計算機組成原理知識點總結(jié)課件

1、本學期要學習的內(nèi)容本學期要學習的內(nèi)容第一章第一章 概述概述第二章第二章 運算方法與運算器運算方法與運算器第三章第三章 存儲系統(tǒng)存儲系統(tǒng)第四章第四章 指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)第五章第五章 中央處理器中央處理器第六章第六章 總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)第七章第七章 外圍設(shè)備外圍設(shè)備第八章第八章 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)本章知識要點本章知識要點1 1、了解了解計算機的發(fā)展歷史、分類及應(yīng)用計算機的發(fā)展歷史、分類及應(yīng)用2 2、掌握掌握計算機的基本組成及特點計算機的基本組成及特點3 3、掌握掌握計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)4 4、掌握掌握計算機性能指標計算機性能指標 1.1 計算機的應(yīng)用計算機的應(yīng)用天氣預報、地質(zhì)

2、勘探、地震預報天氣預報、地質(zhì)勘探、地震預報計算機的應(yīng)用，最早就是從這一領(lǐng)域開始的。計算機的應(yīng)用，最早就是從這一領(lǐng)域開始的。1.1 計算機的應(yīng)用計算機的應(yīng)用1.1 計算機的應(yīng)用計算機的應(yīng)用利用計算機對連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)過程進行控制利用計算機對連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)過程進行控制。此外，計算機控制在軍事、此外，計算機控制在軍事、航空、航天、核能利用等領(lǐng)航空、航天、核能利用等領(lǐng)域的也有廣泛的應(yīng)用。域的也有廣泛的應(yīng)用。被控對象可以是一臺機床、一座窯爐、一條生被控對象可以是一臺機床、一座窯爐、一條生產(chǎn)線、一個車間，甚至整個工廠。產(chǎn)線、一個車間，甚至整個工廠。1.1 計算機的應(yīng)用計算機的應(yīng)用CAD: Computer-

3、aided designCAM: Computer-aided manufacturingCAT: Computer-Assisted TestingC A I : C o m p u t e r- A s s i s t e d Instruction 1.1 計算機的應(yīng)用計算機的應(yīng)用信息家電信息家電家庭監(jiān)控中心家庭監(jiān)控中心 第一臺電子計算機（第一臺電子計算機（ENIAC）ENIAC： Electronic Numerical Integrator And Calculator電子恐龍的縮骨法電子恐龍的縮骨法晶體管晶體管劃時代的實驗裝置劃時代的實驗裝置晶體管實質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。

4、晶體管實質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。體積大；體積大；耗能高、散熱量大。耗能高、散熱量大。體積??；體積??；耗能低；耗能低；性能穩(wěn)定。性能穩(wěn)定。晶晶體體管管數(shù)數(shù)單單位位時時間間執(zhí)執(zhí)行行的的指指令令數(shù)數(shù)百萬條百萬條/每秒每秒計算機第一定律計算機第一定律摩爾定律摩爾定律摩爾定律是指：IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾(Intel)名譽董事長戈登摩爾（Gordon Moore）經(jīng)過長期觀察發(fā)現(xiàn)得之。第一代第一代（19461956）電子管電子管5千千4萬（次萬（次/秒）秒）第二代第二代（19571964）晶體管晶體管幾十萬幾十萬百萬（次百萬（次/

5、秒）秒）第三代第三代（19651970）集成電路集成電路百萬百萬幾百萬（次幾百萬（次/秒）秒）第四代第四代（197190年代）年代）集成電路集成電路幾百萬幾百萬幾億（次幾億（次/秒）秒）計算機發(fā)展的幾個階段計算機發(fā)展的幾個階段計算機發(fā)展的幾個階段計算機發(fā)展的幾個階段主要特點：主要特點： 計算機發(fā)展的幾個階段計算機發(fā)展的幾個階段主要特點：主要特點：所使用的邏輯元件為晶體管；所使用的邏輯元件為晶體管；普遍采用磁芯作為主存儲器；普遍采用磁芯作為主存儲器；采用磁帶或磁盤作為輔助存儲器；采用磁帶或磁盤作為輔助存儲器；出現(xiàn)了出現(xiàn)了Fortran、Cobol等高級語言，并出等高級語言，并出現(xiàn)了機器內(nèi)部的管理

