计算机系统概述课件

far.计算机组成与结构课程说明学时：上课：48学时，1－18周成绩：期末闭卷考试 80％平时成绩（课堂提问题与回答问题、作业完成情况）20％资源与答疑：网站:

邮箱：far.学习的思路宏观的视角—知道自己在学什么、做什么注重内容而非形式—叫什么、是什么、为什么勤于思考,透过现象看本质培养独立解决问题的能力、树立学习的信心Google是最好的老师（）参考书目王爱英《计算机组成与结构》第4版，清华大学出版社王爱英计算机组成与结构习题集，清华大学出版社戴梅萼《微机原理》清华大学出版社郑纬民《计算机体系结构》清华大学出版社目录第1章概论第2章逻辑部件第3章运算方法和运算部件第4章主存储器第5章指令系统第6章中央处理部件第7章存储系统第8章辅助存储器第9章输入输出设备第10章输入输出系统第11章计算机系统第一章计算机系统概论计算机的语言计算机的硬件计算机系统的层次结构计算机发展简史和用途计算机网络一、什么是计算机

计算机是一种能够接受输入、处理数据、存储数据、产生输出的设备二、计算机语言的概念自然语言高级语言机器语言指令、指令集助记符、汇编语言指令的组成一条指令通常由两部分组成操作码：规定该指令执行的运行类型操作数：规定对哪些数据进行运算001

1001计算机指令举例指令举例：y=ax+b MOVAX,[08] MULAX,[10] ADDAX,[9] MOV[11],AX CALLPRT HALT800101a900011b1001100x11y指令地址指令操作码地址码指令操作11011000（8）→AX20111010(AX)*(10)→AX30011001(AX)+(9)→AX41101011AX→(11)5111print6000halt数据地址800101a900011b1001100x11y指令操作码加法001减法010乘法011除法100取数101存数110打印111停机000指令的操作码定义

计算y=ax+b

的实例

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的实例 MOVAX,[08] MULAX,[10] ADDAX,[9] MOV[11],AX CALLPRT HALT计算机语言机器语言：机器码低级语言：汇编语言movax，01h高级语言：c、pascal、fortun、basicfor（i=0;i<100;i++）;应用语言：数据库语言Select结构化变强，灵活性变差计算机程序的执行方式编译执行解释执行第二节

计算机硬件计算机硬件组成部分、总线硬件结构框图计算机的硬件组成运算器控制器输入输出系统总线存储器算术运算、逻辑运算。加法、移位决定指令执行顺序、译码、发出控制指令地址选通、多级存储接受原始数据，给出运算结果第三节

计算机系统层次结构虚拟机器、计算机语言的演变、编程语言类型计算机硬件系统层次计算机控制器晶体管1门1寄存器1晶体管2外设存储器ALU寄存器2寄存器N门K门2晶体管T.........系统级寄存器级门级晶体管级物理级计算机控制器半导体、电阻、电容晶体管1门1寄存器1晶体管2存储器ALU寄存器2寄存器N门K门2晶体管T系统级寄存器级门级晶体管级物理级操作系统→计算机软件系统层次

虚拟计算机的层次结构计算机系统与用户的关系计算机硬件系统软件应用软件计算机用户第四节

计算机发展简史计算机阶段、计算机分类、计算机用途一、计算机发展历史1642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分机MARKIENIAC电子计算机时代人类追求的计算工具1944霍华德·阿肯巴贝奇分析机巴贝奇分析机部件

CharlesBabbage1792-1871后人复制的差分机人类历史上第一台计算机：ENIACElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机ENIAC计算机发展历史第一代（1946——1957）：电子管

ENIAC、ABC、IBM701机器语言、汇编语言科学计算计算机发展历史第二代（1958——1964）：晶体管

IBM7094、CDC1640高级语言数据处理、事物管理、工业控制二十世纪最伟大的发明计算机发展历史第三代（1965——1971）：集成电路

IBM360、IBM370、DECPDP-X操作系统文字处理、图形处理计算机发展历史第四代（1972至今）大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI微型机

数据库、网络等社会的各个领域1975：牵牛星88001977：苹果APPLE-21981：IBM－PC计算机的分类按处理对象分类1.模拟计算机： 速度快、精度低2.

