计算机组成原理：绪论

第1章绪论让我们了解计算机了解哪些??计算机的发展历史计算机系统的硬件组成计算机的软件系统计算机系统的组织结构计算机的特点和性能指标计算机的分类与应用电子计算机分类按其信息的表示形式和处理方式分类：电子模拟计算机以连续变化的量即模拟量表示数据，通过电流或电压的物理变化过程实现运算。受到元器件精度的影响，使其运算精度较低，解题能力有限，信息存储困难，因而应用面窄。电子数字计算机以离散量即数字量表示数据，应用算术运算法则实现运算。由于具有很强的逻辑判断功能、庞大的存储能力，以及计算、模拟、分析问题、操作机器、处理事务等能力，因而得到了极其广泛的应用。1.1计算机的发展历史电子计算机的诞生第一台电子计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandComputer）于1946年在美国诞生。①每秒5000次加法运算；②每秒50次乘法运算；③平方和立方计算；④Sin和Cos函数数值运算；⑤其它更复杂的计算。1955年退役十进制运算180001500150301500多个电子管多个继电器千瓦吨平方英尺5000次加法／秒用手工搬动开关和拔插电缆来编程电脑始祖

—冯·诺依曼冯·诺依曼提出了新的改进方案：一是用二进制代替十进制，进一步提高电子元件的运算速度；二是存储程序(StoredProgram)，即把程序放在计算机内部的存储器中，换言之，把能进行数据处理的程序放在数据处理系统内部，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存，即把程序本身当作数据来对待。冯·诺依曼的改进方案被称为“爱达法”(EDVAC)，即离散变量自动电子计算机(ElectronicDisereteVariableComputer)的简称。1945年6月，他写了一篇题为《关于离散变量自动电子计算机的草案》的论文，第一次提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念(StoredProgramConcept)，这是所有现代电子计算机的范式，被称为“冯·诺依曼结构”。按这一结构建造的电脑称为存储程序计算机(StoredProgramComputer)，又称为通用计算机。时至今日，所有的电脑都逃脱不了冯·诺依曼的掌心，我们所有的电脑，都有一个共同的名字，叫“冯·诺依曼机器”，它超越了品牌、国界、速度和岁月。1.1.1更新换代的计算机硬件（1）电子管时代（1946年－1959年）（2）晶体管时代（1959年－1964年）（3）中、小规模集成电路时代（1964年－1975年）（4）超、大规模集成电路时代（1975年－1990年）（5）超级规模集成电路时代（1990年－现在）代硬件技术速度（次/秒）一电子管40,000二晶体管200,000三中小规模集成电路1,000,000四大规模集成电路10,000,000超大规模集成电路100,000,000小规模集成电路SSI10-100个元件或1-10个逻辑门中规模集成电路MSI100-1000个元件或10-100个逻辑门大规模集成电路LSI10^3-10^5个元件或100-10000个逻辑门超大规模集成电路VLSI10^6-10^7个元件或10000个逻辑门特大规模集成电路ULSI10^7-10^9个元件巨大规模集成电路GSI10^9个以上元件2023/12/1310电子管时代（1946～1959）运算速度：5千～4万（次/秒）在电子管时代，计算机以电子管作为基本逻辑单元，主存储器采用汞延迟线、磁鼓等材料，数据用定点表示。我国有:103机、104机、119机2023/12/1311晶体管时代（1957～1964）运算速度：几十万～百万（次/秒）2023/12/1312晶体管时代的计算机主要以晶体管代替电子管作为基本逻辑元件，主存储器由磁芯构成，引入了浮点运算硬件加强科学计算能力。我国推出：DJS-5机、DJS-121机、DJS-108机2023/12/1313中小规模集成电路时代

（1965～1975）

运算速度：百万～几百万（次/秒）2023/12/1314在中小规模集成电路（MSI、SSI）时代，集成电路器件成为了计算机的主要逻辑元件，由半导体存储器替代磁芯存储器作为主存储器。此阶段采用多处理器并行结构的大型、巨型机和物美价廉的小型机得到快速发展。本阶段典型的计算机有：IBM公司的IBM360系列（1964年）、CDC公司的CDC6600（1964年）和DEC公司的PDP-8（1964年）。我国在此时期也推出了大、中、小型计算机，如150机（1973年）、DJS-130机（1974年，并形成了100系列机）、220机（1973年-1981年，200系列机）和182机（1976年，180系列机）。2023/12/1316第一台迷你计算机PDP-8

