计算机系统概述.ppt

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1、第一章 计算机系统概论学习目的：1.了解计算机的语言和与硬件的层次关系；2.掌握冯诺依曼计算机模型的思想、冯氏计算机的硬件组成和基本功能；3.了解计算机系统的层次结构，从软件、硬件两方面描述；4.了解电子计算机的发展简史；5.了解计算机的应用。重点：1.冯诺依曼计算机模型的思想2.冯氏计算机的硬件组成和基本功能。1.1 计算机的语言自然语言自然语言：人类相互交流信息所用的语言。高级语言高级语言：一种和自然语言接近并能为计算机接受的语言。机机器器语语言言：机器能直接执行的语言（二进制，可直接进入内存，由CPU执行）。汇编语言汇编语言：符号式程序设计语言（操作码地址码）。如：如：机器语言(000

2、001 010)汇编语言(ADD R1,R2)高级语言(A=A+B)12计算机的硬件 组成计算机的基本部件有中央处理器CPU（运算器和控制器）、存储器和输入、输出设备。以总线连接的计算机框图 计算机系统的层次结构（从语言功能层次划分）现代计算机解题的一般过程：用户用高级语言编写程序，连同数据一起送入计算机(用户程序一般称为源程序)，然后由计算机将其翻译成机器语言程序(称为目标程序)，在计算机上运行后输出结果。计算机的解题过程 翻译程序有编译程序和解释程序两种。编译程序是将编写的源程序中全部语句翻译成机器语言程序后，再执行机器语言程序。假如一个题目需要重复计算几遍，那么一旦翻译以后，只要源程序不

3、变，不需要再次进行翻译。但源程序若有任何修改，都要重新经过编译。解释程序则是在将源程序的一条语句翻译成机器语言以后立即执行它，然后再翻译执行下一条语句。它的特点是翻译一次只能执行一次，当第二次重复执行该语句时，要重新翻译，因而效率较低。高级语言虚拟机器的层次结构 计算机系统的多级层次结构 1.4.1 计算机的产生1945年,美国数学家冯.诺依曼博士发表电子计算工具逻辑设计论文，提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想。1946年,美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算机 ENIAC。重28吨，耗电150kW，占地170平米，用电子管18800个，每秒5000次加法。1.4 计算机的现代发展史

4、 一般认为冯.诺依曼机具有如下基本特点:1.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。2.采用存储程序的方式，程序和数据放在同一存储器中，由指令组成的程序可以修改。3.数据以二进制码表示4.指令由操作码和地址码组成。5.指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序替增。6.机器以运算器为中心，数据传送都经过运算器。1.4.2 电子 计算机的发展简史1.第一代第一代 电子管时代电子管时代(1946-1958)耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言2.第二代第二代 晶体管时代晶体管时代(1

5、958-1965)变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言3.第三代第三代 中小规模集成电路时代中小规模集成电路时代(1965-1970)存储容量大，运算速度快，几十至几百万次存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒秒4.第四代第四代 大规模集成电路时代大规模集成电路时代(1971至今至今)向大型机和微型机两个方向发展向大型机和微型机两个方向发展5.现代计算机发展方向现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化 根据摩尔定律集成电路大体上每根据摩尔定律集成电路大体上每18个月翻一番，今后可再用个月

6、翻一番，今后可再用10年。年。1.4.3 计算机的六大分类1.巨型机世界几家公司生产，最快万亿次，9千个CPU组成 Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I,银河II,银河III2.小巨型机功能同巨型机相近，价格相对便宜，发展十分迅速 美国Convex公司的C系列机为其代表产品。3.大型机大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调 度主机资源，代表产品有IBM360，370，4300等。4.小型机它可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用，典型产品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，国产太级5.工作站用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等。典型产品有HP-APO

7、LLO，SUN工作站等。6.微型机个人或家庭使用，PC机/个人计算机，价格低廉。1.5 1.5 计算机的应用领域计算机的应用领域1.科学研究计算科学研究计算 密码破译，天气预报，地质勘探，卫星轨道计算密码破译，天气预报，地质勘探，卫星轨道计算2.过程控制过程控制 机器人以及各种自动化装备，温度调节，阀门控制机器人以及各种自动化装备，温度调节，阀门控制3.辅助设计辅助设计/分析分析/制造制造/教学教学 机械机械CAD，建筑，建筑CAD，CAE，CAM，CAI4.数据处理数据处理 数据库管理，企业信息管理，统计汇总、办公自动化数据库管理，企业信息管理，统计汇总、办公自动化5.智能模拟智能模拟 人工智能、专家系统、自学习人工智能、专家系统、自学习作业P14 冯.诺依曼结构的特点是什么?