計(jì)算機(jī)原理與操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)原理與操作系統(tǒng)第一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二教學(xué)目的與要求

本課程包括計(jì)算機(jī)(微機(jī)）組成原理和操作系統(tǒng)（UNIX和LINUX)兩大部分，通過本課程的學(xué)習(xí)，使大家了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、原理和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制，準(zhǔn)確理解和掌握操作系統(tǒng)如何管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件資源等知識(shí)點(diǎn)，熟悉地球物理學(xué)中廣泛使用的Unix和Linux操作系統(tǒng)，培養(yǎng)良好的程序設(shè)計(jì)思維和使用計(jì)算機(jī)的能力，為將來的地球物理軟件的研制與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。第二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二課程的主要內(nèi)容

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述數(shù)制與碼制計(jì)算機(jī)主機(jī)的工作原理8086指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備簡介操作系統(tǒng)的基本原理

第三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二主要參考書1、周佩玲16位微型計(jì)算機(jī)原理接口及其應(yīng)用中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社20022、蔣本珊電子計(jì)算機(jī)組成原理（3版）北京理工大學(xué)出版社20043、白中榮計(jì)算機(jī)組成原理科學(xué)出版社20054、湯子瀛計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)西安電子科技大學(xué)出版社20025、程麗芳操作系統(tǒng)原理教程電子工業(yè)出版社20046、UNIX、LINUX及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)教程7、計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)石油大學(xué)出版社2000第四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二課程要求以課件內(nèi)容為主重視練習(xí)授課內(nèi)容有側(cè)重考查方式閉卷考試卷面成績70％，平時(shí)成績30％（作業(yè)和上機(jī)）第五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二計(jì)算機(jī)（Computer）：

計(jì)算機(jī)是一種以電子器件為基礎(chǔ)的，不需人的直接干預(yù)，能夠?qū)Ω鞣N數(shù)字化信息，進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的快速工具。第一章概論第六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二計(jì)算機(jī)發(fā)展中的關(guān)鍵人物維納的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)五原則

1940年，美國科學(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)后來的發(fā)展和人工智能的研究產(chǎn)生了深刻的影響。第七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父

1944~1945年間，美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾伊曼(VonNeumann)在第一臺(tái)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)ENIAC尚未問世時(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”的通用電子計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)原理，確立了計(jì)算機(jī)的五個(gè)基本部件：I/O設(shè)備、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器和控制器，從而奠定了當(dāng)代電子數(shù)字計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，也使馮·諾伊曼成為“現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”，現(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)就是采用這種結(jié)構(gòu)。第八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二計(jì)算機(jī)開關(guān)電路

1938年，信息論的創(chuàng)始人、美國科學(xué)家仙農(nóng)發(fā)表論文《繼電器和開關(guān)電路的符號(hào)分析》，首次闡述了如何將布爾代數(shù)運(yùn)用于邏輯電路，奠定了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)開關(guān)電路的理論基礎(chǔ)。第九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二圖林機(jī)：

1936年，24歲的英國數(shù)學(xué)家圖林發(fā)表著名論文《論可計(jì)算數(shù)及其在密碼問題的應(yīng)用》，提出了“理想計(jì)算機(jī)”，后人稱之為“圖林機(jī)”。圖林通過數(shù)學(xué)證明得出理論上存在“通用圖林機(jī)”，這為可計(jì)算性的概念提供了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義，圖林機(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)是可以制造出來的。第十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1．科學(xué)計(jì)算在大型的系統(tǒng)工程中，往往需要大量的計(jì)算。比如天氣預(yù)報(bào)：全國甚至全世界各個(gè)地域的溫度、濕度、各個(gè)不同高度的大氣數(shù)據(jù)、地域地理數(shù)據(jù)，反正是驚人的數(shù)據(jù)量集中到大型計(jì)算中心，進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)據(jù)運(yùn)算，得出今后不同時(shí)期的天氣概率。2．過程控制這里往往用在生產(chǎn)、軍事領(lǐng)域。這樣的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集外界的數(shù)據(jù)，并且盡量快的加以處理，用事先定義好的應(yīng)對(duì)方式加以響應(yīng)和控制相關(guān)部件。比如化工生產(chǎn)當(dāng)中的各個(gè)管道的壓力、溫度、流量必須在一定的范圍內(nèi)，這是各個(gè)探頭實(shí)時(shí)采集以上數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)不對(duì)時(shí)立刻控制相關(guān)閥門加以處理。計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域第十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二3．信息處理計(jì)算機(jī)不僅能處理數(shù)值數(shù)據(jù)和字符信息，還能處理圖形、圖象、聲音、動(dòng)畫等各種信息。在業(yè)務(wù)處理、情報(bào)處理、辦公自動(dòng)化、管理和決策方面，計(jì)算機(jī)都得到了廣泛的應(yīng)用，如管理信息系統(tǒng)（MIS），決策支持系統(tǒng)（DSS）等。4．計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造和輔助教學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM），計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI），這些都是新興的行業(yè)，利用計(jì)算機(jī)在這些傳統(tǒng)領(lǐng)域的拓展，大大縮短了制造業(yè)的設(shè)計(jì)制造周期。5．人工智能（AI）用計(jì)算機(jī)代替人類的某些腦力勞動(dòng)。第十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史一、第一代電子管計(jì)算機(jī)（1946-1957）

