計(jì)算機(jī)組成原理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)課件

1、本學(xué)期要學(xué)習(xí)的內(nèi)容本學(xué)期要學(xué)習(xí)的內(nèi)容第一章第一章 概述概述第二章第二章 運(yùn)算方法與運(yùn)算器運(yùn)算方法與運(yùn)算器第三章第三章 存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)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(shí)要點(diǎn)本章知識(shí)要點(diǎn)1 1、了解了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史、分類及應(yīng)用計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史、分類及應(yīng)用2 2、掌握掌握計(jì)算機(jī)的基本組成及特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的基本組成及特點(diǎn)3 3、掌握掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)4 4、掌握掌握計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)性能指標(biāo) 1.1 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用天氣預(yù)報(bào)、地質(zhì)

2、勘探、地震預(yù)報(bào)天氣預(yù)報(bào)、地質(zhì)勘探、地震預(yù)報(bào)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，最早就是從這一領(lǐng)域開(kāi)始的。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，最早就是從這一領(lǐng)域開(kāi)始的。1.1 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.1 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用利用計(jì)算機(jī)對(duì)連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制利用計(jì)算機(jī)對(duì)連續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。此外，計(jì)算機(jī)控制在軍事、此外，計(jì)算機(jī)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(duì)象可以是一臺(tái)機(jī)床、一座窯爐、一條生被控對(duì)象可以是一臺(tái)機(jī)床、一座窯爐、一條生產(chǎn)線、一個(gè)車間，甚至整個(gè)工廠。產(chǎn)線、一個(gè)車間，甚至整個(gè)工廠。1.1 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)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(tái)電子計(jì)算機(jī)（第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（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(shí)代的實(shí)驗(yàn)裝置劃時(shí)代的實(shí)驗(yàn)裝置晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。

4、晶體管實(shí)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?。惑w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(shí)時(shí)間間執(zhí)執(zhí)行行的的指指令令數(shù)數(shù)百萬(wàn)條百萬(wàn)條/每秒每秒計(jì)算機(jī)第一定律計(jì)算機(jī)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(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。摩爾定律是由英特爾(Intel)名譽(yù)董事長(zhǎng)戈登摩爾（Gordon Moore）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(wàn)（次萬(wàn)（次/秒）秒）第二代第二代（19571964）晶體管晶體管幾十萬(wàn)幾十萬(wàn)百萬(wàn)（次百萬(wàn)（次/

5、秒）秒）第三代第三代（19651970）集成電路集成電路百萬(wàn)百萬(wàn)幾百萬(wàn)（次幾百萬(wàn)（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(wàn)幾百萬(wàn)幾億（次幾億（次/秒）秒）計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：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(chǔ)器；普遍采用磁芯作為主存儲(chǔ)器；采用磁帶或磁盤作為輔助存儲(chǔ)器；采用磁帶或磁盤作為輔助存儲(chǔ)器；出現(xiàn)了出現(xiàn)了Fortran、Cobol等高級(jí)語(yǔ)言，并出等高級(jí)語(yǔ)言，并出現(xiàn)了機(jī)器內(nèi)部的管理

6、程序?，F(xiàn)了機(jī)器內(nèi)部的管理程序。計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：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(dǎo)體存儲(chǔ)器；用半導(dǎo)體存儲(chǔ)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(jí)語(yǔ)作系統(tǒng)，采用了微程序控制技術(shù)，高級(jí)語(yǔ)言更加流行，如言更加流行，如Basic、Pascal等。等。計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)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(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)更加完善，在語(yǔ)音、圖像計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)

7、更加完善，在語(yǔ)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(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類1.3 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類1.3 計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類1.4 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)是一種能數(shù)字電子計(jì)算機(jī)是一種能地、地、地對(duì)各種地對(duì)各種數(shù)字化信息進(jìn)行運(yùn)算處理的電子設(shè)備。數(shù)字化信息進(jìn)行運(yùn)算處理的電子設(shè)備?？焖傩钥焖傩酝ㄓ眯酝ㄓ眯詼?zhǔn)確性準(zhǔn)確性邏輯性邏輯性1.5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成硬件硬件與與軟件軟件的有機(jī)結(jié)合，組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在的有機(jī)結(jié)合，組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，這個(gè)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(jī)機(jī)1.5.1 計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的硬件是指計(jì)算機(jī)中的電子線路和物理裝置。計(jì)算機(jī)的硬件是指計(jì)算機(jī)中的電子線路和物理裝置。輸入設(shè)備、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器和輸出設(shè)備輸入設(shè)備、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器和輸出設(shè)備。運(yùn)算器與控制器合稱為運(yùn)算器與控制器合稱為CPU。（如下頁(yè)圖所示）。（如下頁(yè)圖所示）1、計(jì)算機(jī)硬件基本組成、計(jì)算機(jī)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(yùn)算器運(yùn)算器(1) 由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入裝置和輸出裝由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入裝置和輸出裝置等五大部件組

