诺依曼体系结构存储器课件

计算机应用基础江西财经大学信息管理学院2023/9/17计算机的硬件组成1计算机应用基础江西财经大学信息管理学院2023/8/8计算机2023/9/17计算机的硬件组成2

计算机组成工作原理发展应用开发2023/8/8计算机的硬件组成2计组成工什么是计算机？计算机是一种工具不是交通运输工具不是机械加工工具不是···工具计算机是一种信息处理工具什么是计算机？计算机是一种工具计算机是通用的信息处理工具计算机的信息处理功能：信息的收集（信息获取）信息的储存（信息存储）信息的加工（信息处理）信息的传递（通信）信息的施用（展现与控制）计算机是通用的信息处理工具计算机的信息处理功能：计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。什么是计算机？计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速进行大量数值计算6计算机基础知识计算机的产生世界上第一台计算机“科洛萨斯”诞生于英国，“科洛萨斯”计算机是1943年3月开始研制的，当时研制“科洛萨斯”计算机的主要目的是破译经德国“洛伦茨”加密机加密过的密码。使用其他手段破译这种密码需要6至8个星期，而使用‘科洛萨斯’计算机则仅需6至8小时。1944年1月10日，“科洛萨斯”计算机开始运行。自它投入使用后，德军大量高级军事机密很快被破译，盟军如虎添翼。“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机问世早两年多，在二战期间破译了大量德军机密，战争结束后，它被秘密销毁了，故不为人所了解。2023/9/176计算机基础知识计算机的产生世界上第一台计算机“科洛萨7计算机基础知识计算机的产生尽管第一台电子计算机诞生于英国，但英国没有抓住由计算机引发的技术和产业革命的机遇。相比之下，美国抓住了这一历史机遇，鼓励发展计算机技术和产业，从而崛起了一大批计算机产业巨头，大大促进了美国综合国力的发展。1944年美国国防部门组织了有莫奇利和埃克脱领导的ENIAC计算机的研究小组，当时在普林斯顿大学工作的现代计算机的奠基者美籍匈牙利数学家冯·诺依曼也参加了研究工作。1946年研究工作获得成功，制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC。2023/9/177计算机基础知识计算机的产生尽管第一台电子计算机诞生于英国，8计算机基础知识计算机的发展历程1962年，IBM公司研制的第一台分时计算机系统IBM7090可以称为第二代计算机的代表，IBM7090计算机曾为美国首次登月计划承担极为重要的数据计算和飞行模拟工作，为人类的首次成功登月做出了不可磨灭的贡献。2023/9/178计算机基础知识计算机的发展历程1962年，IBM公第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.1计算机的发展

1、计算机的出现与分代◆1946年第一台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机）诞生于美国宾夕法尼亚大学。占地面积：170平方米；重30余顿；耗电140千瓦；运算速度5000次/秒；使用了18000多个电子管、1500多个继电器、10000多只电容7000多个电阻。第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.1计算机的发展

1、计算机的出现与分代◆计算机的发展分代是根据电子元器件的发展而划分：【电子管(1946-1957)】【晶体管1957-1964】【集成电路1965-1970】【大规模集成电路1971~】第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.1计算机的发展

1、计算机的出现与分代◆计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：（1）第一代：电子管计算机时代（1946~1957年）采用电子管作为运算和逻辑元件，使用机器语言和汇编语言。运算次数达到5000~30000次/秒。IBM705电子计算机第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.1计算机的发展

1、计算机的出现与分代◆计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：（2）第二代：晶体管计算机时代（1957~1964年）采用晶体管作为运算和逻辑元件，具有主存储器和外存储器，使用高级编程语言（FORTRAN、COBOL）。运算次数达到几万次~几十万次/秒。并被广泛应用于数据处理领域。CDC6600电子计算机第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.1计算机的发展

1、计算机的出现与分代◆计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：（3）第三代：中、小规模集成电路计算机时代（1965~1970年）采用集成电路代替分立元件，采用半导体存储器，中央处理器采用微程序技术；拥有较完善的操作系统；出现了并行多处理机、虚拟存储系统等技术。运算速度达到几十万次~几百万次。IBM360第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.1计算机的发展