2023/12/1317超大规模集成电路时代（1975～1990）运算速度：几百万～几千万亿（次/秒）此时半导体存储器已完全替代了磁芯存储器，并发展了并行技术、多机系统和分布式计算技术，出现了RISC指令集。在这一时期，巨型向量机、阵列机等高级计算机得到了发展，如美国的Cray-I，我国的YH-I等，同时低档的微处理器开始面世，并迅速推向社会各个领域和家庭。1978年采用Intel8086微处理器构成的16位微机IBM-PC/XT的面世，真正使得台式个人计算机走进办公室和家庭。(此前，有8位的微机，Apple-II,Cromenco,Z80)与此同时，计算机网络也由实验研究阶段转入商业市场，推动了计算机信息处理的发展和应用。从而带动并形成了信息技术产业——IT业。1990-现在出现了采用大规模并行计算和高性能机群计算技术的超级计算机，如IBM公司的“深蓝”计算机就是一台RS/6000SP2超级并行计算机，它具有256块处理器芯片。我国的YH-III（大规模并行处理，128个CPU，1997年）、YH-IV（机群技术）巨型机已达到国际水平.2004年，我国的研制开发的超级计算机——曙光4000A进入全球超级计算机500强排行榜的前10名，标志着我国超级计算机技术已跨入了世界前列。2008年超级计算机榜首美国能源部下属洛斯阿拉莫斯国家实验室的IBM超级计算机“走鹃”（Roadrunner）以每秒1.105千万亿次的浮点运算速度再度蝉联榜首。2008年超级计算机第十曙光5000A高性能计算机采用最新的四核AMDBarcelona(主频2.0GHz)处理器，采用基于刀片架构的HPP体系架构，共有约30000颗计算核心，大于100TB海量内存，700TB数据存储能力，采用低延迟的20Gb的网络互联，其设计浮点运算速度峰值为每秒230万亿次，Linpack测试速度预测将达到160T。2009年超级计算机榜首美国能源部下属橡树岭国家实验室的Cray“美洲豹”XT5系统以每秒1.759千万亿次(petaflop/s)的运算速度，在全球超级计算机500强排行榜中首度折桂。美洲豹的科学应用图从左到右，从上到下依次为：

1：极端气候模拟

2：超新星研究

3：生命和半衰期

4：从光合作用到新燃料

5：聚变加速

6：模仿火山爆发应激气候2009年超级计算机第五由中国国防科大研制的“天河一号”超级计算机以实测速度每秒563.1万亿次位列世界第五、亚洲第一，这也是中国超级计算机迄今获得的最高名次，也是前十位中唯一非美超级计算机。2010年超级计算机榜首全球超级计算机500强排行榜（又称TOP500）11月16日在美国新奥尔良会议中心正式揭晓，由中国国防科学技术大学研制的“天河一号”超级计算机排名第一，美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”和中国曙光公司研制的“星云”紧随其后，其他排名前十的超级计算机分别位于日本、法国、德国和美国。“天河一号”2010年在中国国家超级计算天津中心安装部署，升级后的实测运算速度可达每秒2570万亿次；排名第二的“美洲虎”超级计算机实测运算速度可达每秒1750万亿次；排名第三的“星云”计算机实测运算速度达到每秒1270万亿次。超级计算机——天河一号运算速度“天河一号”峰值运算速度为每秒4700万亿次。做个换算对比：“天河一号”运算1小时，相当于全国13亿人同时计算340年以上的时间；“天河一号”运算1天，相当于1台双核的高档桌面电脑运算620年以上的时间。存储容量“天河一号”存储容量为两千万亿个字节。做个换算对比：一个汉字平均为两个字节，“天河一号”可在线存储一千万亿个汉字，相当于存储100万汉字的书籍10亿册。2011超级计算机榜首第38届全球超级计算机五百强排行榜，升级完毕的日本“京”(KComputer)成为人类历史上第一台计算能力跨越1亿亿次每秒的计算系统。在日语中，“京”是一个计量单位，代表1万万亿。不同于其它近来表现“猖狂”的高性能计算系统，“京”仍旧完全基于传统处理器，没有使用GPU加速。现在的“京”配备了88128颗富士通SPARC64VIIIfx2.0GHz八核心处理器。“京”将在明年6月完成整个系统的配置，并于同年11月正式开始运用。除用于模拟演算地震、海啸、台风等地球科学及有关宇宙形成的研究外，“京”还将运用于新材料、医药用品、汽车及飞机的研发等工作。2011超级计算机榜首2011超级计算机亚军——

