大學(xué)計(jì)算機(jī)資料

大學(xué)計(jì)算機(jī)資料第1頁(yè)/共20頁(yè)自動(dòng)計(jì)算要解決的幾個(gè)問(wèn)題:表示-存儲(chǔ)-執(zhí)行“數(shù)據(jù)”的表示“計(jì)算規(guī)則”的表示數(shù)據(jù)與計(jì)算規(guī)則的“自動(dòng)存儲(chǔ)”計(jì)算規(guī)則的“自動(dòng)執(zhí)行”a1x1b1+a2x2b2+…+anxnbn=c

機(jī)械計(jì)算的探索歷程第2頁(yè)/共20頁(yè)算盤能被認(rèn)為是計(jì)算機(jī)嗎?九層算盤

一、加法口訣

直加滿五加進(jìn)十加

一:一上一一下五去四一去九進(jìn)一

二:二上二二下五去三二去八進(jìn)一

三:三上三三下五去二三去七進(jìn)一

四:四上四四下五去一四去六進(jìn)一

五:五上五五去五進(jìn)一

六:六上六六去四進(jìn)一六上一去五進(jìn)一

七:七上七七去三進(jìn)一七上二去五進(jìn)一

八:八上八八去二進(jìn)一八上三去五進(jìn)一

九:九上九九去一進(jìn)一九上四去五進(jìn)一

二、減法口訣

直減破五減退位減

一一下一一上四去五一退一還九

二二下二二上三去五二退一還八

三三下三三上二去五三退一還七

四四下四四上一去五四退一還六

五五下五五退一還五

六六下六六退一還四六退一還五去一

七七下七七退一還三七退一還五去二

八八下八八退一還二八退一還五去三

九九下九九退一還一九退一還五去四

珠算珍品

第3頁(yè)/共20頁(yè)帕斯卡與帕斯卡機(jī)----(準(zhǔn))第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)

BlaisePascal

(1623～1662)1642年研制成功一種齒輪式計(jì)算機(jī)器

帕斯卡機(jī)的意義：它告訴人們“用純機(jī)械裝置可代替人的思維和記憶”。開辟了自動(dòng)計(jì)算的道路。

第4頁(yè)/共20頁(yè)萊布尼茨

GottfriedWilhelmLeibniz(1646～1716)，德國(guó)數(shù)學(xué)家。萊布尼茨機(jī)的意義：連續(xù)重復(fù)自動(dòng)執(zhí)行。提出了二進(jìn)制數(shù)及其計(jì)算規(guī)則；數(shù)理邏輯的創(chuàng)始人是基于十進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，還是基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器？如果基于二進(jìn)制設(shè)計(jì)機(jī)器，那其處理規(guī)則又是怎樣的呢？第5頁(yè)/共20頁(yè)其他重要工作1805年：杰卡德(J.Jacquard)，打孔卡，實(shí)踐了輸入手段問(wèn)題。1834年：巴貝奇(CharlesBabbage)，分析機(jī)的概念----可執(zhí)行程序的機(jī)器。1854年：布爾創(chuàng)立布爾代數(shù)，為數(shù)字計(jì)算機(jī)的電路設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。巴貝奇差分機(jī)與分析機(jī)第6頁(yè)/共20頁(yè)計(jì)算輔助工具Pascal機(jī)械計(jì)算機(jī):自動(dòng)計(jì)算Babbage機(jī)械計(jì)算機(jī):(特定)程序現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：一般程序機(jī)械計(jì)算的簡(jiǎn)要發(fā)展歷程從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度第7頁(yè)/共20頁(yè)電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只電子管(真空二極管),1895電子管計(jì)算機(jī)ENIAC,1946年,17468只電子管

電子自動(dòng)計(jì)算的突破在哪里？存儲(chǔ)0和1的元器件第8頁(yè)/共20頁(yè)電子管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器

