第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論-jia

計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)核心專(zhuān)業(yè)課程賈森信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)系TEL:26536380Email:senjia@天道酬勤?。≈饕獏⒖紩?shū)主教材：計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)王愛(ài)英

主編參考教材：1．計(jì)算機(jī)組成原理

白中英科學(xué)出版社2．計(jì)算機(jī)組成原理王誠(chéng)清華大學(xué)出版社成績(jī)考核方法本課程的考核分為平時(shí)作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)以及期末考試成績(jī)?nèi)蟛糠郑渲衅谀┛荚囈蚤]卷筆試為主。總成績(jī)按以下公式計(jì)算：總成績(jī)＝作業(yè)等的成績(jī)×15%＋實(shí)驗(yàn)成績(jī)×15%＋期末成績(jī)×70%課程須知作業(yè)提交請(qǐng)使用作業(yè)本，臨時(shí)用一張紙的情況一概不計(jì)入平時(shí)成績(jī)禁止抄襲，一旦發(fā)現(xiàn)，當(dāng)次作業(yè)無(wú)效課堂請(qǐng)注意聽(tīng)講，早做準(zhǔn)備，期末時(shí)請(qǐng)不要因?yàn)樵嚲韱?wèn)題與我聯(lián)系，將一概不予理睬目錄第一章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論第三章 運(yùn)算方法和運(yùn)算部件

第四、七章 存儲(chǔ)系統(tǒng)

第五章 指令系統(tǒng)