天河一号A最大性能只有“京”的24.4％。事实上，除了一路狂奔的“京”之外，从第二名到到第十一名都没有多少变化。从超算分布的国家来看，最近两年增长最快的国家无疑是中国，两年时间，中国入围超算总数从2010年11月的24台猛增至如今的74台，平均增长率超过45%。美国作为当今唯一的超级大国，在入围超算数量上也保持了一如既往的霸气，始终占据着TOP500的半壁江山，其他国家望尘莫及。2012年6月超级计算机排名第一名：红杉(Sequoia)超级计算机，美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室

/view/c3d6cef17c1cfad6195fa743.html使用红杉来研究美国核威慑武器的安全性和可靠性2012年6月超级计算机排名第二名：K超级计算机，日本理化学研究所高级计算科学研究所(AICS)第三名：米拉(Mira)超级计算机，伊利诺伊州阿尔贡国家实验室第五名：天河-1A，天津国家超级计算中心第十名：星云(Nebulae)，中国深圳

2012年11月TOP500强Cray公司的超级计算机Titan以17590TFlop/s的运算速度夺冠，IBM的Sequoia以16324.8TFlop/s的速度夺得亚军，曾经位列榜首的KComputer以10510TFlop/s屈居第三位。曾在2010年位列榜首的中国最快的超级计算机天河-1A，以2566TFlop/s的运算速度排在第八位。Top10超级计算机中，有5台来自美国，德国2台，中国、意大利与日本各1台。在整个TOP500榜单中，251台来自美国，72台来自中国。按照平台来划分，Top500超级计算机中76%来自Intel，12%来自AMD，10%来自IBM。2013年6月超级计算机排名1天河二号是由中国国防科技大学开发的超级计算机，今年以持续计算速度每秒3.39亿亿次的优越性能位居榜首。部署在广州的国家超级计算机中心。2泰坦是一台安装在美国能源部（DOE）的橡树岭国家实验室CrayXK7系统的超级计算机。最节能的系统之一。3红杉是安装在美国能源部劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的一台IBM蓝色基因/Q系统超级计算机。10天河-1A，中国天津的国家超级计算中心。2013年11月

前三甲分别为中国天河二号、橡树岭国家实验室的泰坦、和劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的红杉。天河二号是由中国国防科技大学开发的超级计算机，今年以持续计算速度每秒3.39亿亿次的优越性能位居榜首。天河二号将于今年年底被部署到广州的国家超级计算机中心。它的出世比原定计划提前两年。天河二号有16,000个节点，每个节点两个IntelXeonIvyBridge的处理器。2014年6月

