第2章21+計(jì)算機(jī)的組成與分類

第2章計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)2.1

計(jì)算機(jī)的組成與分類

2.2CPU的結(jié)構(gòu)與原理2.3

PC機(jī)的主機(jī)2.4常用輸入設(shè)備2.5常用輸出設(shè)備2.6外存儲(chǔ)器2.7常用醫(yī)學(xué)信息采集與處理設(shè)備2.1計(jì)算機(jī)的組成與分類2.1.1計(jì)算機(jī)的組成2.1.2計(jì)算機(jī)的分類2.1.3微處理器和嵌入式計(jì)算機(jī)2.1.1計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)運(yùn)算器控制器輸入設(shè)備存儲(chǔ)器輸出設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)程序語(yǔ)言處理系統(tǒng)文字處理通信···娛樂(lè)計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有實(shí)際物理裝置的總稱計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的各種程序及其處理的數(shù)據(jù)和相關(guān)的文檔計(jì)算機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)復(fù)雜性：硬件由數(shù)以億計(jì)的元器件組成，軟件由數(shù)以億計(jì)的指令組成多樣性：硬件與光、機(jī)、電、聲等有關(guān)，軟件與數(shù)學(xué)、邏輯···等有關(guān)層次性：分層(hierarchical)結(jié)構(gòu)臺(tái)式PC的物理組成臺(tái)式機(jī)臺(tái)式PC主機(jī)外部設(shè)備機(jī)箱、電源主板CPU內(nèi)存條顯示卡芯片組BIOSROMCMOSPCI插槽(I/O總線)網(wǎng)卡輸入設(shè)備外存儲(chǔ)器鍵盤鼠標(biāo)器麥克風(fēng)攝像頭輸出設(shè)備U盤、移動(dòng)硬盤顯示器打印機(jī)音箱/耳機(jī)聲卡插頭和插座(I/O接口)硬盤、軟驅(qū)光盤驅(qū)動(dòng)器計(jì)算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu)1經(jīng)典計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)（馮.諾依曼計(jì)算機(jī)）運(yùn)算器和控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)器（注：邏輯結(jié)構(gòu)意指概念上（即功能上）的結(jié)構(gòu)）中央處理器CPU(CentralProcessing

Unit)P.24計(jì)算機(jī)硬件的邏輯結(jié)構(gòu)2現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)與經(jīng)典計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)相比的3個(gè)變化：集中控制→分散控制存儲(chǔ)器→內(nèi)存儲(chǔ)器＋外存儲(chǔ)器通過(guò)CPU通信→通過(guò)總線進(jìn)行通信中央處理器(運(yùn)算器及其控制)外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器輸出設(shè)備總線(bus)輸入設(shè)備I/O接口I/O接口外存儲(chǔ)器接口控制器控制器控制器CPU控制器memorystorageI/O設(shè)備通過(guò)I/O接口與各自的控制器連接，然后由控制器與I/O總線相連(1)輸入設(shè)備輸入(input)的雙重含義：1.把信息送入計(jì)算機(jī)的過(guò)程;2.向計(jì)算機(jī)輸入的內(nèi)容輸入設(shè)備(inputdevices)功能：用來(lái)向計(jì)算機(jī)輸入信息輸入設(shè)備有多種，例如:鍵盤——

輸入文字、符號(hào)和命令鼠標(biāo)器——輸入鼠標(biāo)器移動(dòng)的位置信息及按鈕命令掃描儀——輸入圖片麥克風(fēng)——輸入聲音輸入設(shè)備的共性：不論信息的原始形態(tài)如何，輸入到計(jì)算機(jī)中的信息都使用二進(jìn)位來(lái)表示(2)中央處理器(運(yùn)算控制器)什么是處理器(processor)？能高速執(zhí)行指令，完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)或邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等操作的部件，特點(diǎn)是：由數(shù)字電路組成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜所有電路都制作在大規(guī)模集成電路芯片上(僅幾個(gè)平方厘米)，稱為“微處理器”