1946年2月15日，世界上第一臺(tái)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ENIAC研制成功。計(jì)算機(jī)ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer）第十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二第十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二重達(dá)30噸，占地170m2,耗電140KW，用了18800多個(gè)電子管。據(jù)傳ENIAC每次一開機(jī)，整個(gè)費(fèi)城西區(qū)的電燈都為之黯然失色。另外，真空管的損耗率相當(dāng)高，幾乎每15分鐘就可能燒掉一支真空管，操作人員須花15分鐘以上的時(shí)間才能找出壞掉的管子，使用上極不方便。曾有人調(diào)侃道：“只要那部機(jī)器可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)五天，而沒有一只真空管燒掉，發(fā)明人就要額手稱慶了”。第十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二ENIAC的開發(fā)經(jīng)費(fèi)幾經(jīng)追加，達(dá)到48萬美元，相當(dāng)于現(xiàn)在的1000萬美元以上。

?？颂兀ㄓ遥┖湍死ㄗ螅┮蚬餐兄瞥晒NIAC而名垂青史?？偣こ處煱？颂禺?dāng)時(shí)年僅24歲。第十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二二、第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1958-1964）

這一時(shí)期主要采用晶體管作為基本器件，因而縮小了體積，降低了功耗，提高了速度和可靠性。晶體管與電子管的比較

第十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1959-1964：晶體管造就第二代計(jì)算機(jī)晶體管肖克萊（左）、巴丁（中）、布拉頓（右）于1956年共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二第二代計(jì)算機(jī)TRADIC

美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于1954年研制成功第一臺(tái)使用晶體管的第二代計(jì)算機(jī)TRADIC。裝有800只晶體管，僅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。相比采用定點(diǎn)運(yùn)算的第一代計(jì)算機(jī)，第二代計(jì)算機(jī)普遍增加了浮點(diǎn)運(yùn)算，計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)了一次飛躍。第十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二IBM7090晶體管電腦

第二代電子計(jì)算機(jī)的典型代表第二十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二三、集成電路計(jì)算機(jī)（1964-1972）1958年，美國物理學(xué)家基爾比和諾伊斯同時(shí)發(fā)明集成電路。1969年，法庭判決基爾比(左)和諾伊斯（右）為集成電路的共同發(fā)明人，他們都因此成為微電子學(xué)創(chuàng)始人并獲得巴倫坦獎(jiǎng)?wù)?。第二十一頁，共一百一十二頁，編輯?023年，星期二IBMS/360

S/360極強(qiáng)的通用性適用于各方面的用戶，它具有“360度”全方位的特點(diǎn)，并因此得名。開發(fā)S/360被稱為“世紀(jì)豪賭”，IBM為此投入了50億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過制造原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”的20億美元。第二十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二四、大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1972-）出現(xiàn)集成電路后，唯一的發(fā)展方向是擴(kuò)大規(guī)模。大規(guī)模集成電路(LSI)可以在一個(gè)芯片上容納幾百個(gè)元件。到了80年代，超大規(guī)模集成電路(VLSI)在芯片上容納了幾十萬個(gè)元件，后來的ULSI將數(shù)字?jǐn)U充到百萬級(jí)。臺(tái)式PC微機(jī)

筆記本電腦

第二十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二第二十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二格魯夫、諾依斯和摩爾Intel公司成立于1968年，Intel這個(gè)字是由“集成/電子(IntegratedElectronics)"兩個(gè)英文單詞組合成的，象征新公司將在集成電路市場上飛黃騰達(dá)第二十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1.2微處理器和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展

馮、諾依曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的五大部件中，存儲(chǔ)器又分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器和輸入設(shè)備、輸出設(shè)備統(tǒng)稱為外圍設(shè)備；運(yùn)算器和控制器合稱主機(jī)，這兩部分又稱中央處理器（CPU,CentralProcessingUnit），將主機(jī)集成為一塊芯片就是微處理器（p，Microprocessor），又稱微處理機(jī)。第二十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二一、微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

（一）定義

微處理器（p，Microprocessor）

：是指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器。

微型計(jì)算機(jī)（c，Microcomputer）：是指以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲(chǔ)器以及輸入/輸出（I/O）接口和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的裸機(jī)。

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（cs，MicrocomputerSystem）：是指由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外圍設(shè)備及其它專用電路、電源、面板、機(jī)架及足夠的軟件而構(gòu)成的系統(tǒng)。三者間的關(guān)系如下：第二十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二第二十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1、第一代4位和低檔8位微處理器（1972-1974）

Intel4004,Intel80082、第二代中檔8位微處理（1974-1978）

Intel8080,MotorolaM6800,Zilogz803、第三代16位微處理器（1978-1981）

Intel8086/8088,MotorolaM68000,Zilogz80004、第四代32位微處理器（1981-2001）

Intel80486PentiumI-IV6、第五代64位微處理器（2001-）微處理器發(fā)展歷史第二十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二微處理器飛速發(fā)展8038680486奔騰奔騰2代奔騰4代802868086奔騰3代IA-64(安騰)40041971年1978年1983年1985年1989年1993年1997年1999年2000年Moore(摩爾)定律:“微芯片上集成的晶體管數(shù)目每三年翻兩番”雙核2006年2001年第三十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二摩爾定律