9、成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并規(guī)定了這五部置等五大部件組成計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)思想，并開(kāi)創(chuàng)計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)思想，并開(kāi)創(chuàng)了程序設(shè)計(jì)的新時(shí)代。到目前為了程序設(shè)計(jì)的新時(shí)代。到目前為止，絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍沿用這一止，絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍沿用這一體制，稱為諾依曼機(jī)體制。體制，稱為諾依曼機(jī)體制。 典型馮典型馮. .諾依曼（諾依曼（Von Neumann）機(jī)結(jié)構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖存儲(chǔ)器輸出輸入運(yùn)算器控制器數(shù)據(jù)線路控制信號(hào)(2) 采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令二進(jìn)制使信息數(shù)字化

10、容易二進(jìn)制使信息數(shù)字化容易實(shí)現(xiàn)，可以用二值邏輯工具實(shí)現(xiàn)，可以用二值邏輯工具進(jìn)行處理。進(jìn)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(duì)象，例如編譯就被處理的對(duì)象，例如編譯就是將源程序當(dāng)作被加工處理是將源程序當(dāng)作被加工處理的對(duì)象。的對(duì)象。 請(qǐng)把下列各十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)，然后再請(qǐng)把下列各十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)，然后再轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù) 1023，103，127.125，25/32，3323/32，2045，-254，16381，378(3) 采用存儲(chǔ)程序方式工作采用存儲(chǔ)程序方式工作 把事先編制好的程序和原始數(shù)據(jù)預(yù)先存入計(jì)把事先編制好的程序和原始數(shù)據(jù)預(yù)

11、先存入計(jì)算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)工作時(shí)能連續(xù)、自動(dòng)地從算機(jī)主存中，使計(jì)算機(jī)工作時(shí)能連續(xù)、自動(dòng)地從存儲(chǔ)器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動(dòng)、連存儲(chǔ)器中取出一條條指令并執(zhí)行，從而自動(dòng)、連續(xù)地完成預(yù)定的任務(wù)；續(xù)地完成預(yù)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(jì)算機(jī)能高，是計(jì)算機(jī)能高速自動(dòng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)的工作體現(xiàn)為執(zhí)行程速自動(dòng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)的工作體現(xiàn)為執(zhí)行程序，計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展在很大程度上體現(xiàn)為所存序，計(jì)算機(jī)功能的擴(kuò)展在很大程度上體現(xiàn)為所存儲(chǔ)程序的擴(kuò)展。儲(chǔ)程序的擴(kuò)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(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)的軟件軟件是指

12、根據(jù)解決問(wèn)題的方法、思想和過(guò)是指根據(jù)解決問(wèn)題的方法、思想和過(guò)程編寫(xiě)的程序的有序集合。程編寫(xiě)的程序的有序集合。計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理、調(diào)度、監(jiān)視用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)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(wèn)題而編制的程序。是用戶為解決某種應(yīng)用問(wèn)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬、軟件資源及運(yùn)行的程管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬、軟件資源及運(yùn)行的程序，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，為用戶提供序，合理地組織計(jì)算機(jī)的工作流程，為用戶提供軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。 將源程序翻譯成目標(biāo)程序。將源程序翻譯成目標(biāo)程序。 語(yǔ)言處理程序有匯編程序、編譯程序、解釋程語(yǔ)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(jī)器語(yǔ)言：機(jī)器語(yǔ)言：由由“0”和和“1”的機(jī)器代碼按一定規(guī)的機(jī)器代碼按一定規(guī)則組成的、機(jī)器能夠直接識(shí)別的語(yǔ)言。則組成的、機(jī)器能夠直接識(shí)別的語(yǔ)言。目標(biāo)程序：目標(biāo)程序：用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的程序。用機(jī)器語(yǔ)言編