数字计算机： 精度高、便于存储3.数字模拟混和计算机：造价高计算机的分类按用途分类专用计算机：功能单一、结构简单、可靠性高、适应性差，特定情况下最有效、最经济、最快速通用计算机：功能齐全、适应性强，在某些具体环境下运行效率低计算机的分类按规模分类巨型：速度最快,处理能力最强大中型：通用,较快,较强小型：规模小,结构简单,设计试制周期短微型：小,巧,轻,使用方便,价格便宜巨型机例如：曙光4000L644GB内存，浮点运算达每秒3万亿次.目前多用于战略武器(如核武器和反导弹武器)的设计，空间技术，石油勘探，中、长期天气预报等领域。巨型机：速度最快、处理能力最强。大型机大型机：这覆盖国内常说的大、中型机。特点是通用,具有很强的综合处理能力和管理能力。主要用于大银行、大公司、规模较大的高校和科研院所。zSeries800大型机小型机小型机：结构简单，维护方便，成本较低，易于推广。不需要经长期培训即可维护和使用，主要用于企业管理、数据采集与分析。PDP-11小型机微型机微型机： 以小、巧、轻、使用方便、价格便宜、软件丰富、功能齐全、等优势而拥有广大的用户三、计算机的用途科学计算信息处理家用电器CAD/CAMCAT/CAI自动控制人工智能测量测试教育卫生四、计算机的发展趋势巨型化微型化多媒体网络化智能化摩尔定律摩尔定律晶体管数单位时间执行的指令数百万条/每秒每三年芯片集成度翻2翻。巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算。1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。IBM的最新军用超级计算机“Roadrunner”已经完成，每秒计算能力终于超过了一千万亿次，达到了1.026PetaFlops，是目前最强的IBMBlueGene/L的两倍还多，Roadrunner一共拥有116640颗计算核心，由三种不同的处理器组成，包括12960颗改进版的IBMCell，以及少量的AMDOpteron，Roadrunner超级计算机的布线总长达到了57公里，功率为3.9兆瓦，占地约6000平方英尺，总重超过500000磅。

IBMRoadrunner标志着美国超级计算机领域在11年内完成了一千倍的跨越，从TFlops进入PFlops时代，而接下来将是EFlops、ZFlops、YFlops和XFlops—10的27次方。蓝色基因：326万亿次浮点运算每秒中国超级计算机——银河国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”中国超级计算机——曙光国家职能计算机中心推出的：“曙光1000”

、“曙光2000I”和“曙光3000”微型化eMac苹果iMac多媒体多媒体就是计算机集图形、图像、声音、文字处理为一体。多媒体技术的目标是：无论在什么地方，只需要简单的设备就能自由自在地以交互和对话方式收发所需要的信息。多媒体技术的实质就是让人们利用计算机以更接近自然方式交换信息。网络化计算机网络：计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络的发展动力： 使用远程资源，共享程序、数据和信息资源。智能化

使计算机具有视觉、听觉、语言、行为、思维、逻辑推理等能力。DeeperblueGarryKasparov智能化

智能化机器人、机器狗、机器昆虫等智能化

智能化机器人、机器昆虫、机器狗等第五节

计算机网络网络基础、网络拓扑、网络协议、网络设备一、网络基础计算机网络的概念 计算机技术和通信技术相结合，产生了计算机网络。 地理位置不同，并具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路互相连接起来，并配以完善的网络软件，实现资源共享的系统，称为计算机网络。传输介质双绞线同轴电缆光纤微波红外线激光网络连接媒介双绞线同轴电缆光缆无线类别1类2类3类4类5类最大的数据传输速度56Kbps1Mbps16Mbps20Mbps100Mbps网络连接媒介双绞线同轴电缆光缆无线网络连接媒介双绞线同轴电缆光缆无线网络分类按照网络内连接的计算机的地域覆盖范围，可将计算机网络分为：局域网（校园网）城域网广域网通信模式按照信息传送方向，有三种通信模式：单工半双工全双工调制与解调基带信号调制解调调制解调器modem二、网络拓扑总线型星型环形网格型总线结构星形结构环形结构网格形结构三、网络协议ISO/OSI网络模型TCP/IP网络协议两种协议对比OSITCP/IP物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层网络接口层网际层传输层应用层InternetIP