计算机组成原理(华科版)第一章 绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,计算机组成原理,第一章 绪论,*,（第二版）,华中科技大学出版社,计算机组成原理,第一章 概 论,1.1,计算机的发展与应用,1.1.1 计算机的发展,1第一代计算机(19461957),第二代计算机(19581964),第三代计算机(19651971),第四代计算机(1972),冯诺依曼计算机体系结构,五大部件,：,控制器、,存储器、,运算器、,输入设备和输出设备,程序设计者事先按一定要求编好程序，把它和数据一起存入存储器内，而机器能自动地按照程序执行一条条指令，这样就可以使全部运算成为真正的自动过程。,第五代计算机是通信、存储、信息处理和人工智能相结合的超巨型计算机，其系统由知识库机、推理机、智能接口等硬件和非程序设计语言(即说明性语言),Lisp、Prolog,和,Hope,语言等软件组成，它是一种更接近人体功能和人工智能的计算机。,第六代计算机，即作为计算机的核心元件不是传统的电子元件，而是更新的光电子元件，超导电子元件或生物电子元件。,神经网络技术,我国计算机的发展,我国计算机的研究工作是从1956年开始的。,1958年10月，我国研究成功电子管数字计算机。,1964年，晶体管数字计算机问世。,1971年，开发出了集成电路数字计算机。,1975年，开始研制微型计算机。,1978年，研制出了每秒500万次的大型计算机。,1984年，国防科技大学成功研制出每秒1亿次的“银河”电子计算机，随后又研制出了“银河型”机和“银河型”机。,计算机的发展方向,（1）巨型化,（2）,微型化,（3）,网络化,（4）,智能化,（5）多媒体化,1.1.2 计算机的应用,1,科学计算与数据处理,2,工业控制和实时控制,3,网络技术的应用,电子商务、网络教育、敏捷制造,4,虚拟现实,5,OA,与,MIS,6,计算机辅助技术（,CAD/CAM,）,7,多媒体技术,8,人工智能,由具有各类特殊功能,的信息（程序）组成,1.,计算机系统,计算机系统,计算机的实体，,如主机、外设等,硬件,软件,1.2 计算机系统的组成,1.2 计算机系统的组成,1.2.1计算机的硬件系统,计算机的硬件是指计算机中的电子线路和物理装置,运算器,控制器,存,储,器,输入设备,输出设备,图,1,.,1,计,算,机,硬,件,系,统,基,本,组,成,框,图,按任务需要编制成的各种程序,用来管理整个计算机系统,系统软件,应用软件,语言处理程序,操作系统,服务性程序,数据库管理系统,网络软件,软,件,计算机的软件系统,操作系统：,Windows、DOS、UNIX,语言处理程序：,Basic,、,Pascal,、,C,标准库程序,服务性程序：,Word，PCTOOLS,数据库管理系统：,SQL、Oracle、Sabase,计算机网络软件：,Windows NT,五级 高级语言级,编译程序,四级 汇编语言级,汇编程序,三级 操作系统级,操作系统,二级 一般机器级,微程序,一级 微程序设计级,微 程 序 直 接 由 硬 件 执 行,图1.3 计 算 机 系 统 的 层 次 结 构 示 意 图,1.2.3 计算机系统的层次结构,程序员所见到的计算机系统的属性,概念性的结构与功能特性,计算机,体系结构,计算机,组成,实现计算机体系结构所体现的属性,有无乘法指令,如何实现乘法指令,（指令系统、数据类型、寻址技术、,I/O,机理）,（具体指令的实现）,计算机体系结构和计算机组成,1.3 计算机的特点、性能指标及分类,1.3.1 计算机的工作特点,第一个特性是快速性,第二个特性是它的通用性,第三个特性是它的准确性,第四个重要特性是电子计算机的逻辑性,1.3.2 计算机的性能指标,1,基本字长,它是指参与运算数的基本长度，用二进制位的长短来衡量（如32位、16位等）。,2,主存容量,主存容量一般以字节为单位来计算。常用的计量单位有,T、G、M、K,它们之间以2,10,1024进行换算。,3,运算速度,它是用每秒能执行的指令条数来表示的，单位是条数/秒。,MIPS（Million Instruction Per Second),1.3.3 计算机的分类,大型主机：,IBM360、370、4300,小型计算机：,IBMAS/400,系列,个人计算机(,PC,机),工作站：,APOLLO DN100,工作站,巨型计算机：,Crey1、2,、,3,小巨型机：,Convex,公司的,C,系列机,1.4 多媒体技术简介,1.4.1 多媒体技术要,解决的主要问题,对信息的处理能力,多媒体技术使计算机具有综合处理文字、图形、图像、音频和视频信息的能力。,转换(,Translation),集成（,Integration）,管理与控制(,Manipulation),传输(,Transmission),对信息的处理能力,转换是指把多媒体信息转化成数字化信息；集成是指综合应用各种媒体信息；管理与控制是指处理过程中对各种媒体进行编辑、裁剪和重新组合；传输是指为了降低传输的频带宽度和信息量，需要实时实现数据压缩和还原处理，以及音像信息的同步传输。,数据压缩与解压,目前，最流行的压缩标准有,JPEG(Joint Photographic Expert Group),和,MPEG(Moving Picture Expert Group)。（,有损压缩）,JPEG,用于静止图像压缩的,JPEG,标准，主要适用于灰度和彩色图像的压缩。它可用于彩色打印机、扫描仪、传真机。,MPEG,标准用于运动视频图像的压缩。它的算法分为,MPEG1，MPEG2，MPEG3,三个等级。压缩比为100:1,Windows,环境下的多媒体控制接口(,MCI),MCI,的最大优点是应用系统与设备无关，更换设备时只需更换,MCI,驱动程序，应用系统不需要修改即可操作新设备，因此系统可以非常灵活方便地进行配置,1.4.2 多媒体个人计算机(,MPC),多媒体系统按功能不同可分为开发系统、演示系统和家庭娱乐系统等。,(1)开发系统:具有多媒体应用软件开发和制作能力,(2),演示系统:具有简易的多媒体演示和节目制作软件。,(3)家庭娱乐系统,多媒体系统的应用,（1）计算机辅助教学（,CAI）,（2）信息咨询,（3）商业应用,（4）家庭服务,