14、寫(xiě)的程序。（3）標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)程序）標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)程序1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件由按照標(biāo)準(zhǔn)的格式預(yù)先編制好的常用的程序段由按照標(biāo)準(zhǔn)的格式預(yù)先編制好的常用的程序段而組成的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)。而組成的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)。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(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件組成。由數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件組成。1、系統(tǒng)軟件、系統(tǒng)軟件計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置的系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置的系統(tǒng)軟件。它負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行組織和管理，統(tǒng)軟件。它負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行組織和管理，實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。實(shí)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(wèn)題的軟件。解決某一應(yīng)用領(lǐng)域問(wèn)題的軟件。如科學(xué)計(jì)算軟件、財(cái)會(huì)軟件等。如科學(xué)計(jì)算軟件、財(cái)會(huì)軟件等。1.6.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以硬件為基礎(chǔ)，通過(guò)配置軟件擴(kuò)充功計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以硬件為基礎(chǔ)，通過(guò)配置軟件擴(kuò)充功能，形成一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)。能，形成一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)。通常采用層次結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)去分析、設(shè)計(jì)和構(gòu)建它。通常采用層次結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)去分析、設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)屬性各不相同。站在不同層次上編程的程序員所看到的計(jì)算機(jī)屬性各不相同。高級(jí)語(yǔ)言層（應(yīng)用程序

16、）高級(jí)語(yǔ)言層（應(yīng)用程序）匯編語(yǔ)言層（系統(tǒng)程序）匯編語(yǔ)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(jī)器層（指令系統(tǒng)）傳統(tǒng)機(jī)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┯?jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)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(kuò)展，層次之間的關(guān)系緊密，上層是下層功能的擴(kuò)展，下層是上層的基礎(chǔ)，站在不同的層次觀察計(jì)算下層是上層的基礎(chǔ)，站在不同的層次觀察計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，會(huì)得到不同的概念。機(jī)系統(tǒng)，會(huì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)系是計(jì)算機(jī)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(dāng)前計(jì)算機(jī)的硬件和軟件正朝著互相滲透，互相當(dāng)前計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中沒(méi)有一條明確融合的方向發(fā)展，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中沒(méi)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(dòng)的，對(duì)于程序設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，是浮動(dòng)的，對(duì)于程序設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，4、固件、固件固件是指那些存儲(chǔ)在能永久保存信息的器件（如固件是指那

18、些存儲(chǔ)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(biāo)介于硬件與軟件之間，吸收了軟固件的性能指標(biāo)介于硬件與軟件之間，吸收了軟、硬件各自的優(yōu)點(diǎn)，其執(zhí)行速度快于軟件，靈活、硬件各自的優(yōu)點(diǎn)，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(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)（1 1）基本字長(zhǎng)）基本字長(zhǎng)參與運(yùn)算的數(shù)的基本長(zhǎng)度，用二進(jìn)制數(shù)位參與運(yùn)算的數(shù)的基本長(zhǎng)度，用二進(jìn)制數(shù)位(bit)(bit)的長(zhǎng)短來(lái)衡量。的長(zhǎng)短來(lái)衡量。它影響著計(jì)算精度和硬件成本。它影響著計(jì)算精度和硬件成本。 1.7 計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)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(jì)算機(jī)的它影響到信息的傳送能力，從而影響計(jì)算機(jī)的有效處理速度。這里所說(shuō)的數(shù)據(jù)通路寬度是指有效處理速度。這里所說(shuō)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(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)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(lái)為單位來(lái)計(jì)算。