天河二号以比第二名美国“泰坦”快近一倍速度获得冠军除了助力探月工程、载人航天等政府科研项目外，天河二号目前已经逐渐应用于民用领域，比如石油勘探、汽车飞机的设计制造、基因测序等。传统手段研发新车，一般要经过上百次碰撞实验、历时两年多才能完成，而利用天河二号进行模拟，只需3到5次实车碰撞、两个月即可实现。中国商用飞机设计有限公司北京研究中心利用约2.4万CPU核开展了大型民机全参数气动优化设计，在天河二号计算6天，完成了其自身计算平台约需2年的工作量，极大地提高了优化工作效率。华大基因使用的生物信息软件能迅速在天河二号上运行，不需要再另外进行编程；同时天河二号强大的计算能力，可以快速满足华大基因海量基因数据分析所需的计算资源，节省大量分析时间。但是能耗很高，应用软件缺失。1.1.2日臻完善的计算机软件汇编语言阶段（20世纪50年代）程序批处理阶段（20世纪60年代）分时多用户阶段（20世纪70年代）分布式管理阶段（20世纪80年代）软件重用阶段（20世纪90年代）Web服务阶段（21世纪初期－现在）2023/12/1338—个完整的计算机系统由硬件和软件两大系统组成。计算机系统硬件系统组成一台计算机的各种物理装置以及它们的设计与实现技术软件系统泛指计算机系统中使用的各种程序和文件1.2计算机系统的硬件组成1.2.1计算机的功能部件首先思考：计算机的基本功能是什么数据加工运算器控制器输入设备输出设备主机系统CPU存储器I/O系统数据保存数据传送操作控制（1）输入设备（2）输出设备（3）存储器分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。CPU能够直接访问的存储器是主存。辅助存储器用于帮助主存记忆更多的信息，辅助存储器中的信息必须调入主存后，才能为CPU所使用。主存储器的每个单元都有自己唯一的地址码，通常是按地址进行访问的，若对存储器某个单元进行读/写操作，必须首先给出被访存储单元的地址码。主存储器结构简图（4）运算器运算器是计算机的执行部件，用于对数据的加工处理，完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指按照算术运算规则进行的运算，如加、减、乘、除以及它们的复合运算。逻辑运算则为非算术性运算，如与、或、非、异或、比较、移位等。其核心是算术逻辑部件（ArithmeticandLogicalUnit，ALU）。运算器中还设有若干寄存器，用于暂存操作数据和中间结果。由于这些寄存器往往兼备多种用途，如用作累加器、变址寄存器、基址寄存器等，所以通常称为通用寄存器。运算器的简单框图见书P6图1-3。（5）控制器是整个计算机的指挥中心。控制器就是按着事先安排好的解题不愁，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。程序按指令序列存放在存储器中，控制器根据程序实施控制，这种工作方式称为存储程序方式。1.2计算机系统的硬件组成1.2.2冯•诺依曼计算机存储程序的概念是由美国数学家冯•诺依曼于1946年6月在研究EDVAC计算机时首先提出来的，它奠定了现代计算机的结构基础。其基本思想如下：（1）计算机由五大部件组成哪五大部件？？（2）采用二进制形式表示数据和指令指令是什么？？（3）采用存储程序方式什么是存储程序？？指令指令是程序的基本单位，程序是若干指令的有序集合。冯·诺依曼结构计算机中，指令与数据均以二进制代码的形式同存于存储器中。两者在存储器中的地位相同，均可按地址访问。

指令由操作码和地址码两部分组成。操作码表示指令的操作性质，地址码表示操作数在存储器中的位置。2023/12/1349在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。在解题过程(运行程序)中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。存储程序方式是冯·诺依曼思想的核心，是计算机能高速自动运行的基础。存储程序方式早期的冯•诺依曼计算机(图1-4，P7)现代计算机组织结构(图1-5，P7)在微处理器问世之前，运算器和控制器是两个分离的功能部件，加上当时存储器还是以磁芯存储器为主，计算机存储的信息量较少，因此早期冯•诺依曼计算机结构是以运算器为中心的，其他部件都通过运算器完成信息的传递。微处理器将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里。现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心，但是现代计算机的基本结构仍然遵循冯•诺依曼思想。2023/12/1351早期的冯·诺依曼计算机组织结构图

现代计算机组织结构图

1.3计算机的软件系统1.3.1系统软件操作系统语言处理程序数据库管理系统分布式软件系统网络软件系统各种服务程序应用软件应用软件是指用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的程序，如各种科学计算类程序、工程设计类程序、数据统计与处理程序、情报检索程序、企业管理程序、生产过程控制程序等。目前应用软件正向标准化、集成化方向发展，许多通用的应用程序可以根据其功能组成不同的应用软件包，供用户选择使用。能否再举一些应用软件的例子？？2023/12/1355虽然在一个具体的计算机系统中，硬件、软件是紧密相关、缺一不可的，但是对某一具体功能来说，可以用硬件实现，也可以用软件实现，这就是硬件、软件在逻辑功能上的等效。任何由硬件实现的操作，在原理上，均可用软件来实现；同样，任何由软件实现的操作，在原理上都可硬化由硬件来实现。硬件、软件在逻辑功能上等效2023/12/1356例：乘除运算早期均由软件编程实现。现已由硬件乘、除法器实现。例：在微小型机中，为了降低系统复杂程度和成本，将一些在巨型、大型机中由硬件实现的功能由软件编程实现。硬件的软化：将由硬件实现的功能用软件实现。软件的硬化：将由软件实现的功能用硬件实现。2023/12/1357固件：载有在用户环境中不能加以改变的程序及数据的器件。将复杂且常用的程序写入只读存储器就构成了固件。固件从功能上看是软件，但从形态上看是硬件。例如，PC机中的主板BIOS、显卡BIOS，网卡BOOTROM等都属于固件。2023/12/1358硬件软件的功能分配在设计一个计算机系统时，必须根据设计要求、现实技术与器件条件，首先确定哪些功能直接由硬件实现，哪些功能通过软件实现。这就是硬件、软件的功能分配。随着电子技术的发展，可以使软件逐渐“固化”乃至“硬化”