第六章 中央處理器

第十章 輸入輸出系統(tǒng)第一章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和組織計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的功能計(jì)算機(jī)的技術(shù)指標(biāo)1.1用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程人類(lèi)相互交流信息所用的語(yǔ)言稱(chēng)為自然語(yǔ)言，但是當(dāng)前的計(jì)算機(jī)還不具備理解自然語(yǔ)言的能力，于是人們希望找到一種和自然語(yǔ)言接近，并能為計(jì)算機(jī)接受的語(yǔ)言，這種語(yǔ)言被稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言。從計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史來(lái)看，最初在計(jì)算機(jī)中使用的不是高級(jí)語(yǔ)言，由于它難以理解，使用困難，因而需要改進(jìn)，這樣才導(dǎo)致了高級(jí)語(yǔ)言的誕生。常用于科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的高級(jí)語(yǔ)言有：C,BASIC，F(xiàn)ORTRAN，ALGOL，PASCAL，COBOL和Ada等。常用于人工智能的語(yǔ)言有LISP和PROLOG等。用這些語(yǔ)言編寫(xiě)的程序是由英文字母、數(shù)字、運(yùn)算符號(hào)等按照一定的語(yǔ)法規(guī)則組成的。然而目前的通用計(jì)算機(jī)不會(huì)直接執(zhí)行用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，而是先將其翻譯成機(jī)器能執(zhí)行的語(yǔ)言，稱(chēng)為機(jī)器語(yǔ)言(由二進(jìn)制代碼表示的指令組成)，再在機(jī)器上運(yùn)行，因此解題的過(guò)程可歸結(jié)為：(1)程序員用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序；(2)將程序與數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，并由計(jì)算機(jī)將程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序，保存在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中；(3)運(yùn)行程序，輸出結(jié)果。存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中用以存放原始數(shù)據(jù)、程序以及中間運(yùn)算結(jié)果的設(shè)備，最后的處理結(jié)果也往往先暫時(shí)存放在存儲(chǔ)器中，然后再輸送出去。存儲(chǔ)器分成一個(gè)個(gè)單元，每個(gè)單元有自己的編號(hào)，稱(chēng)為該單元的地址。數(shù)據(jù)或指令以二進(jìn)制代碼形式存放在存儲(chǔ)器中。在計(jì)算機(jī)中能執(zhí)行的程序是由指令組成的，因此計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過(guò)程，實(shí)際上就是按照給定次序執(zhí)行一組指令的過(guò)程。一條指令通常分成兩部分：(1)操作碼規(guī)定該指令執(zhí)行什么樣的運(yùn)算(或操作)，因此被命名為操作碼。(2)地址碼規(guī)定對(duì)哪些數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，通常表示的是數(shù)據(jù)地址，因此被稱(chēng)為地址碼。由于二進(jìn)制碼不易辨認(rèn)，因此往往用符號(hào)來(lái)表示一條指令。用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)程序，比用高級(jí)語(yǔ)言麻煩得多，因?yàn)橐粭l機(jī)器指令的功能比一條高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句功能弱很多。計(jì)算機(jī)的發(fā)展1642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分機(jī)1833分析機(jī)MARKIENIAC計(jì)算機(jī)發(fā)展史簡(jiǎn)介電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是一種能夠自動(dòng)、快捷，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)信息存放數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理過(guò)程控制等多種功能的電子機(jī)器，其基本功能是進(jìn)行數(shù)字化信息處理。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator）誕生于1946年2月15日，是美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)摩爾理工學(xué)院的摩切利和埃卡特發(fā)明的。計(jì)算機(jī)應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、實(shí)時(shí)控制、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、遠(yuǎn)程教育、電子商務(wù)等多種領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)的發(fā)展——第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）計(jì)算機(jī)發(fā)展史5000次加法/秒體重28噸占地170M218800只電子管1500個(gè)繼電器7000個(gè)電阻10000個(gè)電容耗電150KWENIAC計(jì)算機(jī)存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)，一是存儲(chǔ)容量太小，只能存20個(gè)字長(zhǎng)為10位的十進(jìn)制數(shù)，二是用線(xiàn)路連接的方法來(lái)編排程序，因此每次解題都要依靠人工改接連線(xiàn)，準(zhǔn)備時(shí)間大大超過(guò)實(shí)際計(jì)算時(shí)間。與ENIAC計(jì)算機(jī)研制的同時(shí)，馮·諾依曼(VonNeumann)與莫爾小組合作研制EDVAC計(jì)算機(jī)，采用了存儲(chǔ)程序方案，其后開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)都采用這種方式，稱(chēng)為馮·諾依曼計(jì)算機(jī)。一般認(rèn)為馮·諾依曼機(jī)具有如下基本特點(diǎn)：(1)計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五部分組成。(2)采用存儲(chǔ)程序的方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一個(gè)存儲(chǔ)器中，指令和數(shù)據(jù)一樣可以送到運(yùn)算器運(yùn)算，即由指令組成的程序是可以修改的。(3)數(shù)據(jù)以二進(jìn)制碼表示。(4)指令由操作碼和地址碼組成。(5)指令在存儲(chǔ)器中按執(zhí)行順序存放，由指令計(jì)數(shù)器(即程序計(jì)數(shù)器PC)指明要執(zhí)行的指令所在的單元地址，一般按順序遞增，但可按運(yùn)算結(jié)果或外界條件而改變。(6)機(jī)器以運(yùn)算器為中心，輸入輸出設(shè)備與存儲(chǔ)器間的數(shù)據(jù)傳送都通過(guò)運(yùn)算器。50多年來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展和新應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)拓，對(duì)馮·諾依曼機(jī)作了很多改革，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有了很大新發(fā)展，如某些機(jī)器程序與數(shù)據(jù)分開(kāi)存放在不同的存儲(chǔ)器中，程序不允許修改，機(jī)器不再以運(yùn)算器為中心，而是以存儲(chǔ)器為中心等等，雖然有以上這些突破，但原則變化不大，習(xí)慣上仍稱(chēng)之為馮·諾依曼機(jī)。50年來(lái)，根據(jù)電子計(jì)算機(jī)所采用的物理器件的發(fā)展，一般把電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展分成四個(gè)階段，習(xí)慣上稱(chēng)為四代。相鄰兩代計(jì)算機(jī)之間時(shí)間上有重疊。第一代：電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代(從1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)研制成功到50年代后期)，其主要特點(diǎn)是采用電子管作為基本器件。在這一時(shí)期，主要為軍事與國(guó)防尖端技術(shù)的需要而研制計(jì)算機(jī)，并進(jìn)行有關(guān)的研究工作，為計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，其研究成果擴(kuò)展到民用，又轉(zhuǎn)為工業(yè)產(chǎn)品，形成了計(jì)算機(jī)工業(yè)。50年代中期，美國(guó)IBM公司在計(jì)算機(jī)行業(yè)中崛起，1954年12月推出的IBM650(小型機(jī))是第一代計(jì)算機(jī)中行銷(xiāo)最廣的機(jī)器，銷(xiāo)售量超過(guò)1000臺(tái)。1958年11月問(wèn)世的IBM709(大型機(jī))是IBM公司性能最高的最后一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)產(chǎn)品。第二代：晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代(從50年代中期到60年代后期)，這時(shí)期計(jì)算機(jī)的主要器件逐步由電子管改為晶體管，因而縮小了體積，降低了功耗，提高了速度和可靠性。而且價(jià)格不斷下降。后來(lái)又采用了磁心存儲(chǔ)器，使速度得到進(jìn)一步提高。不僅使計(jì)算機(jī)在軍事與尖端技術(shù)上的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，而且在氣象、工程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理以及其他科學(xué)研究等領(lǐng)域內(nèi)也應(yīng)用起來(lái)。在這一時(shí)期開(kāi)始重視計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的繼承性，形成了適應(yīng)一定應(yīng)用范圍的計(jì)算機(jī)“族”，這是系列化思想的萌芽。從而縮短了新機(jī)器的研制周期，降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了程序兼容，方便了新機(jī)器的使用。1960年控制數(shù)據(jù)公司(CDC)研制高速大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CDC6600，于1964年完成，取得了巨大成功，深受美國(guó)和西歐各原子能、航空與宇航、氣象研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)的歡迎，使該公司在研究和生產(chǎn)科學(xué)計(jì)算高速大型機(jī)方面處于領(lǐng)先地位。1969年1月，水平更高的超大型機(jī)CDC7600研制成功，平均速度達(dá)到每秒千萬(wàn)次浮點(diǎn)運(yùn)算，成為20世紀(jì)60年代末、70年代初性能最高的計(jì)算機(jī)。第三代：集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代(從20世紀(jì)60年代中期到20世紀(jì)70年代前期)，這時(shí)期的計(jì)算機(jī)采用集成電路作為基本器件，因此功耗、體積、價(jià)格等進(jìn)一步下降，而速度及可靠性相應(yīng)地提高，這就促使了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。正是由于集成電路成本的迅速下降，產(chǎn)生了成本低而功能不是太強(qiáng)的小型計(jì)算機(jī)供應(yīng)市場(chǎng)。占領(lǐng)了許多數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用領(lǐng)域。IBM360系統(tǒng)是最早采用集成電路的通用計(jì)算機(jī)，也是影響最大的第三代計(jì)算機(jī)。在1964年宣布IBM360系統(tǒng)時(shí)就有大、中、小型等6個(gè)計(jì)算機(jī)型號(hào)，平均運(yùn)算速度從每秒幾千次到一百萬(wàn)次，它的主要特點(diǎn)是通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。通用化：指令系統(tǒng)豐富，兼顧科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)控制三個(gè)方面。系列化：IBM360各檔機(jī)器采用相同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即在指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)格式、字符編碼、中斷系統(tǒng)、控制方式、輸入輸出操作方式等方面保持統(tǒng)一，從而保證了程序兼容，當(dāng)用戶(hù)更新機(jī)器時(shí)原來(lái)在低檔機(jī)上編寫(xiě)的程序可以不作修改就使用在高檔機(jī)中。IBM360系統(tǒng)后來(lái)陸續(xù)增加的幾種型號(hào)仍保持與前面的產(chǎn)品兼容。后來(lái)，西歐與日本的一些通用計(jì)算機(jī)也保持與IBM360系統(tǒng)兼容。蘇聯(lián)和東歐國(guó)家聯(lián)合制造的“統(tǒng)一系統(tǒng)”也是與IBM360系統(tǒng)兼容的。標(biāo)準(zhǔn)化：采用標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出接口，因而各個(gè)機(jī)型的外部設(shè)備是通用的。采用積木式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除了各個(gè)型號(hào)的CPU獨(dú)立設(shè)計(jì)以外，存儲(chǔ)器、外部設(shè)備都采用標(biāo)準(zhǔn)部件組裝。第四代：大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代，20世紀(jì)70年代初，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器問(wèn)世，迅速取代了磁芯存儲(chǔ)器，并不斷向大容量、高速度發(fā)展，此后，存儲(chǔ)器芯片集成度大體上每三年翻兩番(1971年每片1K位，到1984年達(dá)到每片256K位，1992年16M位動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片上市)，這就是著名的摩爾定律，從1971年內(nèi)含2300個(gè)晶體管的Intel4004芯片問(wèn)世，到1999年包含了750萬(wàn)個(gè)晶體管的PentiumⅡ處理器，都證實(shí)了摩爾定律的正確性。后來(lái)轉(zhuǎn)述為微處理器的工作速度，在一定成本下，大體上也是每18個(gè)月翻一番。摩爾定律早在1964年，英特爾公司創(chuàng)始人戈登.摩爾（GordonMoore）在一篇很短的論文里斷言：每18個(gè)月，集成電路的性能將提高一倍，而其價(jià)格將降低一半。這就是著名的摩爾定律。作為迄今為止半導(dǎo)體發(fā)展史上意義最深遠(yuǎn)的定律，摩爾定律被集成電路近40年的發(fā)展歷史準(zhǔn)確無(wú)誤地驗(yàn)證著。摩爾定律有另外一種表述方法，即每過(guò)10年計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能將會(huì)增加100倍，通訊帶寬也會(huì)提高100倍，而花費(fèi)的資金不會(huì)增加。我們完全有理由相信，這種趨勢(shì)在今后20年還會(huì)持續(xù)下去，我們還沒(méi)有達(dá)到物理上造成計(jì)算機(jī)性能停滯不前的任何限制。計(jì)算機(jī)的發(fā)展類(lèi)型時(shí)期主要器件重要特征第一代1946-1957電子管機(jī)器語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言速度低，體積大，價(jià)格昂貴可靠性差，用于科學(xué)計(jì)算。第二代1958-1964晶體管算法語(yǔ)言，操作系統(tǒng)體積縮小，可靠性提高從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)大到數(shù)據(jù)處理。第三代1965-1971中、小規(guī)模集成電路體積小，可靠性大大提高，速度達(dá)幾百萬(wàn)IPS，軟件技術(shù)和外設(shè)發(fā)展迅速應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。第四代1972-中、大及超大規(guī)模集成電路速度提高至GIPS乃至TIPS水平多機(jī)并行處理和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展。各時(shí)代代表機(jī)型時(shí)代機(jī)型產(chǎn)地一ENIAC1946EDSAC19491031953美.賓州大學(xué)英.劍橋大學(xué)二IBM70901958DJS-21,108,X-2,441BIBM中國(guó)三IBM360/370系列CDC6000/7600,STAR-100,NOVA,PDP-11DJS-130/200IBMCDC中國(guó)四微型機(jī)APPLE,IBM-PCVAX系列長(zhǎng)城0520,…………….計(jì)算機(jī)總體發(fā)展