20、計(jì)算。主存儲(chǔ)器是主存儲(chǔ)器是CPUCPU可以直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，需要執(zhí)可以直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)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(jì)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)就放在主存之中。計(jì)算機(jī)處理能力的大小在很大程度上取決于主存容算機(jī)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(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)（4 4）外存容量）外存容量一般指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中聯(lián)機(jī)運(yùn)行的外存儲(chǔ)器容量一般指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中聯(lián)機(jī)運(yùn)行的外存儲(chǔ)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(shí)再調(diào)入主存運(yùn)行。往存放在外存之中，需用時(shí)再調(diào)入主存運(yùn)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(yùn)行。所以，聯(lián)機(jī)外存容量也再陸續(xù)調(diào)入主存運(yùn)行。所以，聯(lián)機(jī)外存容量也是一項(xiàng)重要指標(biāo)，一般以字節(jié)數(shù)表示。是一項(xiàng)重要指標(biāo)，一般以字節(jié)數(shù)表示。（5 5）運(yùn)算速度）運(yùn)算速度1.7 計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)對(duì)運(yùn)算速度的描述常采用不同方法。常用的有對(duì)運(yùn)算速度的描述常采用不同方法。常用的有CPUCPU時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率( (運(yùn)行速度運(yùn)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(xiě)，每秒處理的百萬(wàn)級(jí)的機(jī)器語(yǔ)言指令數(shù)。寫(xiě)，每秒處理的百萬(wàn)級(jí)的機(jī)器語(yǔ)言指令數(shù)。MFLOPS: Million Floationg-point Operations per Second，每秒百萬(wàn)個(gè)浮點(diǎn)操，每秒百萬(wàn)個(gè)浮點(diǎn)操作作 。1.7 計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)外圍設(shè)備配置也是影響整個(gè)系統(tǒng)性能的重要因外圍設(shè)備配置也是影響整個(gè)系統(tǒng)性能的重要因素，所以在系統(tǒng)技術(shù)說(shuō)明中常給出允許配置情素，所以在系統(tǒng)技術(shù)說(shuō)明中常給出允許配置情況與實(shí)際配置情況。況與實(shí)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(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能

23、指標(biāo)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(kuò)充的，但實(shí)際購(gòu)買的某個(gè)系統(tǒng)上是可以不斷擴(kuò)充的，但實(shí)際購(gòu)買的某個(gè)系統(tǒng)究竟已配置哪些軟件，則表明它的當(dāng)前功能。究竟已配置哪些軟件，則表明它的當(dāng)前功能。 （8 8）診斷能力和容錯(cuò)能力及可靠性）診斷能力和容錯(cuò)能力及可靠性1.7 計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)如果在硬件設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到診斷的需要并配備如果在硬件設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到診斷的需要并配備了診斷程序，將對(duì)使用、維護(hù)很有好處。了診斷程序，將對(duì)使用、維護(hù)很有好處。有的系統(tǒng)采用容錯(cuò)結(jié)構(gòu)如多機(jī)工作體制，能在有的系統(tǒng)采用容錯(cuò)結(jié)構(gòu)如多機(jī)工作體制，能在局部出現(xiàn)故障時(shí)維護(hù)

24、基本的工作能力。局部出現(xiàn)故障時(shí)維護(hù)基本的工作能力?？煽啃杂每煽啃杂闷骄鶡o(wú)故障時(shí)間平均無(wú)故障時(shí)間來(lái)衡量。來(lái)衡量。（9 9）指令系統(tǒng)的功能）指令系統(tǒng)的功能1.7 計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)1.8 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)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：?jiǎn)芜x題： （20102010年）下列選項(xiàng)中年）下列選項(xiàng)中, , 能縮短程序執(zhí)行時(shí)間的措施是（）。能縮短程序執(zhí)行時(shí)間的措施是（）。 . . 提高提高 CPU CPU 時(shí)鐘頻率時(shí)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(duì)程序進(jìn)行編譯優(yōu)化對(duì)程序進(jìn)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(shí)上看也大體上可以知道這個(gè)結(jié)果是全選。：從常識(shí)上看也大體上可以知道這個(gè)結(jié)果是全選。“優(yōu)化優(yōu)化” ” 一般就是一般就是對(duì)性能的提高，自然會(huì)使得計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)的用時(shí)縮短。對(duì)性能的提高，自然會(huì)使得計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)的用時(shí)縮短。 理論上來(lái)看，程序執(zhí)行時(shí)間理論上來(lái)看，程序執(zhí)行時(shí)間 = = 程序指令數(shù)程序指令數(shù) * * 每條指令時(shí)鐘數(shù)（每條指令時(shí)鐘數(shù)（ CPI CPI ）* * 時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期TcTc，提高時(shí)鐘頻率可以縮短時(shí)鐘周期；編譯優(yōu)化可能減少程，提高時(shí)鐘頻率可以縮短時(shí)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(shí)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(shí)鐘。答案：答案： D D計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)計(jì)算計(jì)算PASCAL程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言阿達(dá)奧古斯塔，洛甫雷斯伯爵夫人 ，詩(shī)人拜倫之獨(dú)生女，軟件界“開(kāi)山祖師奶” 。(International Business Machines Corporation)早在1847和1854年，英國(guó)數(shù)學(xué)家布爾發(fā)表了兩部重要著作邏輯的數(shù)學(xué)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(jìn)制，是現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)和邏輯基礎(chǔ)。1939年，年，阿塔納索夫阿塔納索夫提出計(jì)算機(jī)提出計(jì)算機(jī)三原三原則則：采用二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算；采用電子采