摩爾預(yù)言，晶體管的密度每過18個(gè)月就會(huì)翻一番，這就是著名的摩爾定律。這個(gè)趨勢一直延續(xù)至今。在26年的時(shí)間里，芯片上的晶體管數(shù)量增加了3200多倍，從1971年推出的第一款4004的2300個(gè)增加到奔騰?II處理器的750萬個(gè)。第三十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1971：微處理器時(shí)代的開端1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel4004，標(biāo)志著第一代微處理器問世，微處理器和微機(jī)時(shí)代從此開始。因發(fā)明微處理器，霍夫被英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學(xué)家”之一。第三十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二4004的樣子很像小蟲子4004的集成度只有2300個(gè)晶體管，功能其實(shí)比較弱，且計(jì)算速度較慢，以致只能用在Busicom計(jì)算器上，更不用說進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算了。不過比起第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC來說，它已經(jīng)輕巧太多太多了。而且最大的歷史意義是，它是第一個(gè)通用型處理器第三十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1972年4月，霍夫等人開發(fā)出第一個(gè)8位微處理器Intel8008。

I

第三十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1973年8月，霍夫等人研制出8位微處理器Intel8080

主頻2MHz的8080芯片運(yùn)算速度比8008快10倍，可存取64KB存儲(chǔ)器，使用了基于6微米技術(shù)的6000個(gè)晶體管，處理速度為0.64MIPS。第三十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二80861978年6月，Intel推出4.77MHz的8086微處理器，標(biāo)志著第三代微處理器問世。它采用16位寄存器、16位數(shù)據(jù)總線和29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管，售價(jià)360美元。第三十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二8088：IBMPC的御用之選

1979年，Intel推出4.77MHz的準(zhǔn)16位微處理器8088。它在內(nèi)部以16位運(yùn)行，但支持8位數(shù)據(jù)總線，采用現(xiàn)有的8位設(shè)備控制芯片，包含29000個(gè)3微米技術(shù)的晶體管，可訪問1MB內(nèi)存地址，速度為0.33MIPS。第三十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二第一臺(tái)IBMPC

早在1980年7月，一個(gè)負(fù)責(zé)“跳棋計(jì)劃”的13人小組秘密來到佛羅里達(dá)州波克羅頓鎮(zhèn)的IBM研究發(fā)展中心，開始開發(fā)后來被稱為IBMPC的產(chǎn)品。一年后的8月12日，IBM公司在紐約宣布第一臺(tái)IBMPC誕生第一臺(tái)IBMPC采用了主頻為4.77MHz的Intel8088，操作系統(tǒng)是Microsoft提供的MS-DOS。IBM將其命名為“個(gè)人電腦（PersonalComputer）”，不久“個(gè)人電腦”的縮寫“PC”成為所有個(gè)人電腦的代名詞。第三十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二PC之父

IBM微電腦技術(shù)總設(shè)計(jì)師埃斯特利奇（DonEstridge）負(fù)責(zé)整個(gè)跳棋計(jì)劃的執(zhí)行，他的天才和辛勤工作直接導(dǎo)致了IBMPC的成功，并被后人尊稱為“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班機(jī)遭臺(tái)風(fēng)襲擊而英年早逝，沒能夠親眼目睹他所開創(chuàng)的巨大輝煌。第三十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二Intel80286

1983年,Intel推出6MHz的Intel80286微處理器，采用16位數(shù)據(jù)總線。它提供了保護(hù)模式操作功能，最初的批發(fā)價(jià)為360美元。第四十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二80386進(jìn)入了32位元的世代

1985年10月，Intel推出16MHz80386DX微處理器第四十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二Intel486（1988）

第四十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二Pentium（586）Intel于1993年3月推出奔騰（Pentium）處理器

第四十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二PentiumMMX，支持多媒體技術(shù)的奔騰PentiumMMX是英特爾在Pentium內(nèi)核基礎(chǔ)上改進(jìn)，最大的特點(diǎn)是增加了57條MMX指令。這些指令專門用來處理音視頻相關(guān)的計(jì)算，目的是提高CPU處理多媒體數(shù)據(jù)的效率。第四十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二PentiumPro，面向工作站的處理器

1995年11月1日，Intel推出PentiumPro微處理器，采用了一種新的總線接口Socket8。新的處理器對(duì)多媒體功能提供了很好的支持。第四十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二PentiumII，芯片封裝有著巨大的改變

PentiumII首次引入了S.E.C封裝(SingleEdgeContact)技術(shù)，將高速緩存與處理器整合在一塊PCB板上。第四十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二

1999年1月，Intel推出奔騰III處理器，其身份代碼可通過Internet讀取。第四十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二

2000年英特爾發(fā)布了Pentium4處理器。用戶使用基于Pentium4處理器的個(gè)人電腦，可以創(chuàng)建專業(yè)品質(zhì)的影片，透過因特網(wǎng)傳遞電視品質(zhì)的影像，實(shí)時(shí)進(jìn)行語音、影像通訊，實(shí)時(shí)3D渲染，快速進(jìn)行MP3編碼解碼運(yùn)算，在連接因特網(wǎng)時(shí)運(yùn)行多個(gè)多媒體軟件。這是目前空前強(qiáng)大的個(gè)人電腦處理器產(chǎn)品，仍然在繼續(xù)銷售中。第四十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二微處理機(jī)時(shí)代Intel公司和HP公司在2001年共同開發(fā)的64位處理器Itanium(安騰)處理器2003年4月AMD公司推出首款64位處理器，這是一款采用x86兼容架構(gòu)的64位CPU，它最大的特點(diǎn)就是在支持64位數(shù)據(jù)尋址的同時(shí)，向下兼容32位數(shù)據(jù)尋址，妥善解決了CPU從32位到64位的過渡和兼容問題，從而掀起了桌面處理器從32位向64位過渡的技術(shù)革命。第四十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二微處理機(jī)時(shí)代2004年3月，Intel也發(fā)布了其首款64位Xeon處理器，它采用EM64T(IntelExtendedMemory64Technology)技術(shù)，同時(shí)支持32位和64位運(yùn)算，在運(yùn)行64位程序時(shí)采用64位工作方式，而在處理32位運(yùn)算時(shí)依然是IA32(即x86)工作結(jié)構(gòu)，這實(shí)際上也一起被稱為x86-64架構(gòu)。