。所以设计计算机系统时必须首先解决硬、软件的功能分配问题。2023/12/1359计算机系统的多级层次结构

现代的计算机是一个硬件与软件组成的综合体。由于面对的应用范围越来越广，所以必须有复杂的系统软件和硬件的支持。由于软件、硬件的设计者和使用者是从不同的角度，以各种不同的语言来对待同一个计算机系统。因此，他们各自看到的计算机系统的属性及对计算机系统提出的要求也就不一样。如硬件设计人员要求机器能够高速有效地执行机器指令所规定的各种操作。而高级语言使用者则关心机器能否提供高效方便的编程环境。2023/12/1360对不同的对象而言，一个计算机系统就成为实现不同语言的、具有不同属性的机器。假如在软件、硬件之间，系统设计者和使用者之间不能很好地协调、配合，就会大大影响系统的性能与效率。2023/12/1361计算机系统的多级层次结构根据从各种角度所看到的机器之间的有机关系，可以将计算机系统分为多级层次结构。目的：分清各级层次结构彼此之间的界面，明确各自的功能，以便构成合理、高效的计算机系统。2023/12/13622023/12/1363第0级硬件操作时序实际的硬件层，是硬件组成的实体。第1级微程序机器层

实际的硬件层，它由机器硬件直接执行微指令。第2级传统机器语言层

实际的硬件层，由微程序解释机器指令系统。第3级操作系统层

由操作系统程序实现。操作系统程序是由机器指令和广义指令组成的。其中广义指令是为扩展机器功能而设置的，是由操作系统定义和解释的软件指令。这一层也称为混合层。2023/12/1364第4级汇编语言层

汇编语言是一种符号形式语言，用户借此可编写汇编语言源程序。这一层由汇编程序支持和执行。第5级高级语言层

高级语言层为方便用户编写各类应用程序而设置的。它是面向用户的。该层由各种高级语言编译程序支持和执行。第6级应用语言层

应用语言层是直接面向某个应用领域，为方便用户编写该应用领域的应用程序而设置的。由相应的应用软件包支持和执行。

2023/12/1365高级语言程序

C＝A＋B汇编语言程序

MOVAL，A

ADDAL，B

MOVC，AL机器语言程序

1000H000000011001H000000101002H000000000000H101000000001H000000000002H000100000003H000000100004H000000010005H000100000006H100010000007H000001100008H000000100009H000100002023/12/1366在多级层次结构中，第0、1、2级是实机器，上面几层均为虚机器（虚拟机）。虚机器：是指用软件技术构成的机器。虚机器建立在实机器的基础上，利用软件技术扩充实机器的功能。从整体看就好像有了一台更强功能的机器，所以称它为虚机器。机器语言层和操作系统层是虚、实机器的分界面。软、硬件功能的分配，决定了虚、实机器的界面。2023/12/1367利用多级层次结构观点，可以在设计计算机系统时，明确哪些功能由硬件完成，哪些功能由软件完成。同样还可以明确在虚机器中各层次应完成的功能，上级应得到下级的哪些支持。多级层次结构观点，对于了解掌握计算机的组成，设计一个良好的计算机系统结构有很大的帮助。2023/12/1368计算机硬件系统的组织

如何把五大基本部件互连起来构成计算机的硬件系统，是计算机硬件系统的组织问题。在计算机的五大部件之间，有大量的信息需要传送，如何实现信息的传送，取决于数据通路的逻辑结构。早期的计算机往往在各部件之间直接连接传送线路，数据通路复杂、零乱，控制不便，而且没有多少扩展余地。2023/12/1369总线结构现在的计算机普遍采用总线结构。1.

总线：一组可为多个功能部件共享的公共信息传送线路。2.