馮.諾伊曼(VonNeumann)電子計(jì)算機(jī)EDVAC問(wèn)世將運(yùn)算和存儲(chǔ)分離，運(yùn)算速度卻比擁有18000個(gè)電子管的“ENIAC”提高了10倍結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新：“馮.諾伊曼計(jì)算機(jī)”。運(yùn)算規(guī)則和數(shù)據(jù)是否可事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，以便機(jī)器連續(xù)的執(zhí)行呢？運(yùn)算和存儲(chǔ)怎樣分離呢？第9頁(yè)/共20頁(yè)晶體管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器人類第一只晶體管(真空二極管),1947第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC，1953晶體管發(fā)現(xiàn)的價(jià)值在哪里呢？怎樣使體積更小?可靠性更高?可控性更靈活呢?第10頁(yè)/共20頁(yè)集成電路時(shí)代的計(jì)算機(jī)器集成電路的發(fā)明,1959第三代計(jì)算機(jī)IBM360,1964J.Kilby，集成電路發(fā)明者封裝后的集成電路芯片什么是集成電路，其價(jià)值又在哪里呢？能否將復(fù)雜的電路封裝后作為新電路設(shè)計(jì)的元件呢？復(fù)雜的電路集成封裝應(yīng)用？第11頁(yè)/共20頁(yè)超大規(guī)模集成電路(VLSI)時(shí)代的計(jì)算機(jī)器第四代計(jì)算機(jī)—個(gè)人計(jì)算機(jī),1981VLSI芯片及其封裝的內(nèi)部電路第12頁(yè)/共20頁(yè)電子管:可自動(dòng)控制0和1變化的元件晶體管集成電路:可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一定變換的元件超大規(guī)模集成電路(VLSI)自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展從表示-自動(dòng)存儲(chǔ)-自動(dòng)執(zhí)行的角度體積越來(lái)越??；可靠性越來(lái)越高；電路規(guī)模越來(lái)越大；速度越來(lái)越快；功能越來(lái)越強(qiáng)大；元器件發(fā)展的軌跡是怎樣的，每個(gè)階段要解決什么問(wèn)題？第13頁(yè)/共20頁(yè)自動(dòng)計(jì)算中的元器件的發(fā)展啟示InputOutputTransformInput1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3Input1Output1Transform1Input2Output2Transform2Input3Output3Transform3ABTransform4元器件發(fā)展的軌跡是怎樣的，每個(gè)階段要解決什么問(wèn)題？第14頁(yè)/共20頁(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要解決的幾個(gè)問(wèn)題“存儲(chǔ)與計(jì)算”----微處理器“輸入”----如何將外部信息輸入到計(jì)算機(jī)中?“輸出”----如何將計(jì)算機(jī)中信息輸出到外界(顯示或打印)?“永久存儲(chǔ)”----如何將計(jì)算機(jī)中的信息永久保存?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成包括哪些部分？第15頁(yè)/共20頁(yè)字長(zhǎng)：8位16位32位64位主頻：幾MHz幾百M(fèi)Hz幾GHz晶體管數(shù)量：幾萬(wàn)幾百萬(wàn)幾億顆功能/規(guī)模：微處理器微處理器+協(xié)處理器(浮點(diǎn)運(yùn)算)微處理器+圖形處理單元GPU微處理器+3D處理器+多媒體處理器多核微處理器微處理器的發(fā)展1999PentiumIII2005雙核CORE2010八核-十核COREi系列19748086/80881982Intel802861985Intel803861989Intel804861993Pentium1997PentiumII存儲(chǔ)與計(jì)算的核心--微處理器？第16頁(yè)/共20頁(yè)輸入設(shè)備類別發(fā)展水平穿孔紙帶(0/1輸入)鍵盤輸入(符號(hào)輸入)鼠標(biāo)輸入(點(diǎn)輸入)感知輸入(接觸式感知輸入非接觸式感知輸入)輸入設(shè)備怎樣解決輸入問(wèn)題？第17頁(yè)/共20頁(yè)存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備類別發(fā)展水平固態(tài)硬盤USBRemovablediskFlashRAM磁帶/磁芯/磁鼓存儲(chǔ)磁盤存儲(chǔ)(硬盤與軟盤)光盤存儲(chǔ)(CD-ROM,CDR/W,DVD)汞延遲線納米存儲(chǔ)/量子存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)(ROM/RAM)體積越來(lái)越小容量越來(lái)越大訪問(wèn)速度越來(lái)越快可靠性越來(lái)越高功耗越來(lái)越低持久性越來(lái)越好DRAM半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片F(xiàn)lashRAM存儲(chǔ)器U-Disk固態(tài)硬盤磁芯存儲(chǔ)器

怎樣解決大規(guī)?？焖俅鎯?chǔ)問(wèn)題？第18頁(yè)/共20頁(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展微處理器存儲(chǔ)設(shè)備輸出設(shè)備(顯示器)輸入設(shè)備類別發(fā)展水平(字長(zhǎng);主頻;晶體管數(shù)目)(8位;

5M;1萬(wàn)顆)(16位;

20M;10萬(wàn)顆)(32位;

60M;300萬(wàn)顆)(32位;

1G;2800萬(wàn)顆)(64位;

10G;3億顆)(64位;

>10G;>10億顆)穿孔紙帶(0/1輸入)鍵盤輸入(符號(hào)輸入)鼠標(biāo)輸入(點(diǎn)輸入)感知輸入(接觸式感知輸入非接觸式感知輸入)CRT：陰極射線管(模擬顯示器：黑白與彩色)CRT:字符發(fā)生器(向量式模擬顯示器)CRT:數(shù)字光柵掃描顯示器(基于內(nèi)存的顯示)3D顯示器數(shù)字顯示器(液晶