。这是计算机中用得最多的数据单位。的数据单位。 计算机中常用的数据单位 千字节千字节（KB/Kilo-Bytes)KB/Kilo-Bytes)：1KB1KB = = 2 21010字节字节 = = 10241024字节字节 百万字节百万字节(MB/Mega-Bytes)(MB/Mega-Bytes)：1MB1MB

35、 = = 1024KB1024KB = = 2 22020字节字节= = 10485671048567字节字节 字字（WordWord）：两个字节称为一个字（两个字节称为一个字（WordWord），两个字），两个字称为一个双字（称为一个双字（dworddword），两个双字称为一个四字），两个双字称为一个四字（qwordqword） 。计算机中常用的数据单位 十亿字节十亿字节(GB/Giga-Bytes)(GB/Giga-Bytes)：1GB1GB = = 1024MB1024MB = = 2 23030字节字节= = 1 1 073073 741741 824824字节字节 万亿字节万亿字节

36、(TB/Trillion-Bytes)(TB/Trillion-Bytes)：1TB1TB = = 1024GB1024GB = = 2 24040字节字节 = = 1 099 511 627 7761 099 511 627 776字节。字节。计算机中常用的数据单位 一、主频 即时钟频率，计算机即时钟频率，计算机CPUCPU在单位时间内发出的在单位时间内发出的脉冲数。脉冲数。主频很大程度上决定了计算机的运行速主频很大程度上决定了计算机的运行速度，主频越高，微机的运算速度就越快度，主频越高，微机的运算速度就越快。它的单。它的单位是兆赫兹（位是兆赫兹（MHzMHz）。）。计算机的主要性能指标 二

37、、字长 计算机的运算部件能同时处理的二进制数据计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。的位数。字长越长，微机的运算速度就越快，运字长越长，微机的运算速度就越快，运算精度就越高，内存容量就越大，微机的功能就算精度就越高，内存容量就越大，微机的功能就越强越强( (因支持的指令多因支持的指令多) )。按微机的字长可分为。按微机的字长可分为8 8位位机、机、1616位机、位机、3232位机位机( (如如386386、486486奔腾机奔腾机) )和和6464位位机机( (高档微机高档微机) )等。等。计算机的主要性能指标 三、存储容量 存储容量是指微机内存储器的容量，它表示内存储存储容量是指微机

38、内存储器的容量，它表示内存储器所能容纳信息的字节数。内存容量越大，它所能存储器所能容纳信息的字节数。内存容量越大，它所能存储的数据和运行的程序就越多，程序运行的速度就越高，的数据和运行的程序就越多，程序运行的速度就越高，微机的信息处理能力就越强。微机的信息处理能力就越强。 1Byte = 8bit 1KB = 1024B = 210 B 1MB = 1024KB= 220 B 1GB = 1024MB =230 B 1TB = 1024GB = 240 B 1PB = 1024TB = 250 B计算机的主要性能指标 四、存取周期 连续启动两次独立的连续启动两次独立的“读读”或或“写写”操作所

39、需要的操作所需要的最短时间，称为存取周期。又称为读写周期，访问周期，最短时间，称为存取周期。又称为读写周期，访问周期，也即存储器进行一次完整的读或写所需的全部时间。也即存储器进行一次完整的读或写所需的全部时间。 Tm Tm = = TaTa（存取时间）（存取时间）+ +复原时间复原时间计算机的主要性能指标 五、运算速度 运算速度是运算速度是指计算机每指计算机每秒钟能执行多少条指令。秒钟能执行多少条指令。 （1 1）根据不同类型指令在计算过程中出现的频率）根据不同类型指令在计算过程中出现的频率程度程度, ,乘上不同的系数乘上不同的系数, ,求得统计平均值求得统计平均值, ,这时所这时所指的指的运

40、算速度是平均运算速度运算速度是平均运算速度. .（2 2）以每条指令执行所需时钟周期数）以每条指令执行所需时钟周期数CPI(CCPI(Cycles Per Insteruction)ycles Per Insteruction)来衡量运算速度来衡量运算速度. .（3 3）以）以MIPS(MIPS(百万条指令秒百万条指令秒) )和和MFLOPSMFLOPS（百万（百万次浮点运算次浮点运算/ /秒）作为秒）作为计量单位来衡量运算计量单位来衡量运算 速度速度. .（4 4）还有利用所谓）还有利用所谓“标准程序标准程序”在不同的机器上在不同的机器上运行所得运行所得到的实测速到的实测速度。度。计算机的主

41、要性能指标 除了上述个主要技术指标外，还有其他一些因素除了上述个主要技术指标外，还有其他一些因素，也对微机的性能也起重要作用，它们有：，也对微机的性能也起重要作用，它们有： 可靠性可靠性：是指微型计算机系统平均无故障工作时：是指微型计算机系统平均无故障工作时间。无故障工作时间越长，系统就越可靠。间。无故障工作时间越长，系统就越可靠。可维护性可维护性：是指微机的维修效率，通常用故障平：是指微机的维修效率，通常用故障平均排除时间来表示。均排除时间来表示。可用性可用性：是指微机系统的使用效率，可以用系统：是指微机系统的使用效率，可以用系统在执行任务的任意时刻所能正常工作的概率来表示。在执行任务的任意

42、时刻所能正常工作的概率来表示。兼容性兼容性：兼容性强的微机，有利于推广应用。：兼容性强的微机，有利于推广应用。计算机的主要性能指标第一章 概 论p 计算机发展简史p 计算机的基本结构和组成p 计算机的主要性能指标p 计算机的发展趋势n 小型化 随着微电子技术的进一步发展，微型计算机将发展随着微电子技术的进一步发展，微型计算机将发展得更加迅速，其中笔记本型、掌上型等微型计算机必将得更加迅速，其中笔记本型、掌上型等微型计算机必将以更优的性能价格比受到人们的欢迎。以更优的性能价格比受到人们的欢迎。 n 巨型化 巨型化是指其高速运算、大存储容量和强功能的巨巨型化是指其高速运算、大存储容量和强功能的巨型计算机。其运算能力一般在每秒百亿次以上、内存容型计算机。其运算能力一般在每秒百亿次以上、内存容量在几百兆字节以上。巨型计算机主要用于尖端科学技量在几百兆字节以上。巨型计算机主要用于尖端科学技术和军事国防系统的研究开发。术