6、程序?，F(xiàn)了機器內(nèi)部的管理程序。計算機發(fā)展的幾個階段計算機發(fā)展的幾個階段主要特點：主要特點：硬件上，采用中、小規(guī)模集成電路（硬件上，采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI）,用半導體存儲器；用半導體存儲器；軟件上，把管理程序發(fā)展成為現(xiàn)在的操軟件上，把管理程序發(fā)展成為現(xiàn)在的操作系統(tǒng)，采用了微程序控制技術(shù)，高級語作系統(tǒng)，采用了微程序控制技術(shù)，高級語言更加流行，如言更加流行，如Basic、Pascal等。等。計算機發(fā)展的幾個階段計算機發(fā)展的幾個階段l采用大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路采用大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路（LSI、VLSI）；）；l計算機的操作系統(tǒng)更加完善，在語音、圖像計算機的操作系統(tǒng)

7、更加完善，在語音、圖像處理、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)以及人工智能等方處理、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)以及人工智能等方面取得了很大發(fā)展。面取得了很大發(fā)展。1.3 計算機的分類計算機的分類1.3 計算機的分類計算機的分類1.3 計算機的分類計算機的分類1.4 計算機的特點計算機的特點數(shù)字電子計算機是一種能數(shù)字電子計算機是一種能地、地、地對各種地對各種數(shù)字化信息進行運算處理的電子設(shè)備。數(shù)字化信息進行運算處理的電子設(shè)備?？焖傩钥焖傩酝ㄓ眯酝ㄓ眯詼蚀_性準確性邏輯性邏輯性1.5 計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)的組成硬件硬件與與軟件軟件的有機結(jié)合，組成計算機系統(tǒng)，在的有機結(jié)合，組成計算機系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，這個系統(tǒng)中，硬件是載體

8、硬件是載體，軟件是靈魂軟件是靈魂。 例：例：PCPC機機1.5.1 計算機的硬件系統(tǒng)計算機的硬件系統(tǒng)計算機的硬件是指計算機中的電子線路和物理裝置。計算機的硬件是指計算機中的電子線路和物理裝置。輸入設(shè)備、存儲器、運算器、控制器和輸出設(shè)備輸入設(shè)備、存儲器、運算器、控制器和輸出設(shè)備。運算器與控制器合稱為運算器與控制器合稱為CPU。（如下頁圖所示）。（如下頁圖所示）1、計算機硬件基本組成、計算機硬件基本組成（控制器控制器輸入輸入設(shè)備設(shè)備輸出輸出設(shè)備設(shè)備數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流地地 址址控制流控制流運算器運算器(1) 由運算器、存儲器、控制器、輸入裝置和輸出裝由運算器、存儲器、控制器、輸入裝置和輸出裝置等五大部件組

9、成計算機系統(tǒng)，并規(guī)定了這五部置等五大部件組成計算機系統(tǒng)，并規(guī)定了這五部分的基本功能。分的基本功能。 馮馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)奠定了現(xiàn)代諾依曼體系結(jié)構(gòu)奠定了現(xiàn)代計算機的基本結(jié)構(gòu)思想，并開創(chuàng)計算機的基本結(jié)構(gòu)思想，并開創(chuàng)了程序設(shè)計的新時代。到目前為了程序設(shè)計的新時代。到目前為止，絕大多數(shù)計算機仍沿用這一止，絕大多數(shù)計算機仍沿用這一體制，稱為諾依曼機體制。體制，稱為諾依曼機體制。 典型馮典型馮. .諾依曼（諾依曼（Von Neumann）機結(jié)構(gòu)機結(jié)構(gòu)計算機的基本結(jié)構(gòu)圖計算機的基本結(jié)構(gòu)圖存儲器輸出輸入運算器控制器數(shù)據(jù)線路控制信號(2) 采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令采用二進制形式表示數(shù)據(jù)和指令二進制使信息數(shù)字化