第五十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二微處理機(jī)時(shí)代2006年5月：英特爾?酷睿?2雙核處理器品牌隆重推出全新處理器可實(shí)現(xiàn)高達(dá)40%的性能提升，其能效比最出色的英特爾?奔騰?處理器高出40%。英特爾?酷睿?2雙核處理器包含2.91億個(gè)晶體管。第五十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二微處理機(jī)時(shí)代在2007年的9月6日，Intel發(fā)布代號(hào)為“Tigerton”的7300系列四核心處理器。Tigerton是一款面向4路及以上服務(wù)器的四核服務(wù)器處理器，構(gòu)成擁有16個(gè)核心的服務(wù)器。Tigerton將意味著雙獨(dú)立總線架構(gòu)的終結(jié)，它將使用專用連接，連接內(nèi)核和芯片組。第五十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二INTEL宣布，在2008年9月14日推出業(yè)界首款六核心服務(wù)器處理器Dunnington。型號(hào)分別是XeonX7450/2.40GHz和XeonX7460/2.66GHz,以及2.13GHz低壓版XeonL7455，熱設(shè)計(jì)功耗分別為130W、90W以及65W。前端總線均為1066MHz。DunningtonXeon基于45nmPenryn核心，兼容TigertonXeon7300系列。這三款服務(wù)器處理器均采用45nm制程工藝。其中XeonX7460內(nèi)建16MBL3共享緩存，XeonL7455和XeonE7450內(nèi)建12MBL3共享緩存。第五十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二龍芯處理器：通用微處理器，RISCCPU，兼容MIPS指令龍芯系列微處理器介紹：1.2001年5月，在中科院計(jì)算所知識(shí)創(chuàng)新工程的支持下，龍芯課題組正式成立。

2.2001年8月19日，龍芯1號(hào)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證系統(tǒng)成功啟動(dòng)Linux操作系統(tǒng)，10月10日通過由中國科學(xué)院組織的鑒定。

3.2002年8月10日，首片龍芯1號(hào)芯片X1A50流片成功。

4.2002年9月22日龍芯1號(hào)通過由中國科學(xué)院組織的鑒定。9月28日舉行龍芯1號(hào)發(fā)布會(huì)，人大常委會(huì)副委員長路甬祥、全國政協(xié)副主席周光召參加了龍芯1號(hào)發(fā)布會(huì)。

5.2003年10月17日，龍芯2號(hào)首片MZD110流片成功。

6.2004年1月，龍芯技術(shù)服務(wù)中心前身龍芯實(shí)驗(yàn)室成立。

7.2004年9月28日，經(jīng)過多次改進(jìn)后的龍芯2C芯片DXP100流片成功。

8.2004年11月，國務(wù)院總理溫家寶視察中科院計(jì)算所聽取龍芯研發(fā)情況匯報(bào)。

9.2005年2月，國家主席胡錦濤等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人在參觀中科院建院55周年展覽時(shí)參觀了龍芯處理器展覽。

國產(chǎn)通用處理器：龍芯處理器系列第五十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二10.2005年1月31日舉行了由中國科學(xué)院組織的龍芯2號(hào)鑒定會(huì)，2005年4月18日在人民大會(huì)堂召開了由科技部、中科院和信息產(chǎn)業(yè)部聯(lián)合舉辦的龍芯2號(hào)發(fā)布會(huì)，人大常委會(huì)副委員長顧秀蓮參加了龍芯2號(hào)發(fā)布會(huì)。

11.2005年5月，龍芯課題組派出骨干成員赴江蘇參與組建龍芯產(chǎn)業(yè)化基地（龍夢科技前身）。

12.2006年3月18日，龍芯2號(hào)增強(qiáng)型處理器CZ70流片成功，9月13日通過科技部組織的鑒定，徐冠華部長親臨鑒定會(huì)現(xiàn)場。

13.

2006年10月，中法兩國在北京簽署了關(guān)于中國科學(xué)院與意法半導(dǎo)體公司合作研發(fā)龍芯多核處理器的框架協(xié)議，中國國家主席胡錦濤與法國總統(tǒng)希拉克共同出席了協(xié)議的簽字儀式。