总线的使用规定

⑴共享总线的各个部件必须分时使用总线发送信息，保证总线上的信息在任何时候都是唯一的。

⑵总线上的各个部件可同时接收总线上的信息。总线的使用规定，保证了总线上的信息不冲突，且总线上的各部件可以共享总线信息。2023/12/1370按总线的任务分(1)CPU内部总线这是一级数据线，用于连接CPU内部各寄存器和算术逻辑部件。在微型计算机系统中，CPU内部总线也就是芯片内的总线。(2)部件内总线在计算机中各功能模块插件上芯片之间的总线。属于芯片间的总线。如内存条、声卡等插件上的总线。总线的分类2023/12/1371(3)系统总线连接系统内各大部件如CPU、主存、I/O设备等的总线，是连接整机系统的基础。系统总线包括地址总线、数据总线、控制/状态总线。(4)外总线计算机系统之间或计算机系统与其它系统之间的通信总线。外总线往往借用电子工业领域已有的标准。如RS－232串行总线标准。2023/12/1372按总线上信息传送的方向分(1)单向总线

连接在总线上的部件只能有选择地将信息进行单向传送。如地址总线。(2)双向总线

连接在总线上的任何部件既能通过总线发送信息，也能通过总线接受信息。如数据总线。2023/12/1373采用总线结构的好处可以大大减少系统中的信息传输线数，减轻发送部件的负载。可以简化硬件结构，灵活地修改与扩充系统。2023/12/1374总线的连接方式单机系统中采用的总线类型(1)单总线结构用一组系统总线把CPU、主存及各种I/O接口连接起来。2023/12/1375总线上各设备之间（CPU与MEM、MEM与I/O、CPU与I/O、I/O与I/O）都通过单总线交换信息。可将I/O与存储器同等对待，统一进行编址。控制简单，易于扩充。同一时刻只能在一对设备之间或部件之间传送信息，因此系统速度受到限制。把主存与I/O设备同等对待，降低了主存的地位。因为主存与CPU间的信息传送要比CPU与I/O设备间的信息传送频繁很多。单总线结构的优点与缺点2023/12/1376(2)双总线结构①以CPU为中心的双总线结构采用以CPU为中心的存储器总线和I/O总线，分别进行数据传送。以CPU为中心的双总线，结构简单，控制容易。但由于I/O设备与主存间的信息传送都必须通过CPU进行，使CPU要花费大量时间进行信息的输入输出处理，从而降低了CPU的工作效率。所以只在早期的机器中使用。2023/12/1377以CPU为中心的双总线结构2023/12/1378②面向主存的双总线结构在单总线的基础上，在CPU与主存之间增加了一组存储器总线，CPU访存直接通过存储器总线实现，面向主存的双总线结构保持了单总线结构的优点，同时由于通过存储器总线访存，提高了CPU的访存速度，也减轻了系统总线的负担。2023/12/1379面向存储器的双总线结构2023/12/1380(3)三总线结构在面向主存的双总线结构的基础上，增加I/O总线，使得CPU与主存、主存与I/O之间均具备独立的信息传输通路。2023/12/1381总线结构主要用于微、小型计算机中。对于中型、大型计算机系统的构成，主要着重于系统功能的扩充和效率的提高。为了增强系统功能，必然要配置更多的硬件资源和软件资源。

由于I/O设备的增多使I/O处理成为又一个十分突出的问题。许多I/O设备由于具有机械动作，其工作速度远比CPU的速度低，因此，如何解决速度匹配问题，使CPU与I/O操作尽可能并行地工作以提高CPU的工作效率，成为系统结构中的一个关键问题，为此提出了“通道”的概念。2023/12/1382

通道通道是一种具有处理机功能的专门用来管理I/O操作的控制部件。具有通道的计算机系统通常采用主机、通道、I/O设备控制器、I/O设备四级连接方式。通道结构具有较大的变化和扩展余地，对较小的系统，可将设备控制器与I/O设备合并在一起，将通道与CPU合并在一起。对较大的系统，则可单独设置通道。对更大的系统，可将通道发展为专门的I/O处理机，甚至更强功能的前端机。2023/12/1383计算机的特点能自动连续地工作运算速度快运算精度高具有很强的存储能力和逻辑判断能力通用性强计算机的性能指标基本字长：参与运算的数的基本位数

主存容量：K、M、G、T、P

运算速度所配置的外部设备及其性能指标系统软件的配置机器字长机器字长是指参与运算的数的基本位数，它是由加法器、寄存器的位数决定的，所以机器字长一般等于内部寄存器的大小。字长标志着精度，字长越长，计算的精度就越高。计算机中为了更灵活地表达和处理信息，又以字节（Byte）为基本单位，用大写字母B表示。一个字节等于8位二进制位（bit）。不同的计算机，字（word）的长度可以不相同