10、容易二進制使信息數(shù)字化容易實現(xiàn)，可以用二值邏輯工具實現(xiàn)，可以用二值邏輯工具進行處理。進行處理。程序信息本身也可以作為程序信息本身也可以作為被處理的對象，例如編譯就被處理的對象，例如編譯就是將源程序當作被加工處理是將源程序當作被加工處理的對象。的對象。 請把下列各十進制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進制數(shù)，然后再請把下列各十進制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換成八進制和十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制和十六進制數(shù) 1023，103，127.125，25/32，3323/32，2045，-254，16381，378(3) 采用存儲程序方式工作采用存儲程序方式工作 把事先編制好的程序和原始數(shù)據(jù)預先存入計把事先編制好的程序和原始數(shù)據(jù)預

11、先存入計算機主存中，使計算機工作時能連續(xù)、自動地從算機主存中，使計算機工作時能連續(xù)、自動地從存儲器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動、連存儲器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動、連續(xù)地完成預定的任務(wù)；續(xù)地完成預定的任務(wù)； 這是諾依曼思想的這是諾依曼思想的核心內(nèi)容核心內(nèi)容，是計算機能高，是計算機能高速自動運行的基礎(chǔ)。計算機的工作體現(xiàn)為執(zhí)行程速自動運行的基礎(chǔ)。計算機的工作體現(xiàn)為執(zhí)行程序，計算機功能的擴展在很大程度上體現(xiàn)為所存序，計算機功能的擴展在很大程度上體現(xiàn)為所存儲程序的擴展。儲程序的擴展。2、馮、馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)諾依曼體系結(jié)構(gòu)1.5.2 計算機的軟件系統(tǒng)計算機的軟件系統(tǒng)計算機的計算機的軟件軟件是指

12、根據(jù)解決問題的方法、思想和過是指根據(jù)解決問題的方法、思想和過程編寫的程序的有序集合。程編寫的程序的有序集合。計算機的軟件系統(tǒng)包括計算機的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件和和應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件兩大類：兩大類：系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件用于實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的管理、調(diào)度、監(jiān)視用于實現(xiàn)計算機系統(tǒng)的管理、調(diào)度、監(jiān)視和服務(wù)等功能。和服務(wù)等功能。應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是用戶為解決某種應(yīng)用問題而編制的程序。是用戶為解決某種應(yīng)用問題而編制的程序。1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件命令行用戶接口（如命令行用戶接口（如DOS）圖形用戶接口（如圖形用戶接口（如Windows X）系統(tǒng)功能調(diào)用（如系統(tǒng)功能調(diào)用（如DOS的的INT 21H，Windows

13、API）管理和控制計算機系統(tǒng)硬、軟件資源及運行的程管理和控制計算機系統(tǒng)硬、軟件資源及運行的程序，合理地組織計算機的工作流程，為用戶提供序，合理地組織計算機的工作流程，為用戶提供軟件的開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境。軟件的開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境。 將源程序翻譯成目標程序。將源程序翻譯成目標程序。 語言處理程序有匯編程序、編譯程序、解釋程語言處理程序有匯編程序、編譯程序、解釋程序等三種。序等三種。1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件機器語言：機器語言：由由“0”和和“1”的機器代碼按一定規(guī)的機器代碼按一定規(guī)則組成的、機器能夠直接識別的語言。則組成的、機器能夠直接識別的語言。目標程序：目標程序：用機器語言編寫的程序。用機器語言編

14、寫的程序。（3）標準庫程序）標準庫程序1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件由按照標準的格式預先編制好的常用的程序段由按照標準的格式預先編制好的常用的程序段而組成的一個標準程序庫。而組成的一個標準程序庫。1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件也稱為工具軟件，一般包括診斷程序、調(diào)試程序也稱為工具軟件，一般包括診斷程序、調(diào)試程序等。等。1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理軟件組成。由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理軟件組成。1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件計算機網(wǎng)絡(luò)軟件是對計算機網(wǎng)絡(luò)進行配置的系計算機網(wǎng)絡(luò)軟件是對計算機網(wǎng)絡(luò)進行配置的系統(tǒng)軟件。它負責對網(wǎng)絡(luò)資源進行組織和管理，統(tǒng)軟件。它負責對網(wǎng)絡(luò)資源進行組織和管理，實現(xiàn)相互之間的通信。實現(xiàn)相互之間的