年

代

邏輯元件

主

存

輔

存

語(yǔ)言處理

速

度

代表機(jī)種

第一代

1946-1957

電子管

磁芯、磁鼓

磁帶

機(jī)器語(yǔ)言

匯編語(yǔ)言

1萬(wàn)次/秒

ENICA、IBM650

IBM709

第二代

1958-

1964

晶體管

磁芯、磁鼓

磁帶、磁盤(pán)

高級(jí)語(yǔ)言

編譯語(yǔ)言

操作系統(tǒng)

幾萬(wàn)次

幾百萬(wàn)次/秒

IBM7094

DTS-121

X-2

第三代

1965-

1971

集成電路和大規(guī)模集成電路

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

磁帶、磁盤(pán)

多道程序?qū)崟r(shí)處理

百萬(wàn)次千萬(wàn)次

IBM360

DJS-100

第四代

1972--

超大規(guī)模集成電路

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

高速磁盤(pán)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

千萬(wàn)次

1億次/秒

VAX-11

INTEL系列

微電子與計(jì)算機(jī)年份型號(hào)管數(shù)年份型號(hào)管數(shù)1971400423001993PENTIUM310萬(wàn)1972800835001995P--PRO550萬(wàn)1974808060001997P--MMX450萬(wàn)19788086290001997P--II750萬(wàn)19828028613萬(wàn)1998Celeron750萬(wàn)1985386DX27.5萬(wàn)1999P--III950萬(wàn)1989486DX120萬(wàn)1999.10P-III-COP2800萬(wàn)第五代計(jì)算機(jī)通信、存儲(chǔ)、信息處理和人工智能相結(jié)合的超巨能計(jì)算機(jī)。第六代計(jì)算機(jī)利用光電子元件、超導(dǎo)電子元件或生物電子元件作為計(jì)算機(jī)的核心元件。計(jì)算機(jī)分類(lèi)：