(microprocessor)Intel4004chipIntel8080chip教師參考：

關(guān)于(微)處理器和中央處理器(CPU)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中一般包含有多個(gè)(微)處理器，它們各有不同的分工和任務(wù)：用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的處理器稱為CPU，CPU是計(jì)算機(jī)必不可少的核心組成部件完成其它功能的處理器舉例：顯卡包含的繪圖處理器（用于加速圖形繪制）聲卡包含的DSP（用于數(shù)字聲音信號(hào)的處理）過(guò)去，個(gè)人計(jì)算機(jī)通常只有1個(gè)CPU；現(xiàn)在，大部分PC機(jī)雖然仍只有1個(gè)CPU芯片，但其內(nèi)部卻包含有2個(gè)、4個(gè)、6個(gè)甚至更多個(gè)CPU，目的是提高系統(tǒng)性能存儲(chǔ)器中央處理器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令執(zhí)行指令處理數(shù)據(jù)指令，數(shù)據(jù)處理結(jié)果CPU的任務(wù)CPU的主要任務(wù)是執(zhí)行指令，它按指令的規(guī)定對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作(3)存儲(chǔ)器功能：儲(chǔ)存以二進(jìn)位形式表示的程序和數(shù)據(jù)分類：內(nèi)存儲(chǔ)器/外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存或主存)外存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱外存或輔存)存取速度很快較慢存儲(chǔ)容量較小(因單位成本較高)

很大(因單位成本較低)

性質(zhì)斷電后信息消失斷電后信息保持用途存放已經(jīng)啟動(dòng)運(yùn)行的程序和需要立即處理的數(shù)據(jù)長(zhǎng)期存放計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中幾乎所有的信息與CPU關(guān)系CPU所處理的指令及數(shù)據(jù)直接從內(nèi)存中取出程序及相關(guān)數(shù)據(jù)必須先送入內(nèi)存后才能被CPU使用·····011010011010101000001000000001000011001001111011111·······存儲(chǔ)內(nèi)容地址存儲(chǔ)單元(4)輸出設(shè)備輸出(output)的雙重含義：1.把信息送出計(jì)算機(jī)的過(guò)程;2.從計(jì)算機(jī)輸出的內(nèi)容輸出設(shè)備(outputdevices)功能：從計(jì)算機(jī)輸出信息輸出設(shè)備有多種，例如:顯示器——輸出文字、符號(hào)和圖形打印機(jī)——打印文字、符號(hào)和圖形揚(yáng)聲器——輸出聲音(多數(shù))輸出設(shè)備的共性：把計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的形式(文字、符號(hào)、圖形、聲音等)(5)總線(bus)功能：用于連接CPU、內(nèi)存、外存和各種I/O設(shè)備并在它們之間傳輸信息的一組共享的傳輸線及其控制電路分類：CPU總線（或前端總線）：用于連接CPU和內(nèi)存的總線I/O總線：連接內(nèi)存和I/O設(shè)備（包括外存）的總線2.1.2計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類（1）按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類8位/16位/32位/64位單CPU/多CPU···按性能和價(jià)格分類巨型計(jì)算機(jī)(supercomputer)大型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)(personalcomputer)筆記本PC臺(tái)式PC工作站(workstation)嵌入式計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器(server)使用獨(dú)立使用或作為客戶機(jī)(client)使用1P.25巨型計(jì)算機(jī)（Supercomputer）也稱超級(jí)計(jì)算機(jī)，有極強(qiáng)的運(yùn)算處理能力，速度達(dá)到每秒運(yùn)算數(shù)萬(wàn)、數(shù)十萬(wàn)億次以上采用大規(guī)模并行處理的結(jié)構(gòu)，由數(shù)以百計(jì)、千計(jì)、萬(wàn)計(jì)的CPU共同完成系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件運(yùn)行任務(wù)大多使用在軍事、科研、氣象預(yù)報(bào)、石油勘探、飛機(jī)設(shè)計(jì)模擬、生物信息處理、破解密碼等領(lǐng)域國(guó)際上：美國(guó)IBM公司的Gene／L系統(tǒng)，運(yùn)算速度為280.6萬(wàn)億次／秒美國(guó)Cray公司XT4巨型計(jì)算機(jī)(3萬(wàn)處理器)250萬(wàn)億次／秒日本NEC公司的“地球模擬器”