15、通信。2、應(yīng)用軟件、應(yīng)用軟件解決某一應(yīng)用領(lǐng)域問題的軟件。解決某一應(yīng)用領(lǐng)域問題的軟件。如科學計算軟件、財會軟件等。如科學計算軟件、財會軟件等。1.6.1 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)以硬件為基礎(chǔ)，通過配置軟件擴充功計算機系統(tǒng)以硬件為基礎(chǔ)，通過配置軟件擴充功能，形成一個相當復雜的系統(tǒng)。能，形成一個相當復雜的系統(tǒng)。通常采用層次結(jié)構(gòu)的觀點去分析、設(shè)計和構(gòu)建它。通常采用層次結(jié)構(gòu)的觀點去分析、設(shè)計和構(gòu)建它。硬件部分硬件部分硬、軟界面硬、軟界面軟件部分軟件部分站在不同層次上編程的程序員所看到的計算機屬性各不相同。站在不同層次上編程的程序員所看到的計算機屬性各不相同。高級語言層（應(yīng)用程序

16、）高級語言層（應(yīng)用程序）匯編語言層（系統(tǒng)程序）匯編語言層（系統(tǒng)程序）操作系統(tǒng)層（操作系統(tǒng)）操作系統(tǒng)層（操作系統(tǒng)）傳統(tǒng)機器層（指令系統(tǒng)）傳統(tǒng)機器層（指令系統(tǒng)）微程序?qū)樱ㄎ⒊绦蚩刂破鳎┪⒊绦驅(qū)樱ㄎ⒊绦蚩刂破鳎┻壿嫴考樱ㄓ布壿嫴考┻壿嫴考樱ㄓ布壿嫴考┯嬎銠C系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)微程序直接微程序直接由硬件執(zhí)行由硬件執(zhí)行微程序微程序操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)匯編程序匯編程序編譯程序編譯程序?qū)哟沃g的關(guān)系緊密，上層是下層功能的擴展，層次之間的關(guān)系緊密，上層是下層功能的擴展，下層是上層的基礎(chǔ)，站在不同的層次觀察計算下層是上層的基礎(chǔ)，站在不同的層次觀察計算機系統(tǒng)，會得到不同的概念。機系統(tǒng)，會得到

17、不同的概念。3、軟硬件等效性原理、軟硬件等效性原理是計算機系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是計算機系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是計算機系是計算機系統(tǒng)的靈魂。硬件和軟件是相輔相成的，不可分割統(tǒng)的靈魂。硬件和軟件是相輔相成的，不可分割的整體。的整體。當前計算機的硬件和軟件正朝著互相滲透，互相當前計算機的硬件和軟件正朝著互相滲透，互相融合的方向發(fā)展，在計算機系統(tǒng)中沒有一條明確融合的方向發(fā)展，在計算機系統(tǒng)中沒有一條明確的硬件與軟件的分界線。硬件和軟件之間的界面的硬件與軟件的分界線。硬件和軟件之間的界面是浮動的，對于程序設(shè)計人員來說，是浮動的，對于程序設(shè)計人員來說，4、固件、固件固件是指那些存儲在能永久保存信息的器件（如固件是指那

18、些存儲在能永久保存信息的器件（如ROM）中的程序，是）中的程序，是。固件的性能指標介于硬件與軟件之間，吸收了軟固件的性能指標介于硬件與軟件之間，吸收了軟、硬件各自的優(yōu)點，其執(zhí)行速度快于軟件，靈活、硬件各自的優(yōu)點，其執(zhí)行速度快于軟件，靈活性優(yōu)于硬件，是軟、硬件結(jié)合的產(chǎn)物。性優(yōu)于硬件，是軟、硬件結(jié)合的產(chǎn)物。1.7 計算機的性能指標計算機的性能指標（1 1）基本字長）基本字長參與運算的數(shù)的基本長度，用二進制數(shù)位參與運算的數(shù)的基本長度，用二進制數(shù)位(bit)(bit)的長短來衡量。的長短來衡量。它影響著計算精度和硬件成本。它影響著計算精度和硬件成本。 1.7 計算機的性能指標計算機的性能指標數(shù)據(jù)總線一