機(jī)械計(jì)算機(jī)電子模擬計(jì)算機(jī)：數(shù)值由連續(xù)的量來(lái)表示。

電子數(shù)字計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)中的數(shù)值由不連續(xù)的數(shù)字來(lái)表示。專(zhuān)用機(jī)：經(jīng)濟(jì)，有效，快速，適應(yīng)性差通用機(jī)：適應(yīng)性強(qiáng)

巨型機(jī)大型機(jī)中型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)單片機(jī)低簡(jiǎn)易性高

高體積，功耗，性能，價(jià)格低一.分類(lèi)按用途分類(lèi)通用機(jī)：通用性強(qiáng)，綜合能力強(qiáng)，解決各種問(wèn)題專(zhuān)用機(jī)：特殊配置，功能單一，解決特定問(wèn)題按綜合性能指標(biāo)分類(lèi)巨型機(jī)：速度最快、處理能力最強(qiáng) 已達(dá)十幾萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算 “銀河Ⅲ”達(dá)每秒130億次大型機(jī)：大型、通用、較快、較強(qiáng)

作“客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器”的服務(wù)器 作“終端/主機(jī)”的主機(jī)小型機(jī)：規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)試制周期短 工藝先進(jìn)、使用維護(hù)簡(jiǎn)單

工作站：介于PC與小型機(jī)之間

高分辨率、大容量?jī)?nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)：小、巧、輕、使用方便、價(jià)格便宜

中央處理器：一個(gè)芯片網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：基于Java技術(shù)的瘦客戶(hù)機(jī)系統(tǒng)1.大型機(jī)大型機(jī)是反映各個(gè)時(shí)期先進(jìn)計(jì)算技術(shù)的大型通用計(jì)算機(jī)，其中以IBM公司的大型機(jī)系列影響最大。從20世紀(jì)60年代～80年代，信息處理主要是以主機(jī)系統(tǒng)加終端為代表(即大型機(jī))的集中式數(shù)據(jù)處理，20世紀(jì)60年代的IBM360系統(tǒng)，20世紀(jì)70年代和80年代的IBM370系統(tǒng)曾占領(lǐng)大型機(jī)的霸主地位。IBM公司為開(kāi)發(fā)360系統(tǒng)的軟件耗費(fèi)了巨大的人力和財(cái)力。如此豐富的軟件不能拋棄，只能繼承，這已成為用戶(hù)與計(jì)算機(jī)廠(chǎng)家的共識(shí)，但也成了計(jì)算機(jī)發(fā)展的制約。因此IBM370系統(tǒng)是在保持與360系統(tǒng)兼容的前提下進(jìn)行了改進(jìn)與提高，其主流產(chǎn)品有IBM303X系列與IBM4300系列，后者是該系列中的低檔產(chǎn)品。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，隨著微機(jī)性能的極大提高和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器(client/server)技術(shù)得以飛速發(fā)展并普及，曾一度使大型機(jī)的作用受到懷疑。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大與信息技術(shù)的發(fā)展，很多采用客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的分散式運(yùn)算模式的用戶(hù)發(fā)現(xiàn)，這種系統(tǒng)的管理極為復(fù)雜，運(yùn)算營(yíng)運(yùn)成本高，安全可靠性難以保證。于是大型機(jī)獲得東山再起的機(jī)會(huì)，企業(yè)需要一個(gè)開(kāi)放的、安全的大型服務(wù)器作為計(jì)算平臺(tái)，因?yàn)橹挥写笮蜋C(jī)才具有高可靠性、安全性、高吞吐能力、高可擴(kuò)展性、防病毒以及防黑客的能力。與此同時(shí)，大型機(jī)的性能在不斷提高，成本不斷下降，20世紀(jì)90年代IBM推出的大型機(jī)系列為IBMS/390系列，并不斷推出新產(chǎn)品，ES/9000即是S/390系列中的知名產(chǎn)品之一，1997年的主流產(chǎn)品是9672系列。到1997年6月推出的S/390第4代產(chǎn)品采用CMOS工藝(過(guò)去的大型機(jī)為尋求高速度而采用雙極型晶體管工藝)，從而減少了功耗，并提高了芯片的集成度；1998年5月S/390第5代產(chǎn)品問(wèn)世，主機(jī)速度達(dá)到每秒10億次。近年來(lái)S/390的銷(xiāo)售量已連續(xù)三年以?xún)晌粩?shù)字增長(zhǎng)，取得顯著成績(jī)。IBMS/390不僅仍保持與IBM360，370兼容，還包含了許多新特點(diǎn)，如良好的開(kāi)放性、并行計(jì)算環(huán)境等。被廣泛用作企業(yè)服務(wù)器。其他計(jì)算機(jī)廠(chǎng)家在發(fā)展新機(jī)種時(shí)也遵循兼容的原則。某些計(jì)算機(jī)廠(chǎng)家走上與IBM計(jì)算機(jī)兼容的道路，稱(chēng)之為PCM：PlugCompatibleMainframe(插接兼容主機(jī)——硬件完全兼容)或ProgramCompatibleMainframe(程序兼容主機(jī)——軟件兼容)，制造與IBM兼容的計(jì)算機(jī)，它們按IBM系列機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)制造主機(jī)，并直接引用IBM計(jì)算機(jī)的軟件，因而使產(chǎn)品的性能價(jià)格比優(yōu)于IBM原裝機(jī)，以爭(zhēng)奪市場(chǎng)。2.巨型機(jī)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，尤其是國(guó)防技術(shù)的發(fā)展，需要有很高運(yùn)算速度、很大存儲(chǔ)容量的計(jì)算機(jī)。集成電路的進(jìn)展，為制造巨型機(jī)提供了條件。從20世紀(jì)60年代到20世紀(jì)70年代相繼完成了一些巨型機(jī)，其中取得最高成績(jī)的要推Cray-1計(jì)算機(jī)。針對(duì)天氣預(yù)報(bào)、飛行器的設(shè)計(jì)和核物理研究中存在大量向量運(yùn)算的特點(diǎn)，Cray-1計(jì)算機(jī)的向量運(yùn)算速度達(dá)每秒8000萬(wàn)次，并兼顧了一般的標(biāo)量運(yùn)算。1983年研制成功的CrayX-MP機(jī)向量運(yùn)算速度達(dá)每秒4億次。與此同時(shí)，CDC公司的CYBER203和205先后完成，CYBER205每秒可進(jìn)行4億次浮點(diǎn)運(yùn)算。這些是20世紀(jì)80年代初期的水平最高的巨型機(jī)。但是這些成就還不能滿(mǎn)足一些復(fù)雜問(wèn)題的需要，所以不少單位開(kāi)展了性能更高的巨型機(jī)的研究工作。后來(lái)微處理機(jī)的發(fā)展為陣列結(jié)構(gòu)的巨型機(jī)發(fā)展帶來(lái)了希望。例如，古德伊爾公司為美國(guó)宇航局(NASA)研制了一臺(tái)處理衛(wèi)星圖像的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)MPP，該機(jī)由16384個(gè)微處理器組成128×128方陣。這種采用并行處理技術(shù)的多處理器系統(tǒng)是巨型機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要方面，稱(chēng)為小巨型機(jī)。日本、英國(guó)、蘇聯(lián)、法國(guó)也先后開(kāi)始研制巨型機(jī)。3.小型機(jī)小型機(jī)規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單所以設(shè)計(jì)試制周期短，便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝，生產(chǎn)量大，硬件成本低；同時(shí)由于軟件比大型機(jī)簡(jiǎn)單，所以軟件成本也低。再加上容易操作、容易維護(hù)和可靠性高等特點(diǎn)，使得管理機(jī)器和編制程序都比較簡(jiǎn)單，因而得以迅速推廣，掀起一個(gè)計(jì)算機(jī)普及應(yīng)用的浪潮。DEC公司的PDP11系列是16位小型機(jī)的代表，到70年代中期32位高檔小型機(jī)開(kāi)始興起，DEC公司的VAX11/780于1978年開(kāi)始生產(chǎn)，應(yīng)用極為廣泛。VAX11系列與PDP11系列是兼容的。80年代以后，精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)(RISC)問(wèn)世，導(dǎo)致小型機(jī)性能大幅度提高。小型機(jī)的出現(xiàn)打開(kāi)了在控制領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算機(jī)的局面，許多大型分析儀器、測(cè)量?jī)x器、醫(yī)療儀器使用小型機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、整理、分析、計(jì)算等。應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)上的計(jì)算機(jī)除了進(jìn)行上述工作外還可進(jìn)行自動(dòng)控制。小型機(jī)還廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、科學(xué)計(jì)算、信號(hào)處理、圖像處理、企業(yè)管理以及在客戶(hù)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)中用作服務(wù)器等。