1、计算机的出现与分代◆计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：（4）第四代：大规模集成电路和超大规模集成电路计算机时代（1971~）采用大规模和超大规模集成电路为主要功能部件，采用更高集成度的半导体存储器，出现了磁盘、光盘、鼠标、图像扫描仪、数码照相机和高分辨率彩色显示器以及高质量的打印机和绘图仪。IBM-PC第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用2、微型机的发展阶段

20世纪70年代后，出现了微处理器和微型计算机。

微处理器（Microprocessor）：以单片大规模集成电路制成的具有运算和控制功能的处理器。以微处理器作为中央处理器(CPU)的计算机通称为微型计算机。第一阶段（1971-1972）：计算机指令长为4位或8位。采用机器语言或汇编语言。第二阶段（1973-1977）：计算机指令长为8位。集成度较高，采用汇编语言和高级编程语言，并出现了操作系统。第三阶段（1978-1981）：计算机指令长为16位。具有丰富的指令系统、多种数据处理方式。第四阶段（1981-）：90年代出现了由32位微处理器构成的微型机。2001年出现了64位微处理器(Itanium)。第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用2、16计算机基础知识计算机的发展历程极富想象力的第五代计算机研发第五代计算机又称“新一代计算机”，1981年10月，日本首先向世界宣告开始研制第五代计算机，并于1982年4月制订了“第五代计算机技术开发计划”，总投资为1千亿日元。从此引发了美国、欧洲等发达国家在新一代计算机研制领域的激烈竞争。对第五代计算机目前还正在研究当中，没有形成一致的结论。但科学家关于新一代计算机的设想有一些共同点：计算机将采用超大规模集成电路或研制其他更先进的元件，而且不限于电子原件，如采用蛋白分子制作的元件；2023/9/1716计算机基础知识计算机的发展历程极富想象力的第五代计算机研第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.2计算机的分类分类标准：计算机的速度、存储量、同时容纳的用户数以及价格。(1)、巨型计算机也称为超级计算机，其占地最大，价格最贵，功能最强，其运算速度最快，每秒万亿次。目前多用于军事、气象预报、科学研究等领域。银河巨型计算机第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.2计算机的分类

(2)、大型计算机速度低于巨型机，容量稍小于巨型机，价格低于巨型机。能够支持上百个用户工作，一般用于处理中度复杂的问题。IBM大型计算机第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.2计算机的分类

(3)、小型计算机容量小于大型机，价格较便宜，同时容纳30~60多个用户。随着计算机硬件的发展，已有用微型机代替小型机的发展趋势。小型机第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.2计算机的分类

(4)、微型计算机又称“个人计算机”（PC），俗称“电脑”。价格便宜，功能齐全，广泛应用于家庭、学校、办公等。主要类型有台式的、笔记本式等。目前市场上主要流行的是“双核”CPU的计算机。双核处理器（DualCoreProcessor）是指在一个处理器上集成两个运算核心，从而提高计算能力。微型机第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.2计算机的分类

(5)、工作站是一种高档的微型机，介于小型机和微型机之间。与普通PC机的区别是：配有高分辨率大屏幕、容量很大的内存储器存和外存储器、有较强的信息处理和高性能的图形图像以及联网功能。适用于CAD/CAM等。网络中的“工作站”泛指联网用户的结点，以区别于网络服务器，常由一般的PC机充当。工作站第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.3计算机的特点

(1)、处理速度快

(2)、计算精度高

(3)、具有记忆能力

(4)、具有逻辑判断能力

(5)、支持人机交互第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.5计算机的发展趋势

(1)、高度集成化

(2)、网络化

(3)、智能化

①、智能机器人

②、专家系统③、模式识别④、多媒体技术⑤、面向对象的程序设计方法第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1计算机应用1.科学计算2.信息管理3.过程控制4.计算机辅助系统（CAD，CBE，CAM……）5.人工智能6.网络与通信