19、次所能并行傳送信息的位數(shù)，稱為數(shù)據(jù)總線一次所能并行傳送信息的位數(shù)，稱為數(shù)據(jù)通路寬度數(shù)據(jù)通路寬度。它影響到信息的傳送能力，從而影響計算機的它影響到信息的傳送能力，從而影響計算機的有效處理速度。這里所說的數(shù)據(jù)通路寬度是指有效處理速度。這里所說的數(shù)據(jù)通路寬度是指外部數(shù)據(jù)總線的寬度，它與外部數(shù)據(jù)總線的寬度，它與CPUCPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線寬度（內(nèi)部寄存器的大小）有可能不同。寬度（內(nèi)部寄存器的大?。┯锌赡懿煌?（3 3）主存容量）主存容量1.7 計算機的性能指標計算機的性能指標主存容量可以以主存容量可以以字字(word)(word)或或字節(jié)字節(jié)(Byte)(Byte)為單位來為單位來計算。

20、計算。主存儲器是主存儲器是CPUCPU可以直接訪問的存儲器，需要執(zhí)可以直接訪問的存儲器，需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)就放在主存之中。計行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)就放在主存之中。計算機處理能力的大小在很大程度上取決于主存容算機處理能力的大小在很大程度上取決于主存容量的大小。量的大小。1.7 計算機的性能指標計算機的性能指標（4 4）外存容量）外存容量一般指計算機系統(tǒng)中聯(lián)機運行的外存儲器容量一般指計算機系統(tǒng)中聯(lián)機運行的外存儲器容量。由于操作系統(tǒng)、編譯程序及眾多的軟件資源往由于操作系統(tǒng)、編譯程序及眾多的軟件資源往往存放在外存之中，需用時再調(diào)入主存運行。往存放在外存之中，需用時再調(diào)入主存運行。在批處理

21、、多道程序方式中，也常將各用戶待在批處理、多道程序方式中，也常將各用戶待執(zhí)行的程序、數(shù)據(jù)以作業(yè)形式先放在外存中，執(zhí)行的程序、數(shù)據(jù)以作業(yè)形式先放在外存中，再陸續(xù)調(diào)入主存運行。所以，聯(lián)機外存容量也再陸續(xù)調(diào)入主存運行。所以，聯(lián)機外存容量也是一項重要指標，一般以字節(jié)數(shù)表示。是一項重要指標，一般以字節(jié)數(shù)表示。（5 5）運算速度）運算速度1.7 計算機的性能指標計算機的性能指標對運算速度的描述常采用不同方法。常用的有對運算速度的描述常采用不同方法。常用的有CPUCPU時鐘頻率時鐘頻率( (運行速度運行速度) )、每秒平均執(zhí)行指令數(shù)每秒平均執(zhí)行指令數(shù)(ips(ips) ) 等。等。MIPS: Million

22、 Instructions Per Second的縮的縮寫，每秒處理的百萬級的機器語言指令數(shù)。寫，每秒處理的百萬級的機器語言指令數(shù)。MFLOPS: Million Floationg-point Operations per Second，每秒百萬個浮點操，每秒百萬個浮點操作作 。1.7 計算機的性能指標計算機的性能指標外圍設(shè)備配置也是影響整個系統(tǒng)性能的重要因外圍設(shè)備配置也是影響整個系統(tǒng)性能的重要因素，所以在系統(tǒng)技術(shù)說明中常給出允許配置情素，所以在系統(tǒng)技術(shù)說明中常給出允許配置情況與實際配置情況。況與實際配置情況。（7 7）系統(tǒng)軟件配置情況）系統(tǒng)軟件配置情況 1.7 計算機的性能指標計算機的性能