14.2007年3月28日，中國科學(xué)院計(jì)算所與意法半導(dǎo)體公司（ST）在北京人民大會(huì)堂召開龍芯處理器技術(shù)合作及產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，全國人大常委會(huì)副委員長許嘉璐、信息產(chǎn)業(yè)部副部長婁勤儉、中國科學(xué)院秘書長李志剛參加了會(huì)議。第五十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二龍芯系列微處理器介：1）龍芯處理器主要包括三個(gè)系列。2）龍芯1號(hào)處理器及其IP系列主要面向嵌入式應(yīng)用，龍芯2號(hào)超標(biāo)量處理器及其IP系列主要面向桌面應(yīng)用，龍芯3號(hào)多核處理器系列主要面向服務(wù)器和高性能機(jī)應(yīng)用。3）根據(jù)應(yīng)用的需要，其中部分龍芯2號(hào)也可以面向部分高端嵌入式應(yīng)用，部分低端龍芯3號(hào)也可以面向部分桌面應(yīng)用。以后上述三個(gè)系列將并行發(fā)展。4）龍芯系列處理器通過充分開發(fā)指令級(jí)并行性、數(shù)據(jù)級(jí)并行性、以及線程級(jí)并行性來提高性能。其中龍芯1號(hào)系列微處理器實(shí)現(xiàn)了帶有靜態(tài)分支預(yù)測和阻塞Cache的單發(fā)射的亂序執(zhí)行流水線；龍芯2號(hào)系列微處理器實(shí)現(xiàn)了帶有動(dòng)態(tài)分支預(yù)測和非阻塞Cache的超標(biāo)量四發(fā)射亂序執(zhí)行流水線，龍芯2號(hào)系列微處理器還使用浮點(diǎn)數(shù)據(jù)通路復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)的單指令流多數(shù)據(jù)流指令；下一代的龍芯3號(hào)系列微處理器將實(shí)現(xiàn)片內(nèi)多核技術(shù)。第五十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二龍芯1號(hào)處理器龍芯一號(hào)CPU采用0.18umCMOS工藝制造，具有良好的低功耗性，平均功耗0.5瓦特，在片內(nèi)提供了一種特別設(shè)計(jì)的硬件機(jī)制，可以抗御緩沖區(qū)溢出類攻擊。在硬件上根本抵制了緩沖溢出類攻擊危險(xiǎn)，從而大大增加了服務(wù)器的安全性?；邶埿綜PU的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備可以滿足國家政府部門，企業(yè)機(jī)關(guān)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)與信息系統(tǒng)安全的需求。第五十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二主頻200---266MHZ指令系統(tǒng)可運(yùn)行32位MIPS指令實(shí)現(xiàn)方法0.18umcmos定點(diǎn)字長

32位浮點(diǎn)字長64位一級(jí)指令CACHE

8k一級(jí)數(shù)據(jù)CACHE

8k精確中斷處理

支持浮點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)

IEEE754體系結(jié)構(gòu)技術(shù)特點(diǎn)

支持寄存器換名，動(dòng)態(tài)調(diào)度，亂序執(zhí)行工作電壓

I/O:3.3v/內(nèi)核：1.8v功耗0.5W---1W總線頻率

75MHZ---133MHZ封裝方式PQFPESD保護(hù)

有龍芯一號(hào)32位微處理器性能參數(shù)第五十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二龍芯2號(hào)處理器芯片龍芯2號(hào)采用180nm的CMOS工藝制造，片上集成了1350萬個(gè)晶體管，硅片面積6.2毫米×6.7毫米，最高頻率為500MHz，功耗為3-5瓦。

龍芯2號(hào)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)的四發(fā)射超標(biāo)量超流水結(jié)構(gòu)，片內(nèi)一級(jí)指令和數(shù)據(jù)高速緩存各64KB，片外二級(jí)高速緩存最多可達(dá)8MB。龍芯2號(hào)的SPECCPU2000標(biāo)準(zhǔn)測試程序的實(shí)測性能是龍芯1號(hào)的8-10倍，是1.3GHz的威盛處理器的2倍，已達(dá)到相當(dāng)于Pentium3的水平?；邶埿?號(hào)的Linux-PC系統(tǒng)可以滿足絕大多數(shù)的桌面應(yīng)用。第五十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二龍芯2號(hào)增強(qiáng)型處理器芯片（龍芯2E）龍芯2E是一款實(shí)現(xiàn)64位MIPSⅢ指令集的通用RISC處理器，采用90nm的CMOS工藝，布線層為七層銅金屬，芯片晶體管數(shù)目為4700萬，芯片面積6.8mm×5.2mm，最高工作頻率為1GHz，典型工作頻率為800MHz，實(shí)測功耗5-7瓦。龍芯2E具有片上128KB一級(jí)緩存、512KB二級(jí)緩存，單精度峰值浮點(diǎn)運(yùn)算速度為80億次/秒，雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算速度為40億次/秒，在1GHz主頻下SPECCPU2000的實(shí)測分值達(dá)到500分，綜合性能已經(jīng)達(dá)到高端PentiumⅢ以及中低端Pentium4處理器的水平。第六十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二龍芯2F龍芯2F是基于龍芯2E處理器的改進(jìn)版本，于2007年研制成功。龍芯2F在龍芯2E的基礎(chǔ)上提高了I/O性能和內(nèi)存訪問帶寬，增加了通過軟件調(diào)節(jié)工作頻率的機(jī)制，并且兼容MIPS64標(biāo)準(zhǔn)。龍芯2F集成了高性能龍芯2號(hào)CPU核，DDR2內(nèi)存控制器，PCI/PCI-X接口,Localbus,中斷控制器以及視頻加速部件。龍芯2F采用CMOS90納米標(biāo)準(zhǔn)工藝生產(chǎn)。龍芯2F的具體特性如下：64位MIPSIII及擴(kuò)展指令集兼容,64位字長;四發(fā)射動(dòng)態(tài)超標(biāo)量結(jié)構(gòu)，支持2個(gè)定點(diǎn)部件，2個(gè)浮點(diǎn)部件和一個(gè)訪存部件。9-10級(jí)超流水線，支持寄存器重命名、動(dòng)態(tài)調(diào)度、轉(zhuǎn)移預(yù)測等亂序執(zhí)行技術(shù)IEEE754兼容的浮點(diǎn)部件，每個(gè)浮點(diǎn)部件都支持全流水浮點(diǎn)乘加運(yùn)算，硬件實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)除法和開方運(yùn)算，并支持多媒體加速。64項(xiàng)全相聯(lián)TLB，每項(xiàng)映射兩頁，頁大小4KB-4MB可變；獨(dú)立的16-32項(xiàng)指令TLB，支持可執(zhí)行位以防止緩沖區(qū)溢出攻擊。分離的片上一級(jí)指令Cache和數(shù)據(jù)Cache，4路組相聯(lián)，大小各為64KB，每塊32字節(jié)。512KB片上4路組相連二級(jí)Cache（每塊32字節(jié)），能夠由軟件控制打開或關(guān)閉。集成64位DDR2內(nèi)存控制器，最高333MHz頻率。集成133MHzPCIX總線控制器，支持PCIX和PCI總線兼容。1-GHz主頻，支持動(dòng)態(tài)頻率調(diào)節(jié)以及關(guān)閉內(nèi)核時(shí)鐘等動(dòng)態(tài)功耗管理功能。低功耗：1GHz頻率下功耗小于5瓦集成視頻加速模塊，該模塊位于PCI/PCI-X控制器的寫數(shù)據(jù)通路中，利用軟件驅(qū)動(dòng)，視頻加速模塊能夠進(jìn)行YUV格式到RGB格式的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和自動(dòng)縮放運(yùn)算.第六十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二龍芯3號(hào)3A（4核，已經(jīng)流片成功，性能在測試中）龍芯3A處理器是第一款集高性能、低成本、低功耗于一體的多核處理器,內(nèi)部集成4個(gè)主頻為1GHz的64位超標(biāo)量通用處理器核,采用65nm工藝設(shè)計(jì),芯片晶體管數(shù)目為4.7億。龍芯3A處理器集成了2個(gè)16位的HyperTransport接口,2個(gè)64位DDR2/3MemoryController接口,1個(gè)32位的PCI/PCI-X接口,和1個(gè)LPC接口,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊如圖1示是龍芯3A處理器的芯片布局圖,采用STMicro公司的65nm工藝制成,硅片尺寸約為12mmx14mm,面積大約174mm2,最高頻率為1.0GHz,功耗約為15～20W。3B（8核）3C（16核）第六十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1.3微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和組成一）按數(shù)據(jù)總線劃分１、４位微機(jī)以“單片微機(jī)”形式出現(xiàn)，數(shù)據(jù)總線為４位，可方便地組成ＢＣＤ碼?？山M成各種控制器，用于控制微波爐、烘箱、洗衣機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、冷凍機(jī)、縫紉機(jī)、高檔照相機(jī)、各種儀表和辦公設(shè)備等。第六十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二２、８位微機(jī)

