第1章 计算机概述

第1章计算机概述

•计算机的类型

-微型计算机

-中、大型计算机

-巨型计算机

-微处理器

•计算机的性能与发展趋势

-基本技术指标

-微型化、巨型化、网络化、智能化

-摩尔定律

•计算机的基本结构

-冯・诺依曼模型

-计算机的结构

作业

—1、2、3、5、8、9

1.1计算机类型

＞微型计算机——普及使用的通用计算机，包括桌面计算机、

笔记本计算机、掌上计算机

特点：廉价、网络/多媒体、人性化

＞中、大型计算机——用于大型企业、事业单位，研究机构、

大学、金融机构作为集中计算和信息处理的计算机

特点：高速度、高可靠性、大容量

＞巨型计算机——用于尖端科学技术研究、国家机构、军事

特点：超高速度

＞微处理器——作为其他设备的控制中心

体积小、低功耗、专用化

1.1计算机类型一一微型计算机

微型计算机的特点

＞体积桌面化----＞掌上化

＞通用化，满足多种使用要求

＞操作简单化，用户平民化，维护简单化

＞价格低廉化

＞多媒体化

1.1计算机类型—中大型计算机

中大型计算机的特点

＞结构：为多个机柜，主机系统、硬盘机、磁带机、打印机、

通信处理机等。

A性能：一般具备高速处理能力，大容量内存和外存储系统。

大容量的存储系统可能要求磁盘阵列。

＞可靠性：要求连续运行

不能停机，在要求可靠性

很高的场合要有（异地）

双（多）主机热备份。定

时数据备份。

»联网：一般要求具备快速

的网络、通道处理能力。

1.1计算机类型一一巨型计算机

1.1.3巨型计算机

＞超高速度，目前的水平是每秒上百万亿次浮点运算(FLOPS：

FloatingpointnumberOperationsPerSecond)

＞结构上为多处理器结构：单

指令多数据流(SIMD)机，并

行向量处理机(PVP),对称多

处理机(SMP),大规模并行

处理机(MPP),工作站群

(COW),以及分布共享存储

器(DSM)多处理机。

＞主要应用领域是仿真(如气

象预测)、实时控制(如飞

行器控制)、模式识别、密目前世界上最快的巨型计算机：

码运算、基因工程等。旧M的蓝色基因/L,每秒367万亿

次，65536个PowerPC处理器

L1计算机类型—微处理器

1.1.4微处理器

＞微型化的、计算机化的控制部件，通过指令的执行完成设备

的控制或信号处理。

»功能上类似计算机的核心部分，加上简单化、专用化的接口。

包括CPU、存储器以及必须的外围接口。

＞单片机——在一块芯片中集成了CPU、存储器、定时器、外

部接口单元等，可以通过编程完成很多系统的控制功能的集

成电路器件。

＞微处理器包括针对不同应用

的多种类型，包括面向控制

的（主要是单片机），面向

信号处理的（数字信号处理

器），也有可以构成通用计

算机系统的。

1.2计算机的性能与发展趋势—，性能

1.2.1计算机的容量与速度

»计算机速度的度量单位一般是MIPS(MillionInstructionPer

Second),但MIPS和指令复杂度没有关系，为了描述浮点数

的运算速度，另一个指标是FLOPS(FLOPS：Floatingpoint

numberOperationsPerSecond)

＞影响计算机运算速度的主要因素

•CPU时钟频率

■指令系统

•CPU的构造技术，流水线、Cache、超标量、超线程等

•多CPU并行技术

•存储器速度

1.2计算机的性能与发展趋势—，性能

»计算机的存储容量

以二进制位为最小存储单位(bit)

以字节为最小访问单位(Byte),8位构成一个字节

1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB

A内存和外存

内部存储器^—―由半导体器件构成

易失性存储器—运行期间的临时存储器

外部存储器^一―由磁性存储器和光存储器构成

非易失性存储器——永久性存储器

1.2计算机的性能与发展趋势—发展趋势

＞微型化和巨型化

微型化——满足更广泛的应用，更高的集成度和更低的功耗

使得计算机进一步微型化。

巨型化—实现更高速度的运算能力

»智能化

使计算机具备学习、推理、判断的能力，实现自然语言能力

和视觉能力，让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的

机理。

＞网络化

多种接入方式——在目前计算机网络已经比较普及的情况下,

逐步普及无线接入方式（无线公网或无线局域网）

主干通信实现三网合一——整合计算机网、电信网和广播电

视网，实现数据包交换。

1.2计算机的性能与发展趋势—摩尔定律

Intel公司的创

办人之一摩尔发

现了一个具有历

史意义的现象：单

“在相等面积（制片

晶

作成本）的晶片上体

管

集成的晶体管数数

量以每18个月增

加一倍的趋势增

加，执行性能的

提升大体也符合

这个趋势。”这

就是著名的摩尔

定律。

1.3计算机的基本结构——冯・诺依曼模型

»什么是计算机？

以美籍匈牙利数学家约翰•冯・诺依曼（1903-1957,电

子计算机之父）为首的研制小组提出了“存储程序控制”的计

算机结构（即诺依曼机），奠定了现代计算机的体系结构。

»冯・诺依曼模型的主要思想

⑴计算机（指硬件）由五大基本部件组成——运算器、控制器、

存储器、输入设备和输出设备；

⑵计算机内部采用二进制来表示指令和数据；

⑶将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再执行程

序。

1.3计算机的基本结构—计算机的模块结构

主机外部设备系统软件应用软件

中央处理器主存储器

辅

输

输

助

入

出

存

设

设

储

备

备

器

计算机系统包括硬件和软件

计算机硬件包括主机和外部设备

计算机主机包括CPU和存储器

1.3计算机的基本结构PC机的模块结构

早期的PC机的模块结构

*硬盘接口*硬盘光盘驱动器调制解

调器

总线

软驱接口•

扫描仪

＞串行接口鼠标器

*通信接口：*并行接口

USB打印机

*键盘

CPU

*扬声器

微型

机

主+12/-12+5/-5*显示器

t1tt

机

板总线插槽

*音箱

微型电源

ib

机主

机箱2＞网卡•局域网

220VAC

1.3计算机的基本结构—PC机的模块结构

现在的

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