4.微型機(jī)微型機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展，掀起計(jì)算機(jī)大普及的浪潮，利用4位微處理器Intel4004組成的MCS-4是世界上第一臺(tái)微型機(jī)，它于1971年問(wèn)世。Intel8086是最早開(kāi)發(fā)成功的16位微處理器(1978年)。1981年32位微處理器Intel80386問(wèn)世，與原來(lái)的產(chǎn)品相比較，除了提高主頻速度外，還將原屬片外的有關(guān)電路集成到片內(nèi)。32位微處理機(jī)采用過(guò)去大中型計(jì)算機(jī)中所采用的技術(shù)，因此用它構(gòu)成的微型機(jī)系統(tǒng)的性能可以達(dá)到70年代大中型計(jì)算機(jī)的水平。70年代后期，興起個(gè)人計(jì)算機(jī)熱潮，最早出現(xiàn)的是Apple公司的AppleⅡ型微機(jī)(1977年)。1981年一向以生產(chǎn)大中型通用機(jī)為主的IBM公司推出了IBMPC機(jī)，該機(jī)采用Intel80×86(當(dāng)時(shí)為8086)微處理器和Microsoft公司的MS-DOS操作系統(tǒng)，IBM公司還公布了IBMPC的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，這些開(kāi)放措施為微型計(jì)算機(jī)的大規(guī)模生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。后來(lái)又推出擴(kuò)充了性能的IBMPC/XT，IMBPC/AT以及386，486和Pentium等多種機(jī)型。微型機(jī)向小型化發(fā)展出現(xiàn)了便攜機(jī)(膝上型、筆記本型和掌上型)，在90年代獲得迅速發(fā)展。與此同時(shí)，個(gè)人計(jì)算機(jī)走向家庭，并向多媒體方向發(fā)展，這就是家用電腦和多媒體電腦。5.工程工作站工程工作站是20世紀(jì)80年代興起的面向廣大工程技術(shù)人員的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般具有高分辨率顯示器、交互式的用戶(hù)界面和功能齊全的圖形軟件。開(kāi)始集中應(yīng)用于各種工程方面的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，如集成電路設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、土木建筑設(shè)計(jì)等。1980年成立的Apollo公司和1982年成立的Sun微系統(tǒng)公司主要從事工作站的研制與生產(chǎn)工作。開(kāi)始都采用Motorola的微處理器芯片，后來(lái)改用RISC(精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī))微處理器。1987年以后，工作站普遍采用32位/64位RISC微處理器，不僅處理速度快，而且具有強(qiáng)大的圖形處理功能和友好的窗口界面，后來(lái)又向多處理器系統(tǒng)和分布式處理系統(tǒng)發(fā)展。典型的產(chǎn)品有Sun公司的SPARC系列、DEC公司的Alpha系列以及SGI公司和HP公司的工作站系列。由于工程工作站出現(xiàn)得比較晚，一般都帶有網(wǎng)絡(luò)接口，并采用開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即將機(jī)器的軟、硬件接口公開(kāi)，以鼓勵(lì)其他廠(chǎng)商、用戶(hù)圍繞工作站開(kāi)發(fā)軟、硬件產(chǎn)品。同時(shí)盡量遵守國(guó)際工業(yè)界流行的標(biāo)準(zhǔn)。二.計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用類(lèi)型