计算机应用1.科学计算虚拟现实（VirtualReality）

虚拟现实（VirtualReality）虚拟现实（VirtualReality）

虚拟现实（VirtualReality）人工智能人工智能主要研究用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能,实现机器智能。人工智能人工智能主要研究用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展2023/9/17计算机的硬件组成28计算机硬件系统问题引入冯·诺依曼体系结构计算机的工作过程计算机的工作原理2023/8/8计算机的硬件组成28计算机硬件系统问题引入2023/9/17计算机的硬件组成29引入硬件系统和软件系统何为硬件？硬件是指组成计算机的看得见的物理设备例如：显示器、主机等，是构成计算机的实体何为软件？软件是用来指挥计算机完成具体工作的程序和数据的总称，是整个计算机的灵魂例如，Windows操作系统、IE浏览器等

计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。2023/8/8计算机的硬件组成29引入硬件系统和软件系2023/9/17计算机的硬件组成30台式计算机由哪些部件组成？笔记本与台式机架构基本一致计算机的组成部件就这些？里面还有什么？主机里的部件重要，还是外面的重要？哪些部件属于同一类型？2023/8/8计算机的硬件组成30台式计算机由哪些部件组成2023/9/17计算机的硬件组成31计算机硬件系统问题引入冯·诺依曼体系结构计算机的工作过程计算机的工作原理2023/8/8计算机的硬件组成31计算机硬件系统问题引入2023/9/17计算机的硬件组成32冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼式计算机有五大部件存储器、运算器、控制器输入设备、输出设备2023/8/8计算机的硬件组成32冯·诺依曼体系结构2023/9/17计算机的硬件组成33存储器存储器是用来存储程序和数据的部件通常分为：内存储器和外存储器内存储器存放执行中的程序和数据外存储器存放暂时不用的程序和数据2023/8/8计算机的硬件组成33存储器存储器是用来存储程2023/9/17计算机的硬件组成34理解内存储器赵治勋钱永明孙晓楠李滨1001100210981099………00000000000000011111111011111111…11100011100011011110100000110010……宾馆内存储器存储单元房间房间号地址客人程序和数据地址：存储单元的编号，按地址存取数据计算机硬件只能使用和识别二进制相似：结构和使用方式区别：内容形式2023/8/8计算机的硬件组成34理解内存储器赵治勋100内存储器内存分只读内存（ROM）和随机存储（RAM）.单位是字节（Byte）,目前有B,KB,MB,GB,TB,PB。它们之间是1024进位，即210=10242023/9/17计算机的硬件组成35内存储器内存分只读内存（ROM）和随机存储（RAM）.单位是外存储器硬盘光盘U盘移动硬盘存储卡（手机，数码相机，便携电脑）2023/9/17计算机的硬件组成36外存储器硬盘2023/8/8计算机的硬件组成362023/9/17计算机的硬件组成37外存储器的作用内存储器外存储器(如硬盘/u盘)运算器控制器批量交换数据

内存容量小且断电后无法保存

存放计算机正在运行信息

外存容量大且可永久保存

存放暂时不使用的程序和数据

一个一个交换数据速度快速度慢2023/8/8计算机的硬件组成37外存储器的作用内存储器外2023/9/17计算机的硬件组成38运算器和控制器运算器又称算术逻辑单元(ALU)，完成对二进制数的两类操作加、减、乘、除等基本算术运算与、或、非等基本逻辑运算控制器是计算机的控制中心控制计算机各部件协调工作使计算机能够自动地执行程序CPU

=运算器+控制器2023/8/8计算机的硬件组成38运算器和控制器运算器又称2023/9/17计算机的硬件组成392023/9/17计算机应用基础39个人电脑的CPU奔腾II奔腾IV2023/8/8计算机的硬件组成392023/8/8计算机应2023/9/17计算机的硬件组成40输入设备接受用户输入的原始数据和程序，并将它们变为计算机能识别的形式存放到内存中键盘、鼠标、扫描仪、手写笔外存储器也属于输入设备输出设备将存放在内存中由计算机处理的结果转变为人们所能接受的形式显示器、打印机、绘图仪等外存储器也属于输出设备输入设备与输出设备2023/8/8计算机的硬件组成40输入设备接受用户输入的原2023/9/17计算机的硬件组成41输入设备的作用提前准备数据即时输入数据至硬盘至内存2023/8/8计算机的硬件组成41输入设备的作用提前准备数2023/9/17