我國(guó)：江南計(jì)算技術(shù)研究所；“神威”巨型機(jī)中科院計(jì)算所(曙光計(jì)算機(jī)公司)：“曙光”巨型計(jì)算機(jī)國(guó)防科技大學(xué)：“銀河”巨型機(jī)、“天河一號(hào)”千萬(wàn)億次/秒聯(lián)想集團(tuán)公司：“深騰”巨型機(jī)神威巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)（續(xù)）IBMBlueGene/LsupercomputerCray巨型計(jì)算機(jī)銀河巨型計(jì)算機(jī)2009年全球第5名天河一號(hào)巨型計(jì)算機(jī)“天河一號(hào)”峰值性能1.206千萬(wàn)億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算;有6144個(gè)通用處理器和5120個(gè)加速處理器;內(nèi)存總?cè)萘?8TB，點(diǎn)點(diǎn)通信帶寬40Gbps;共享磁盤總?cè)萘?PB，是中國(guó)國(guó)家網(wǎng)格計(jì)算主結(jié)點(diǎn)

多種多樣的個(gè)人計(jì)算機(jī)臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)(立式)便攜式(筆記本)個(gè)人計(jì)算機(jī)臺(tái)式個(gè)人計(jì)算機(jī)(臥式)AppleWorkstation

一體式個(gè)人計(jì)算機(jī)TabletPC(平板式電腦)

個(gè)人數(shù)字助理(PDA)上網(wǎng)本

Apple公司的iPad平板電腦Height:9.56inches(242.8mm)Width:7.47inches(189.7mm)Depth:0.5inch(13.4mm)Weight:1.5pounds(0.68kg)Wi-Fimodel;1.6pounds(0.73kg)Wi-Fi+3Gmodel9.7-inchdisplaywithIPStechnology1024-by-768-pixelresolution

16GB32GB64GBWi-Fi$499$599$699Wi-Fi+3G$629$729$829關(guān)于“服務(wù)器”服務(wù)器的英文名是“server”，指的是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中專門用于為其他計(jì)算機(jī)提供服務(wù)和資源（數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)空間、處理能力、軟件等）的一類計(jì)算機(jī)原理上任何計(jì)算機(jī)都可以作為服務(wù)器使用巨型機(jī)和大型機(jī)可以作為企業(yè)級(jí)服務(wù)器專用的服務(wù)器可作為部門級(jí)服務(wù)器一般的PC也可以作為工作組服務(wù)器或打印服務(wù)器由于需要大量服務(wù)器，一些計(jì)算機(jī)廠家專門設(shè)計(jì)制造了稱為“服務(wù)器”的一類計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，其特點(diǎn)是：存儲(chǔ)容量大，存取速度快，網(wǎng)絡(luò)通信功能強(qiáng)，可靠性好例：HP公司的ProLiant服務(wù)器計(jì)算機(jī)的分類（2）按計(jì)算機(jī)服務(wù)的對(duì)象和作用劃分：類型服務(wù)對(duì)象應(yīng)用性質(zhì)主要特點(diǎn)分類或應(yīng)用舉例軟件特點(diǎn)個(gè)人計(jì)算機(jī)服務(wù)器嵌入式計(jì)算機(jī)直接為用戶服務(wù)通用性能/價(jià)格比高多媒體性能好有通用性和可擴(kuò)展性工作站臺(tái)式機(jī)筆記本種類多,功能豐富,用戶可自行裝卸為其它計(jì)算機(jī)服務(wù)半通用吞吐率(throughput)高可用性(availability)好有可擴(kuò)展性(scalability)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器Web服務(wù)器打印服務(wù)器(企業(yè)級(jí),部門級(jí)··)實(shí)時(shí)處理和并發(fā)工作能力強(qiáng)，可靠性和安全性好為其它設(shè)備服務(wù)專用價(jià)格便宜功耗低實(shí)時(shí)(realtime)處理軟件固化,擴(kuò)展性差手機(jī)數(shù)碼相機(jī)MP3播放器

···功能專用、單一、結(jié)構(gòu)緊湊，固化在芯片中，不易修改和擴(kuò)充典型題型典型題例個(gè)人計(jì)算機(jī)屬于________。A.微型計(jì)算機(jī)B.小型計(jì)算機(jī)C.中型計(jì)算機(jī)