以８位ｐ為核心組成的微機(jī)，用８位二進(jìn)制代碼表示信息－－數(shù)字、文字字母及符號(hào)等?；局噶顖?zhí)行時(shí)間2s左右。有完整的配套接口電路，如可編程的并行接口電路、串行接口電路、定時(shí)/計(jì)數(shù)接口電路以及直接存儲(chǔ)器接口電路等。第六十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二３、１６位微機(jī)

以１６位ｐ構(gòu)成的微機(jī)，運(yùn)算速度高，指令量短執(zhí)行時(shí)間為300ns以下。軟件方面可以使用多種語言，有常駐的匯編程序，完善的操作系統(tǒng)、大型的數(shù)據(jù)庫，并且可以構(gòu)成多處理機(jī)系統(tǒng)。第六十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二４、３２位微機(jī)

以１９８５年Intel公司推出的32位

p----80386為代表。它的尋址能力為4千兆字節(jié)，虛存空間達(dá)64兆兆字節(jié)（）。最短指令執(zhí)行時(shí)間為125ns。在32位處理機(jī)中，具有支持高級(jí)調(diào)度、調(diào)試以及系統(tǒng)開發(fā)的專用指令，并且，操作系統(tǒng)已經(jīng)固化。32位字長能有效地處理各種信息----數(shù)據(jù)、圖形、文字和聲音。

第六十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二可以創(chuàng)建專業(yè)品質(zhì)的影片，透過因特網(wǎng)傳遞電視品質(zhì)的影像，實(shí)時(shí)進(jìn)行語音、影像通訊，實(shí)時(shí)3D渲染，快速進(jìn)行MP3編碼解碼運(yùn)算，在連接因特網(wǎng)時(shí)運(yùn)行多個(gè)多媒體軟件。

由32位

p構(gòu)成的32位微機(jī)在實(shí)時(shí)控制、事務(wù)管理、數(shù)據(jù)處理、工程預(yù)算、CAD/CAM以及人工智能方面等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。第六十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二5、64位微機(jī)

微處理機(jī)時(shí)代：

Intel公司和HP公司在2001年共同開發(fā)的64位處理器Itanium(安騰)處理器2003年4月AMD公司推出首款64位處理器，2004年3月，Intel也發(fā)布了其首款64位Xeon處理器，2006年5月：英特爾?酷睿?2雙核處理器在2007年的9月6日，Intel發(fā)布代號(hào)為“Tigerton”的7300系列四核心處理器。INTEL宣布，在2008年9月14日推出業(yè)界首款六核心服務(wù)器處理器Dunnington。第六十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二二）按組裝形式和系統(tǒng)規(guī)模劃分1、單片機(jī)又稱“微控制器”（Microcontroller)和“嵌入式計(jì)算機(jī)”（Embcdded--Computer）。這是一種把構(gòu)成一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的一些功能部件集成在一塊芯片之中的計(jì)算機(jī)。這些功能部件包括

p、RAM、ROM（有的單片機(jī)中不含ROM）、I/O接口電路、計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器等，甚至還將模/數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器集成在內(nèi)。如Intel公司的MCS--51、91系列單片機(jī)，Motolora公司的MC6805等都是常用的單片機(jī)。第六十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二2、單板機(jī)