23、指標作為一種硬件系統(tǒng)，允許配置的系統(tǒng)軟件原則作為一種硬件系統(tǒng)，允許配置的系統(tǒng)軟件原則上是可以不斷擴充的，但實際購買的某個系統(tǒng)上是可以不斷擴充的，但實際購買的某個系統(tǒng)究竟已配置哪些軟件，則表明它的當前功能。究竟已配置哪些軟件，則表明它的當前功能。 （8 8）診斷能力和容錯能力及可靠性）診斷能力和容錯能力及可靠性1.7 計算機的性能指標計算機的性能指標如果在硬件設(shè)計時就考慮到診斷的需要并配備如果在硬件設(shè)計時就考慮到診斷的需要并配備了診斷程序，將對使用、維護很有好處。了診斷程序，將對使用、維護很有好處。有的系統(tǒng)采用容錯結(jié)構(gòu)如多機工作體制，能在有的系統(tǒng)采用容錯結(jié)構(gòu)如多機工作體制，能在局部出現(xiàn)故障時維護

24、基本的工作能力。局部出現(xiàn)故障時維護基本的工作能力?？煽啃杂每煽啃杂闷骄鶡o故障時間平均無故障時間來衡量。來衡量。（9 9）指令系統(tǒng)的功能）指令系統(tǒng)的功能1.7 計算機的性能指標計算機的性能指標1.8 計算機的發(fā)展趨勢計算機的發(fā)展趨勢微型化巨型化網(wǎng)絡(luò)化智能化ENIAC考研真題解析考研真題解析單選題：單選題： （20102010年）下列選項中年）下列選項中, , 能縮短程序執(zhí)行時間的措施是（）。能縮短程序執(zhí)行時間的措施是（）。 . . 提高提高 CPU CPU 時鐘頻率時鐘頻率 . . 優(yōu)化數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu) . . 對程序進行編譯優(yōu)化對程序進行編譯優(yōu)化(A)(A)僅僅 和和 (B) (B

25、) 僅僅 和和 (C) (C) 僅僅 和和 (D) (D) 、 、 分析分析 ：從常識上看也大體上可以知道這個結(jié)果是全選。：從常識上看也大體上可以知道這個結(jié)果是全選?！皟?yōu)化優(yōu)化” ” 一般就是一般就是對性能的提高，自然會使得計算機在執(zhí)行程序時的用時縮短。對性能的提高，自然會使得計算機在執(zhí)行程序時的用時縮短。 理論上來看，程序執(zhí)行時間理論上來看，程序執(zhí)行時間 = = 程序指令數(shù)程序指令數(shù) * * 每條指令時鐘數(shù)（每條指令時鐘數(shù)（ CPI CPI ）* * 時鐘周期時鐘周期TcTc，提高時鐘頻率可以縮短時鐘周期；編譯優(yōu)化可能減少程，提高時鐘頻率可以縮短時鐘周期；編譯優(yōu)化可能減少程序的指令數(shù)或者優(yōu)化

26、指令結(jié)構(gòu)；優(yōu)化數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)有可能減少指令時鐘。序的指令數(shù)或者優(yōu)化指令結(jié)構(gòu)；優(yōu)化數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)有可能減少指令時鐘。答案：答案： D D計數(shù)計數(shù)計算計算PASCAL程序設(shè)計語言阿達奧古斯塔，洛甫雷斯伯爵夫人 ，詩人拜倫之獨生女，軟件界“開山祖師奶” 。(International Business Machines Corporation)早在1847和1854年，英國數(shù)學家布爾發(fā)表了兩部重要著作邏輯的數(shù)學分析和思維規(guī)律的研究，創(chuàng)立了邏輯代數(shù)。邏輯代數(shù)系統(tǒng)采用二進制，是現(xiàn)代電子計算機的數(shù)學和邏輯基礎(chǔ)。1939年，年，阿塔納索夫阿塔納索夫提出計算機提出計算機三原三原則則：采用二進制進行運算；采用電子采

27、用二進制進行運算；采用電子技術(shù)來實現(xiàn)控制和運算；采用把計算技術(shù)來實現(xiàn)控制和運算；采用把計算功能和存儲功能相分離的結(jié)構(gòu)功能和存儲功能相分離的結(jié)構(gòu)。1939年，阿塔納索夫還設(shè)計并試制數(shù)字電年，阿塔納索夫還設(shè)計并試制數(shù)字電子計算機的樣機子計算機的樣機“ABC機機”，但未能，但未能完工。完工。阿塔納索夫關(guān)于電子計算機的設(shè)計方阿塔納索夫關(guān)于電子計算機的設(shè)計方案啟發(fā)了案啟發(fā)了ENIAC開發(fā)小組的莫克利，開發(fā)小組的莫克利，并直接影響到并直接影響到ENIAC的誕生。的誕生。1972年年美國法院判決美國法院判決ENIAC的專利權(quán)無效，的專利權(quán)無效，阿塔納索夫擁有作為第一個電子計算阿塔納索夫擁有作為第一個電子計算