27、用二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算；采用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)算；采用把計(jì)算技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)算；采用把計(jì)算功能和存儲(chǔ)功能相分離的結(jié)構(gòu)功能和存儲(chǔ)功能相分離的結(jié)構(gòu)。1939年，阿塔納索夫還設(shè)計(jì)并試制數(shù)字電年，阿塔納索夫還設(shè)計(jì)并試制數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的樣機(jī)子計(jì)算機(jī)的樣機(jī)“ABC機(jī)機(jī)”，但未能，但未能完工。完工。阿塔納索夫關(guān)于電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方阿塔納索夫關(guān)于電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案啟發(fā)了案啟發(fā)了ENIAC開(kāi)發(fā)小組的莫克利，開(kāi)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(guó)法院判決美國(guó)法院判決ENIAC的專利權(quán)無(wú)效，的專利權(quán)無(wú)效，阿塔納索夫擁有作為第一個(gè)電子計(jì)算阿塔納索夫擁有作為第一個(gè)電子計(jì)算

28、機(jī)方案提出者的優(yōu)先權(quán)。機(jī)方案提出者的優(yōu)先權(quán)。表著名論文論可計(jì)算數(shù)及其在密碼問(wèn)題的應(yīng)用，提出了“理想計(jì)算機(jī)”，后人稱之為“圖靈機(jī)”。圖靈通過(guò)數(shù)學(xué)證明得出理論上存在“通用圖靈機(jī)”，這為可計(jì)算性的概念提供了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，圖靈機(jī)成為現(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型，它證明通用數(shù)字計(jì)算機(jī)是可以制造出來(lái)的。 圖靈發(fā)表于1940年的另一篇著名論文計(jì)算機(jī)能思考嗎？，對(duì)計(jì)算機(jī)的人工智能進(jìn)行了探索，并設(shè)計(jì)了著名的“圖靈測(cè)驗(yàn)”。1954年圖靈英年早逝，年僅42歲?，F(xiàn)代通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型。1936年，24歲的英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈發(fā)1940年，美國(guó)科學(xué)家維納闡述了自己對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的五點(diǎn)設(shè)計(jì)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(jī)械裝置；采用二進(jìn)制而不是十進(jìn)制；內(nèi)部存放計(jì)算表；內(nèi)部存儲(chǔ)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(duì)計(jì)算機(jī)后來(lái)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(xué)家馮諾伊曼在第一臺(tái)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)ENIAC尚未問(wèn)世時(shí)注意到其弱點(diǎn)，并提出一個(gè)新機(jī)型EDVAC的設(shè)計(jì)方案，其中提到了兩個(gè)設(shè)想：采用二進(jìn)制和“存儲(chǔ)程序”。這兩個(gè)設(shè)想對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)至關(guān)重要，也使馮諾伊曼成為“現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”，馮諾伊曼機(jī)體系延續(xù)至今。計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)電路計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)電路1938年，信息論的創(chuàng)始人、美國(guó)科學(xué)家仙農(nóng)發(fā)表論文繼電器和開(kāi)關(guān)電路的符號(hào)分析，首次闡述了

30、如何將布爾代數(shù)運(yùn)用于邏輯電路，奠定了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)開(kāi)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(jì)算機(jī)（晶體管）1964-1970 第三代計(jì)算機(jī)（IC）1971：PC計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)世界中的中國(guó)計(jì)算機(jī)世界中的中國(guó)1952年在清華大學(xué)成立中國(guó)第一個(gè)計(jì)算機(jī)三人研究小組年在清華大學(xué)成立中國(guó)第一個(gè)計(jì)算機(jī)三人研究小組組長(zhǎng)組長(zhǎng) 閔大可閔大可電機(jī)系教授電機(jī)系教授1954年小組經(jīng)擴(kuò)充和調(diào)整，并入中科院近代物理研究所年小組經(jīng)擴(kuò)充和調(diào)整，