1.科學(xué)計(jì)算

2.過(guò)程控制

3.CAD/CAM/CAT

4.數(shù)據(jù)處理

5.電子商務(wù)

6.多媒體技術(shù)

7.人工智能計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域

1.工商：電子商務(wù)、CAD/CAM

2.教育：多媒體教育、遠(yuǎn)程教育

3.醫(yī)藥：CAT、MRI、遠(yuǎn)程醫(yī)療

4.政府：電子政府

5.娛樂(lè)：虛擬現(xiàn)實(shí)、電影特技

6.科研：數(shù)據(jù)采集、計(jì)算分析

7.家庭：家庭信息化

1.科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算一直是電子計(jì)算機(jī)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。例如，在天文學(xué)、量子化學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、核物理學(xué)等領(lǐng)域中，都需要依靠計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算。在軍事上，導(dǎo)彈的發(fā)射及飛行軌道的計(jì)算控制、先進(jìn)防空系統(tǒng)等現(xiàn)代化軍事設(shè)施通常都是由計(jì)算機(jī)控制的大系統(tǒng)，其中包括雷達(dá)、地面設(shè)施、海上裝備等?，F(xiàn)代的航空、航天技術(shù)發(fā)展，例如超音速飛行器的設(shè)計(jì)，人造衛(wèi)星與運(yùn)載火箭軌道計(jì)算更是離不開(kāi)計(jì)算機(jī)。除了國(guó)防及尖端科學(xué)技術(shù)以外，計(jì)算機(jī)在其他學(xué)科和工程設(shè)計(jì)方面，諸如數(shù)學(xué)、力學(xué)、晶體結(jié)構(gòu)分析、石油勘探、橋梁設(shè)計(jì)、建筑、土木工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域內(nèi)也得到廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了各門(mén)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。有些系統(tǒng)，要求計(jì)算機(jī)處理所得的結(jié)果立即反過(guò)來(lái)作用或影響正在被處理的事物本身。例如，在控制導(dǎo)彈飛行的系統(tǒng)中，不斷測(cè)量導(dǎo)彈飛行的參數(shù)(包括飛行環(huán)境)，并及時(shí)作出反應(yīng)，修正導(dǎo)彈飛行的軌跡，這樣的系統(tǒng)稱(chēng)為實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)?？茖W(xué)計(jì)算的特點(diǎn)是計(jì)算量大和數(shù)值變化范圍大。