28、機方案提出者的優(yōu)先權(quán)。機方案提出者的優(yōu)先權(quán)。表著名論文論可計算數(shù)及其在密碼問題的應(yīng)用，提出了“理想計算機”，后人稱之為“圖靈機”。圖靈通過數(shù)學證明得出理論上存在“通用圖靈機”，這為可計算性的概念提供了嚴格的數(shù)學定義，圖靈機成為現(xiàn)代通用數(shù)字計算機的數(shù)學模型，它證明通用數(shù)字計算機是可以制造出來的。 圖靈發(fā)表于1940年的另一篇著名論文計算機能思考嗎？，對計算機的人工智能進行了探索，并設(shè)計了著名的“圖靈測驗”。1954年圖靈英年早逝，年僅42歲?，F(xiàn)代通用數(shù)字計算機的數(shù)學模型。1936年，24歲的英國數(shù)學家圖靈發(fā)1940年，美國科學家維納闡述了自己對現(xiàn)代計算機的五點設(shè)計原則：數(shù)字式而不是模擬式；以電子

29、元件構(gòu)成并盡量減少機械裝置；采用二進制而不是十進制；內(nèi)部存放計算表；內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)。維納在1948年完成了著作控制論，這不僅使維納成為控制論的創(chuàng)始人，而且對計算機后來的發(fā)展和人工智能的研究產(chǎn)生了深刻的影響。19441945年間，美籍匈牙利科學家馮諾伊曼在第一臺現(xiàn)代計算機ENIAC尚未問世時注意到其弱點，并提出一個新機型EDVAC的設(shè)計方案，其中提到了兩個設(shè)想：采用二進制和“存儲程序”。這兩個設(shè)想對于現(xiàn)代計算機至關(guān)重要，也使馮諾伊曼成為“現(xiàn)代電子計算機之父”，馮諾伊曼機體系延續(xù)至今。計算機開關(guān)電路計算機開關(guān)電路1938年，信息論的創(chuàng)始人、美國科學家仙農(nóng)發(fā)表論文繼電器和開關(guān)電路的符號分析，首次闡述了

30、如何將布爾代數(shù)運用于邏輯電路，奠定了現(xiàn)代電子計算機開關(guān)電路的理論基礎(chǔ)。UNIVAC：Universal Automatic ComputerEDVAC：electronic discrete variable automatic computer 1959-1964第二代計算機（晶體管）1964-1970 第三代計算機（IC）1971：PC計算機的發(fā)展計算機世界中的中國計算機世界中的中國1952年在清華大學成立中國第一個計算機三人研究小組年在清華大學成立中國第一個計算機三人研究小組組長組長 閔大可閔大可電機系教授電機系教授1954年小組經(jīng)擴充和調(diào)整，并入中科院近代物理研究所年小組經(jīng)擴充和調(diào)整，

31、并入中科院近代物理研究所負責人負責人 錢三強錢三強1958年完成第一臺電子計算機年完成第一臺電子計算機1031959年完成大型電子計算機年完成大型電子計算機1041959年中國自行研究的年中國自行研究的107計算機問世計算機問世1965年中國開始研制第三代計算機（集成電路）年中國開始研制第三代計算機（集成電路）1977年研制成功中國第一臺微機年研制成功中國第一臺微機DJS050我國計算機的發(fā)展我國計算機的發(fā)展 計算機世界中的日本計算機世界中的日本輝煌：打敗Intel的芯片巨人，迫使Intel 于1985年另辟戰(zhàn)場（微處理器）筆記本電腦的領(lǐng)軍人物失誤：第五代計算機（智能計算機）的開發(fā)者高清晰度模