31、并入中科院近代物理研究所負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)人 錢三強(qiáng)錢三強(qiáng)1958年完成第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)年完成第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)1031959年完成大型電子計(jì)算機(jī)年完成大型電子計(jì)算機(jī)1041959年中國(guó)自行研究的年中國(guó)自行研究的107計(jì)算機(jī)問(wèn)世計(jì)算機(jī)問(wèn)世1965年中國(guó)開(kāi)始研制第三代計(jì)算機(jī)（集成電路）年中國(guó)開(kāi)始研制第三代計(jì)算機(jī)（集成電路）1977年研制成功中國(guó)第一臺(tái)微機(jī)年研制成功中國(guó)第一臺(tái)微機(jī)DJS050我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)世界中的日本計(jì)算機(jī)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(chǎng)（微處理器）筆記本電腦的領(lǐng)軍人物失誤：第五代計(jì)算機(jī)（智能計(jì)算機(jī)）的開(kāi)發(fā)者高清晰度模

32、擬電視計(jì)算機(jī)世界中的印度計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展巨型巨型化化1975年世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)年世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“Cray-I”超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。算

33、的高科技領(lǐng)域。國(guó)防科技大學(xué)研制的國(guó)防科技大學(xué)研制的“銀河銀河1號(hào)號(hào)”、 “銀河銀河2號(hào)號(hào)”和和“銀河銀河3號(hào)號(hào)”國(guó)家智能計(jì)算機(jī)中心推出的國(guó)家智能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光曙光1000”和和“曙光曙光200I”計(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展巨型巨型化化（1）COMPAQ ：Terascale （3024個(gè)處理器）個(gè)處理器）（2）IBM：ASCI White（3）NEC超級(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)（4）NEC超級(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)（5）Cray超級(jí)計(jì)算機(jī)超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展巨型巨型化化運(yùn)算速度為每秒運(yùn)算速度為每秒3800億次（排名億次（排名80位）位）1/2，48小時(shí)的精確天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)處理只需小時(shí)的精確天氣預(yù)報(bào)

34、數(shù)據(jù)處理只需1小時(shí)小時(shí)38分鐘；分鐘；1/4，一個(gè)月的氣候預(yù)報(bào)僅用，一個(gè)月的氣候預(yù)報(bào)僅用15分鐘；分鐘；1/16，1000萬(wàn)人每人每天可以在網(wǎng)上點(diǎn)擊萬(wàn)人每人每天可以在網(wǎng)上點(diǎn)擊800次網(wǎng)頁(yè)；次網(wǎng)頁(yè)；1/32，1000萬(wàn)人每人每天可以收發(fā)萬(wàn)人每人每天可以收發(fā)7封封“電子郵件電子郵件”。計(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)化化計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。的產(chǎn)物。使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、使用遠(yuǎn)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(tái)計(jì)算機(jī)利用并行作業(yè)臺(tái)計(jì)算機(jī)利用并行作業(yè)管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速操作環(huán)境。管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)

35、高速操作環(huán)境。計(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展智能智能化化人類第一個(gè)人類第一個(gè)“工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人”：一頭在紡織機(jī)上挑紗的一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢驢”（1742年年）第一代機(jī)器人第一代機(jī)器人機(jī)械手（機(jī)械手（1962年出現(xiàn)）年出現(xiàn)）第二代機(jī)器人第二代機(jī)器人具有具有“感覺(jué)感覺(jué)”的機(jī)器人的機(jī)器人第三代機(jī)器人第三代機(jī)器人裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的“智能機(jī)器人智能機(jī)器人”以約翰以約翰奧貝爾為董事長(zhǎng)的國(guó)際商用機(jī)器公司，當(dāng)時(shí)在計(jì)算機(jī)世奧貝爾為董事長(zhǎng)的國(guó)際商用機(jī)器公司，當(dāng)時(shí)在計(jì)算機(jī)世界里是不容置疑的領(lǐng)袖，年?duì)I業(yè)額達(dá)界里是不容置疑的領(lǐng)袖，年?duì)I業(yè)額達(dá)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(gè)外號(hào)，叫敬畏的大公司有一個(gè)外號(hào)，叫藍(lán)色巨人藍(lán)色巨人， 因?yàn)橐驗(yàn)樗臄?shù)以千計(jì)它的數(shù)以千計(jì)的經(jīng)理人員都傳統(tǒng)地穿藍(lán)色衣服的經(jīng)理人員都傳統(tǒng)地穿藍(lán)色衣服。 由于國(guó)際商用機(jī)器公司在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的無(wú)可爭(zhēng)議的統(tǒng)治地位，由于國(guó)際商用機(jī)器公司在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)的無(wú)可爭(zhēng)議的統(tǒng)治地位，新聞工作者們便把它的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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