第1章-计算机系统概论.ppt

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1、第1章计算机系统概论1．1计算机的发展状况1．1．1计算机的定义电子计算机是一种能够存储程序、自动连续地执行程序，对各种数字信息进行算学运算和逻辑运算的快速电子工具。1．1．2计算机的发展1946年2月15日第一台计算机ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer,电子数字积分和计算机）诞生。美国宾夕法尼亚大学莫尔学院电机系莫克利教授（J·W·Mauchly）和他的学生艾克特（J·P·Eckert）及同事共同研制的。它采用十进制运算；共使用18000多个电子管；1500个继电器

2、；运行时耗电150kw；占地面积约140平方米，重30吨；每秒可以完成5000多次加法运算和50次乘法运算，可以进行平方和立方运算以及sin和cos函数运算；从诞生到1955年10月2日10年间共运行了80223个小时。1．第一代电子计算机第一代计算机为电子管计算机（1946～1957）。它是将电子管和继电器存储器用绝缘导线互连在一起，由单个CPU组成；CPU用程序计数器和累加器完成定点运算，采用机器语言或汇编语言，用CPU程序控制I/O设备。软件一词尚未出现其特点是：体积大，速度慢（104/S每秒钟运算次数，下同），功耗大

3、，存储器容量小。典型产品有：ENIAC、IAS、IBM701。2．第二代电子计算机第二代计算机为晶体管计算机（1958～1964）。它采用晶体管组成更复杂的算术逻辑部件和控制单元，存储器由磁芯构成；实现了浮点运算，并且提出了变址、中断、I/O处理等新概念；软件也得到了发展，出现了高级语言编程，为计算机提供了系统软件；其特点是：同第一代计算机相比，第二代晶体管计算机体积小，速度快（105/S），功耗低，可靠性高。典型产品有IBM7094、CDC1604、DEC公司的PDP-1计算机。3．第三代电子计算机第三代计算机为小、中规模

4、集成电路计算机（1965～1971）。单个封装的晶体管称分立元件，分立元件分开制造，封装在自己的容器中，然后再焊接到电路板上。第二代早期计算机大约包含10000个晶体管，后来达数十万。集成电路制造技术是利用光刻技术把晶体管、电阻、电容等构成的单个电路制作在一块芯片上。使用集成电路制造的电子计算机称集成电路计算机。这期间，因受半导体制造技术的限制，集成电路的规模较小，被称为小规模集成电路SSI（smallscaleintegration）、中规模集成MSI(middlescaleintegration)。其主要特点是：①第三代

5、计算机开始采用微程序控制、流水线、高速缓存、虚拟存储器、先行处理技术等。②软件采用多道程序设计和分时操作系统。典型产品有IBM的System/386和DEC公司的PDP-8等。4．第四代电子计算机第四代计算机为大规模、超、甚大规模集成电路计算机（1972～）。随着大规模集成电路与微处理技术的长足进步，大规模LSI(largescaleintegration)、超大规模SLSI(superlargescaleintegration)、极大规模ULSI(ultralargescaleintegration)和甚大规模VLSI(v

6、erylargescaleintegration)集成电路成为计算机的主要部件。特点：计算机的运行速度越来越快，并行处理技术的研究与应用以及众多巨型机产生是这个阶段的一大特点。另一个特点就是计算机网络的发展及广泛应用，20世纪90年代计算机与通信技术的高速发展与密切结合，掀起了网络热。大量计算机通过互联网相联，这就大大地扩展和加速了信息的流通，增强了社会的协调与合作能力，使计算机的应用方式由个人计算方式向分布式和群集式计算发展。另外，随着后PC时代的到来，消费电子、计算机、通信（consumption、computer、co

7、mmunications，简称3C）一体化趋势日趋明显，数字化社会的呼声使嵌入式系统（embeddedSystem）日益受到市场和厂家的关注，嵌入式设备越来越普及。软件技术也得到了极大发展，高级程序编程、网络操作系统、个人计算机操作系统、网络数据库技术都得到了极大发展。多进程和多线程编程以及软件工程越来越受到人们的重视。5．新一代计算机目前计算机技术仍然使用硅组成的半导体器件，计算机的基本结构仍然遵循冯·诺依曼(JohnVonNeumann)结构体系。必须根据一定的算法编写程序，并以文件的形式存储程序，然后通过执行程序来完成

8、对信息的处理和加工。新一代计算机正寻求速度更快，功能更强的全新元器件，如神经元、生物芯片、超导材料、量子芯片等。计算机的基本结构试图突破冯·诺依曼结构体系（指令驱动的串行计算机，对现实世界中的大量并行处理具有先天不足）,以自然语言为计算机的逻辑推理语言，使计算机更具有智能化。第1章计算机系