將

p、RAM、ROM及一些I/O接口電路，加上相應(yīng)的外設(shè)（鍵盤、發(fā)光二極管顯示器）以及監(jiān)控程序固件等安裝在一塊印刷電路板上所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如TP--801、TP--806等第七十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二3、個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）是指“由微處理器芯片裝成的、便于搬動(dòng)而且不需要維護(hù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。市售的第一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)是美國MITS公司1975年推出的Altair8080。第七十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1.3微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和組成輸入設(shè)備存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸出設(shè)備馮.諾依曼計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)第七十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二馮·諾依曼原理的基本思想：采用二進(jìn)制形式表示數(shù)據(jù)和指令。指令由操作碼和地址碼組成；

“程序存儲(chǔ)”和“程序控制”；

計(jì)算機(jī)由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件組成。第七十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二計(jì)算機(jī)的工作過程如果想叫計(jì)算機(jī)工作，就得先把程序編出來，然后通過輸入設(shè)備送到存儲(chǔ)器保存起來，即程序存儲(chǔ)。下面就是執(zhí)行程序的問題，通過控制器讀取程序指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，即程序控制。程序存儲(chǔ)和程序控制原理馮.諾依曼原理：

第七十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成運(yùn)算器

控制器寄存器組

內(nèi)存儲(chǔ)器總線輸入輸出接口電路外部設(shè)備軟件微處理器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的關(guān)系第七十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件微型計(jì)算機(jī)（主機(jī)）微處理器

(CPU)軟件外圍設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器

(內(nèi)存)RAMROM外部設(shè)備輔助設(shè)備輸入設(shè)備(鍵盤、掃描儀、語音識(shí)別儀…)

輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、…)

輔助存儲(chǔ)器(磁帶、磁盤、光盤)輸入/輸出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…)(I/O接口)總線(AB、DB、CB)系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷,監(jiān)控程序…)應(yīng)用軟件(科學(xué)計(jì)算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理…)程序設(shè)計(jì)語言(機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言)電源電路時(shí)鐘電路第七十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二主板的結(jié)構(gòu)中央處理單元CPU主存MEMORY主板接口卡總線插槽存儲(chǔ)子系統(tǒng)輸入輸出子系統(tǒng)第七十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二主板：總線第七十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二主板：接口第七十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二非馮·諾依曼傳統(tǒng)的馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)從本質(zhì)上講是采取串行順序處理的工作機(jī)制，即使有關(guān)數(shù)據(jù)巳經(jīng)準(zhǔn)備好，也必須逐條執(zhí)行指令序列。而提高計(jì)算機(jī)性能的根本方向之一是并行處理。因此，近年來人們謀求突破傳統(tǒng)馮·諾依曼體制的束縛，這種努力被稱為非諾依曼化。一般認(rèn)為它表現(xiàn)在以下三個(gè)方面的努力。第八十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二（1）在馮·諾依曼體制范疇內(nèi)，對(duì)傳統(tǒng)馮·諾依曼機(jī)進(jìn)行改造，如采用多個(gè)處理部件形成流水處理，依靠時(shí)間上的重疊提高處理效率；又如組成陣列機(jī)結(jié)構(gòu)，形成單指令流多數(shù)據(jù)流，提高處理速度。（2）用多個(gè)馮·諾依曼機(jī)組成多機(jī)系統(tǒng)，支持并行算法結(jié)構(gòu)。

（3）從根本上改變馮·諾依曼機(jī)的控制流驅(qū)動(dòng)方式。第八十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二二、微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

CPUMEM

I/O數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB地址總線AB注：CPU在某一時(shí)刻僅能訪問總線上的一個(gè)部件第八十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二內(nèi)部數(shù)據(jù)總線控制總線數(shù)據(jù)總線地址總線暫存器累加器ALU標(biāo)志寄存器指令寄存指令譯碼時(shí)序和控制邏輯通用寄存器組地址寄存器組地址總線控制數(shù)據(jù)總線控制微處理器（CPU）的基本結(jié)構(gòu)算術(shù)邏輯單元（運(yùn)算器）指令處理單元（控制器）寄存器組第八十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二8086/8088內(nèi)部結(jié)構(gòu)第八十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)信息的部件。存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)：存儲(chǔ)容量存取速度計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器分為2大類：內(nèi)部存儲(chǔ)器，簡稱內(nèi)存或主存。又分為：RAM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器：SRAM、DRAMROM只讀存儲(chǔ)器：ROM、PROM、EPROM、EEPROM外部存儲(chǔ)器，簡稱外存：硬盤、軟盤、磁帶、光盤另外，還有CACHERAM第八十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二第八十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二擴(kuò)展內(nèi)存