2.數(shù)據(jù)處理當(dāng)前大部分計(jì)算機(jī)都用于數(shù)據(jù)處理。例如，在銀行系統(tǒng)中，用計(jì)算機(jī)處理儲(chǔ)戶(hù)的存款、取款、發(fā)放工資，或?yàn)樾庞每ㄏ到y(tǒng)、銷(xiāo)售點(diǎn)系統(tǒng)提供服務(wù)等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有輸入輸出數(shù)據(jù)量大而計(jì)算卻很簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)各儲(chǔ)蓄所之間的通存通兌以及在商店、酒樓中使用信用卡，計(jì)算機(jī)需聯(lián)網(wǎng)使用。在企業(yè)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于財(cái)會(huì)統(tǒng)計(jì)與經(jīng)營(yíng)管理中，如編制生產(chǎn)計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、成本核算、銷(xiāo)售分析、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、利潤(rùn)預(yù)估、采購(gòu)訂貨、庫(kù)存管理、工資管理等。為了適應(yīng)計(jì)算機(jī)管理，在報(bào)表格式的修改，名詞統(tǒng)一編碼等多方面要進(jìn)行大量工作。3.計(jì)算機(jī)控制在現(xiàn)代化工廠(chǎng)里，計(jì)算機(jī)普遍用于生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。例如，在化工廠(chǎng)中用計(jì)算機(jī)來(lái)控制配料、溫度、閥門(mén)的開(kāi)閉等；在煉鋼車(chē)間用計(jì)算機(jī)控制加料、爐溫、冶煉時(shí)間等；程控機(jī)床加工的機(jī)械零件具有尺寸精確的特點(diǎn)，而且不需要專(zhuān)用工卡具、模具和熟練技工就可以制造出形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。用于生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)，一般都是實(shí)時(shí)控制，它們對(duì)計(jì)算機(jī)的速度要求不高，但可靠性要求很高，否則將生產(chǎn)出不合格的產(chǎn)品，甚至造成重大設(shè)備事故或人身事故。用于控制的計(jì)算機(jī)，其輸入信息往往是電壓、溫度、機(jī)械位置等模擬量，要先將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，稱(chēng)為模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后計(jì)算機(jī)才能進(jìn)行處理或計(jì)算。當(dāng)從被控制對(duì)象測(cè)量到的信息是溫度、位置等非電量時(shí)，要先將它們轉(zhuǎn)換成電量，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。如何測(cè)量，用什么儀表測(cè)量也是一個(gè)很重要的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果是數(shù)字量，一般要將它們轉(zhuǎn)換成模擬量去控制對(duì)象，稱(chēng)為數(shù)/模轉(zhuǎn)換。如有需要，可將結(jié)果打印輸出或顯示在屏幕上，以供觀(guān)察。提供計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的廠(chǎng)家往往已將控制程序(稱(chēng)為應(yīng)用程序包)編制好，可提供給用戶(hù)。4.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造(CAD/CAM)由于計(jì)算機(jī)有快速的數(shù)值計(jì)算、較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理以及模擬的能力，因而目前在飛機(jī)、船舶、光學(xué)儀器、超大規(guī)模集成電路(VLSI)等的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，CAD/CAM占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。在超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)制圖、照相制版、光刻、擴(kuò)散、內(nèi)部連接等多道復(fù)雜工序，是人工難以解決的。使用已有的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)新的計(jì)算機(jī)，達(dá)到設(shè)計(jì)自動(dòng)化或半自動(dòng)化程度，從而減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，這也是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。由于設(shè)計(jì)工作與圖形分不開(kāi)，一般供輔助設(shè)計(jì)用的計(jì)算機(jī)配備有圖形顯示、繪圖儀等設(shè)備以及圖形語(yǔ)言、圖形軟件等。設(shè)計(jì)人員可借助這些專(zhuān)用軟件和輸入輸出設(shè)備把設(shè)計(jì)要求或方案輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)相應(yīng)的應(yīng)用程序進(jìn)行計(jì)算處理后把結(jié)果顯示出來(lái)，設(shè)計(jì)人員可用光筆或鼠標(biāo)器進(jìn)行修改或選擇，直到滿(mǎn)意為止。

5.人工智能人工智能學(xué)科研究的內(nèi)容包括：知識(shí)表示，自動(dòng)推理和搜索方法，機(jī)器學(xué)習(xí)和知識(shí)獲取，知識(shí)處理系統(tǒng)，自然語(yǔ)言理解，計(jì)算機(jī)視覺(jué)，智能機(jī)器人等。知識(shí)表示是人工智能的基本問(wèn)題之一，其中的常識(shí)知識(shí)是研究的重點(diǎn)之一，常識(shí)是指人們直覺(jué)的、日常使用的那些非專(zhuān)業(yè)性知識(shí)。自動(dòng)推理與知識(shí)表示方法密切相關(guān)，是知識(shí)的使用過(guò)程。搜索是人工智能的一種問(wèn)題求解方法，搜索策略決定著問(wèn)題求解的一個(gè)推理步驟中知識(shí)被使用的優(yōu)先關(guān)系。機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能另一重要課題。機(jī)器學(xué)習(xí)是指在一定的知識(shí)表示意義下獲取新知識(shí)的過(guò)程。知識(shí)處理系統(tǒng)主要由知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)組成。知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)所需要的知識(shí)，如果在知識(shí)庫(kù)中存儲(chǔ)的是某一領(lǐng)域(如醫(yī)療診斷)的專(zhuān)家知識(shí)，該知識(shí)系統(tǒng)被稱(chēng)為專(zhuān)家系統(tǒng)。推理機(jī)在問(wèn)題求解時(shí)，規(guī)定使用知識(shí)的基本方法和策略，推理過(guò)程中為記錄結(jié)果或通信需設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)。人與機(jī)器進(jìn)行對(duì)話(huà)，利用能為計(jì)算機(jī)所接受的自然語(yǔ)言描述現(xiàn)實(shí)世界，一直是人工智能的研究目標(biāo)之一。自然語(yǔ)言的理解過(guò)程包括語(yǔ)法分析和語(yǔ)義分析，已研制的一些自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)都只能處理自然語(yǔ)言的子集。要讓機(jī)器像人一樣運(yùn)用自然語(yǔ)言，還是長(zhǎng)遠(yuǎn)而艱巨的任務(wù)。人機(jī)接口除了能自動(dòng)識(shí)別自然語(yǔ)言外，還應(yīng)有能識(shí)別圖形、圖像的能力。制造具有某種智能的機(jī)器人是工業(yè)上和軍事上的需要。機(jī)器人的研究涉及機(jī)械、電子、控制及計(jì)算機(jī)等方面，從人工智能角度研究機(jī)器人主要涉及表示技術(shù)、感知技術(shù)、自動(dòng)推理技術(shù)和規(guī)劃方法等。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和組織

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)概念的實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中軟硬件界面的確定，其界面之上的是軟件的功能，界面之下的是硬件和固件的功能。指令集（instructionset）軟件硬件電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想存儲(chǔ)程序控制“存儲(chǔ)程序”是把指令以代碼的形式事先輸入到計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器中，即用記憶數(shù)據(jù)的同一裝置存儲(chǔ)執(zhí)行運(yùn)算的命令，這些指令按一定的規(guī)則組成程序；“程序控制”是當(dāng)計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后，程序就會(huì)控制計(jì)算機(jī)按規(guī)定的順序逐條執(zhí)行指令，自動(dòng)完成預(yù)定的信息處理任務(wù)。馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想：存儲(chǔ)程序并按地址順序執(zhí)行。一.硬件系統(tǒng)

