MISe计算机系统和硬件

第2篇技术篇第4章计算机系统和硬件4.1计算机的进展4.2计算机的运算基础4.3网络计算的模式4.4计算机硬件4.1计算机的进展4.1.1计算机的创始与进展从原始计数法到机械计算机电子计算机时代4.1.2计算机的分类及应用4.1.3计算机的进展趋势项目第一代其次代第三代第四代第五代大小（典型计算机）房间大小（主干计算机）储藏室大小（主干计算机）桌子大小(小型计算机)台式和便携式(微型计算机)信用卡大小(微型计算机)器件电真空管晶体管半导体集成电路大规模集成电路超大规模集成电路，超导电路密度（器件数/每个线路）单个上百个几千个成千上万几百万个速度（执行指令数/每秒）几百条

几千条几百万条几千万条几亿条牢靠性（线路的失误率）几小时几天几星期几个月几年存储（字符容量）上千上万成千上万几兆几亿价格（美元/每百万条指令）1010.10.0010.00014.2计算机的运算基础4.2.1计算机系统原理冯诺依曼计算机结构的基本思想存储程序二进制计算机系统的基本结构4.2.2计算机中数据表示方法数值型数据的表示二进制BinaryBit0,1

十进制Decimal0,1,…….,9

十六进制Hexadecimal0,1,…….,9,A,….,F

1110+1×101——————10110000110———11110876543210

222222222

2561286432168421八位叫Byte汉字要16位ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)EBCDIC(ExtendedBCDInterchangeCode)字符型数据的表示ArithmeticUnit

运算器ControlUnit掌握器Storage存储器I/O计算机部件结构ADD006str008124747运算器ArithmeticUnit35+12ADD006掌握器ControlUnitADDoo6001003002图4-6指令执行过程4.3网络计算的模式

图4-7 主从式运算结构

图4.8 主从式运算的种类

图4-8 主从式运算的种类

B/S结构C/S结构

图4-9B/S结构与C/S结构的比较

4.4计算机硬件硬件是计算机物理设备的总称，也叫做硬件设备。图4-10微型计算机系统结构图4.4.1中央处理器中央处理器由两个主要部件组成：运算器和掌握器。图4-12 掌握器的结构图

图4-11 带寄存器组的运算器CPU的进展影响计算机运行速度的因素：机器字长的长度、晶片振荡频率、数据总线的宽度。名称机器字长(bit)总线宽度(bit)晶片振荡频率(MHz)制造厂商计算机机种Pentium326475-200IntelPCPentium(MMx)3264166-233IntelPC,工作站PentiumIII3264450-500Intel高级计算机,工作站Corei764642.8-3.4GHzIntel四、六核，高级计算机，工作站Athlon3264PR1500-2100AMDPCPhenom64641.8-2.6GHzAMD双、三核，高级计算机Opteron64641.4-2.5GHzAMD四、六核，工作站龙芯13232200-266MHz中科院计算所PC，工作站龙芯26464250-1200MHz中科院计算所PC，工作站龙芯364641.0GHz中科院计算所四、八核

PC，工作站表4-3微型处理器种类图4-13循环处理与并行处理4.4.2存储系统

第一代其次代第三代第四代第五代第六代一级存储磁鼓磁芯磁芯LSI半导体存储器VLSI半导体存储器WSI三维集成存储器进展趋势利用更小的微电子线路向高速大容量能力进展二级磁带磁带磁盘磁盘光盘光盘、磁盘存储磁鼓磁盘磁带光盘磁盘闪存进展趋势利用磁、光和电介质，向海量存储能力进展

价格

速度

容量用途存取特性

磁带

磁带

闪存二级存储直接低磁盘低磁盘大光盘二级存储直接↓光盘↓光盘↓磁盘二级存储直接闪存闪存磁带二级存储挨次高半导体存