XMS系統(tǒng)區(qū)384KB

TPA640KBCPUPC系統(tǒng)的存儲(chǔ)器映象Cache主存輔存海存內(nèi)存外存程序暫駐區(qū)常規(guī)內(nèi)存1MB第八十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二奇地址8位8MBFFFFFF微處理器的物理存儲(chǔ)系統(tǒng)（一）偶地址8位8MBFFFFFED7～D0D15～D800000000000116位機(jī)（8086/8088）1MB16位機(jī)（80286）16MB第八十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二存儲(chǔ)體48位1GBFFFFFFFF微處理器的物理存儲(chǔ)系統(tǒng)（二）存儲(chǔ)體38位1GBFFFFFFFED23～D16D31～D2480386DX（4GB）80486SX（4GB）80486DX（4GB）0000000200000003存儲(chǔ)體28位1GBFFFFFFFDD15～D800000001存儲(chǔ)體18位1GBFFFFFFFCD7～D00000000032位機(jī)第八十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二I/O設(shè)備輸入設(shè)備串行通信設(shè)備軟盤、硬盤鼠標(biāo)CD－ROM鍵盤掃描儀DVD輸出設(shè)備打印機(jī)（針打、激光、噴墨）軟盤、硬盤繪圖儀顯示器第九十頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二元件級(jí)總線地址總線AB（AddressBus）

由CPU輸出的一組地址通信線，用于確定存儲(chǔ)器單元地址或I/O端口地址。

CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口間的數(shù)據(jù)通信線，用于CPU與存儲(chǔ)器單元或I/O端口間讀寫數(shù)據(jù)。CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口間多種且獨(dú)立的控制通信線，完成CPU與存儲(chǔ)器、I/O接口間的特定操作控制。

數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）

控制總線CB（ControlBus）第九十一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二三、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)第九十二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二微機(jī)主板圖第九十三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二硬件（hardware）是指那些組成計(jì)算機(jī)的物件。其基本功能是接受計(jì)算機(jī)程序的控制來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、運(yùn)算、數(shù)據(jù)輸出等一系列根本性的操作。由五大部件組成：第九十四頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二（1）控制器（Controller）控制器是計(jì)算機(jī)的指揮系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)的工作就是在控制器控制下有條不紊、協(xié)調(diào)地工作的。控制器通過地址訪問存儲(chǔ)器，逐條取出選中單元的指令，分析指令，根據(jù)指令產(chǎn)生相應(yīng)的控制。信號(hào)作用于其他各個(gè)部件，控制其他部件完成指令要求的操作。上述過程周而復(fù)始，保證了計(jì)算機(jī)能自動(dòng)、連續(xù)地工作。第九十五頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二(2)運(yùn)算器（ALU－ArithmeticLogicUnit）運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯部件，簡稱ALU，是計(jì)算機(jī)用來進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的部件。數(shù)據(jù)運(yùn)算包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。（3）存儲(chǔ)器（Memory）存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中具有記憶能力的部件，用來存放程序（指令）或數(shù)據(jù)。指令總是送到控制器，而數(shù)據(jù)則總是送到運(yùn)算器。存儲(chǔ)器就是一種能根據(jù)地址接收或提供指令或數(shù)據(jù)的裝置。存儲(chǔ)器又分為主存(內(nèi)存）和輔存（外存）。第九十六頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二（4）輸入設(shè)備（Inputdevice）輸入設(shè)備是用來輸入程序和數(shù)據(jù)的部件。常用的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)器、光筆、圖像掃描儀、數(shù)字化儀等。（5）輸出設(shè)備（Outputdevice）輸出設(shè)備正好與輸入設(shè)備相反，是用來輸出結(jié)果的部件。要求輸出設(shè)備能以人們所能接受的形式輸出信息，如以文字、圖形的形式在顯示器上輸出。除顯示器外，常用的輸出設(shè)備還打印機(jī)、繪圖儀等。第九十七頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二軟件（software）是相對(duì)硬件而言的，它包括計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的各種程序及其有關(guān)資料。第九十八頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件第九十九頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指那些為了方便計(jì)算機(jī)資源的使用和管理，為軟件開發(fā)提供良好手段的軟件。其中最重要的系統(tǒng)軟件是操作系統(tǒng)(OperatingSystem)，現(xiàn)在微型計(jì)算機(jī)上常用的操作系統(tǒng)有DOS、Windows、Unix等。此外，語言處理軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及很多工具軟件都屬于系統(tǒng)軟件。第一百頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是指用戶或者第三方軟件公司開發(fā)的軟件。這類軟件是為解決某一具體問題而編制的。例如常用的文字處理、人事管理、工資管理、設(shè)備管理、輔助教學(xué)等軟件。第一百零一頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二裸機(jī)操作系統(tǒng)用戶程序各種實(shí)用程序軟件包各種語言處理程序計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)第一百零二頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二1.4計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)一、主頻即時(shí)鐘頻率，計(jì)算機(jī)CPU在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。主頻很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度，主頻越高，微機(jī)的運(yùn)算速度就越快。它的單位是兆赫茲（MHz）。二、字長

計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件能同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長越長，微機(jī)的運(yùn)算速度就越快，運(yùn)算精度就越高，內(nèi)存容量就越大，微機(jī)的功能就越強(qiáng)(因支持的指令多)。按微機(jī)的字長可分為8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)(如386、486奔騰機(jī))和64位機(jī)(高檔微機(jī))等。第一百零三頁，共一百一十二頁，編輯于2023年，星期二三、存儲(chǔ)容量

存儲(chǔ)容量是指微機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器的容量，它表示內(nèi)存儲(chǔ)器所能容納信息的字節(jié)數(shù)。內(nèi)存容量越大，它所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和運(yùn)行的程序就越多，程序運(yùn)行的速度就越高，微機(jī)的信息處理能力就越強(qiáng)。

1Byte=8bit