存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備

二.軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件：OS，語(yǔ)言處理，服務(wù)程序，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

用來(lái)提高使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能和用途的程序。

應(yīng)用軟件：工程設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)控制，企業(yè)管理

用戶(hù)用來(lái)解決某些問(wèn)題而編制的程序。接口接口設(shè)備設(shè)備運(yùn)算器控制器內(nèi)存系統(tǒng)總線(xiàn)運(yùn)算器：計(jì)算機(jī)中進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。存儲(chǔ)器：存放程序和數(shù)據(jù)的部件（R/W）?？刂破鳎嚎刂朴?jì)算機(jī)有條不紊地執(zhí)行程序的部件。程序控制輸入設(shè)備：能將人們所熟悉的信息形式變換為計(jì)算機(jī)內(nèi)部能接收和識(shí)別的二進(jìn)制信息的設(shè)備。輸出設(shè)備：把計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果變換為人或其它設(shè)備所能接收和識(shí)別的信息形式的設(shè)備。輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸入輸出接口和總線(xiàn)外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)運(yùn)算器部件是計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)加工的部件，其主要功能包括：1.執(zhí)行數(shù)值數(shù)據(jù)的算術(shù)加減乘除等運(yùn)算，執(zhí)行邏輯數(shù)據(jù)的與或非等邏輯運(yùn)算，由一個(gè)被稱(chēng)為ALU的線(xiàn)路完成。2.暫時(shí)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果，由多個(gè)通用寄存器來(lái)承擔(dān)。3.運(yùn)算器通常也是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐贰?/p>

控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)

控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)控制器是計(jì)算機(jī)中控制執(zhí)行指令的部件：一.正確執(zhí)行每條指令

1.首先是取來(lái)一條指令，

2.接著分析這條指令，

3.再按指令格式和功能執(zhí)行這條指令二.保證指令按規(guī)定序列自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行。三.對(duì)各種異常情況和請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)和處理。說(shuō)到底，控制器要向計(jì)算機(jī)各功能部件提供每一時(shí)刻協(xié)同運(yùn)行所需要的控制信號(hào)外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

由高速緩沖存儲(chǔ)器，主存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器所組成的多級(jí)（層）存儲(chǔ)器系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)中用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)。這三級(jí)存儲(chǔ)器所用的存儲(chǔ)介質(zhì)的工作原理和特性各不相同。將作為三個(gè)部分分別講解。輸入設(shè)備外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)輸入設(shè)備是向計(jì)算機(jī)中送入程序和數(shù)據(jù)的有一定獨(dú)立功能的設(shè)備，通過(guò)接口和總線(xiàn)與計(jì)算機(jī)主機(jī)連通，用于人—機(jī)交互聯(lián)系,如計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)等。輸入設(shè)備外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)

輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)中用于送出計(jì)算機(jī)內(nèi)部信息的設(shè)備,例如打印機(jī),顯示器等。輸入設(shè)備輸出設(shè)備外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)—計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)這些部件和設(shè)備通過(guò)總線(xiàn)和接口連接在一起,構(gòu)成計(jì)算機(jī)整機(jī)系統(tǒng),協(xié)同運(yùn)行.輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸入出接口和總線(xiàn)外存設(shè)備主存儲(chǔ)器高速緩存控制器運(yùn)算器計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)基本工作原理

1.指令:讓計(jì)算機(jī)完成某個(gè)操作發(fā)出的命令。（用二進(jìn)制代碼來(lái)表示）3.指令的執(zhí)行有序的指令集合。2.程序內(nèi)存指令取指周期：執(zhí)行周期：控制信號(hào)有關(guān)部件動(dòng)作CPU譯碼CPU4.程序的執(zhí)行CPU不斷地取指令，執(zhí)行指令。操作碼地址碼

2、計(jì)算機(jī)軟件 軟件=程序+數(shù)據(jù)+文檔軟件分類(lèi)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng) 語(yǔ)言處理程序 實(shí)用程序應(yīng)用軟件辦公軟件包數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)時(shí)控制軟件診斷程序反病毒程序備份程序文件壓縮程序卸載程序圖形圖像處理軟件其它應(yīng)用軟件

(1)操作系統(tǒng)

管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有資源(包括硬件和軟件)

裸機(jī)+操作系統(tǒng)=虛擬機(jī)統(tǒng)一管理和調(diào)度資源，提高使用效率和經(jīng)濟(jì)效益不需了解軟硬件細(xì)節(jié)，提高工作效率目的

(2)實(shí)用程序

診斷程序：SCANDISK反病毒程序：瑞星、金山毒霸備份程序：Windows中的備份程序文件壓縮程序:WinZipwinrar卸載程序：Windows中的添加/刪除程序操作系統(tǒng)自己帶一些第三方開(kāi)發(fā)

(3)語(yǔ)言處理程序源程序可執(zhí)行程序目標(biāo)程序編輯程序匯編或編譯程序鏈接程序機(jī)器語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言匯編語(yǔ)言面向過(guò)程：BASIC、Pascal、FORTRAN、C等面向?qū)ο螅篊++、

Java、VisualBasic等面向問(wèn)題的語(yǔ)言計(jì)算機(jī)的技術(shù)指標(biāo)字長(zhǎng)：參與運(yùn)算的基本位數(shù)，它決定了寄存器、加法器、存儲(chǔ)單元和數(shù)據(jù)總線(xiàn)的位數(shù)。它標(biāo)志著計(jì)算精度。主存容量：存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息量。運(yùn)算速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)執(zhí)行指令的平均條數(shù)。軟、硬件配