32、擬電視計算機世界中的印度計算機世界中的印度1985年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為美元美元1994年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為美元美元2000年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為美元美元在軟件出口規(guī)模和質(zhì)量與總產(chǎn)值的比例上，在軟件出口規(guī)模和質(zhì)量與總產(chǎn)值的比例上，印度居世界第一。印度居世界第一。計算機發(fā)展計算機發(fā)展巨型巨型化化1975年世界上第一臺超級計算機年世界上第一臺超級計算機“Cray-I”超級計算機應(yīng)用：天氣預報、地震機理研究、超級計算機應(yīng)用：天氣預報、地震機理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學計石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學計算的高科技領(lǐng)域。算

33、的高科技領(lǐng)域。國防科技大學研制的國防科技大學研制的“銀河銀河1號號”、 “銀河銀河2號號”和和“銀河銀河3號號”國家智能計算機中心推出的國家智能計算機中心推出的“曙光曙光1000”和和“曙光曙光200I”計算機發(fā)展計算機發(fā)展巨型巨型化化（1）COMPAQ ：Terascale （3024個處理器）個處理器）（2）IBM：ASCI White（3）NEC超級計算機超級計算機（4）NEC超級計算機超級計算機（5）Cray超級計算機超級計算機計算機發(fā)展計算機發(fā)展巨型巨型化化運算速度為每秒運算速度為每秒3800億次（排名億次（排名80位）位）1/2，48小時的精確天氣預報數(shù)據(jù)處理只需小時的精確天氣預報

34、數(shù)據(jù)處理只需1小時小時38分鐘；分鐘；1/4，一個月的氣候預報僅用，一個月的氣候預報僅用15分鐘；分鐘；1/16，1000萬人每人每天可以在網(wǎng)上點擊萬人每人每天可以在網(wǎng)上點擊800次網(wǎng)頁；次網(wǎng)頁；1/32，1000萬人每人每天可以收發(fā)萬人每人每天可以收發(fā)7封封“電子郵件電子郵件”。計算機發(fā)展計算機發(fā)展網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)化化計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。的產(chǎn)物。使用遠程資源，共享程序、使用遠程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。的通訊和合作。日本日本1024臺計算機利用并行作業(yè)臺計算機利用并行作業(yè)管理技術(shù)，實現(xiàn)高速操作環(huán)境。管理技術(shù)，實現(xiàn)

35、高速操作環(huán)境。計算機發(fā)展計算機發(fā)展智能智能化化人類第一個人類第一個“工業(yè)機器人工業(yè)機器人”：一頭在紡織機上挑紗的一頭在紡織機上挑紗的“驢驢”（1742年年）第一代機器人第一代機器人機械手（機械手（1962年出現(xiàn)）年出現(xiàn)）第二代機器人第二代機器人具有具有“感覺感覺”的機器人的機器人第三代機器人第三代機器人裝有啟發(fā)式計算機的裝有啟發(fā)式計算機的“智能機器人智能機器人”以約翰以約翰奧貝爾為董事長的國際商用機器公司，當時在計算機世奧貝爾為董事長的國際商用機器公司，當時在計算機世界里是不容置疑的領(lǐng)袖，年營業(yè)額達界里是不容置疑的領(lǐng)袖，年營業(yè)額達280億美元。這家遭到人們億美元。這家遭到人們敬畏的大公司有一個外號，叫敬畏的大公司有一個外號，叫藍色巨人藍色巨人， 因為因為它的數(shù)以千計它的數(shù)以千計的經(jīng)理人員都傳統(tǒng)地穿藍色衣服的經(jīng)理人員都傳統(tǒng)地穿藍色衣服。 由于國際商用機器公司在計算機領(lǐng)域內(nèi)的無可爭議的統(tǒng)治地位，由于國際商用機器公司在計算機領(lǐng)域內(nèi)的無可爭議的統(tǒng)治地位，新聞工作者們便把它的競爭對手諸如數(shù)字器材公司、亨納威爾新聞工作者們便把它的競爭對手諸如數(shù)字器材公司、亨納威爾公司、控制數(shù)據(jù)公司、伯勒斯公司、數(shù)據(jù)通用公司、王安公司公司、控制數(shù)據(jù)公司、伯勒斯