計(jì)算機(jī)組成技術(shù)ch

計(jì)算機(jī)組成技術(shù)PPT大綱計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述中央處理器存儲器輸入輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)組成技術(shù)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述010102機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代1946年第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，占地170平方米，重30噸，運(yùn)算速度5000次/秒。晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代20世紀(jì)50年代初，晶體管取代真空管，體積減小、能耗降低、可靠性提高。小型化集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代20世紀(jì)60年代，集成電路取代晶體管，尺寸縮小、速度提高、可靠性增強(qiáng)。大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代20世紀(jì)70年代，大規(guī)模集成電路取代小規(guī)模集成電路，集成度更高、功能更強(qiáng)大?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)21世紀(jì)初，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等成為熱門領(lǐng)域。030405計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程03計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件等。01硬件系統(tǒng)包括中央處理器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等。02軟件系統(tǒng)包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成指計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)，單位為百萬條指令/秒（MIPS）。運(yùn)算速度指計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和外存容量，單位為字節(jié)（Byte）。存儲容量指計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度，單位為兆位每秒（Mbps）。數(shù)據(jù)傳輸速率指計(jì)算機(jī)的平均無故障時(shí)間（MTBF）和平均修復(fù)時(shí)間（MTTR）?？煽啃杂?jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)中央處理器02數(shù)據(jù)路徑指令集存儲結(jié)構(gòu)輸入輸出CPU的結(jié)構(gòu)與功能CPU中的算術(shù)邏輯單元、寄存器和控制器等組成，負(fù)責(zé)執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)處理。CPU內(nèi)部的寄存器、高速緩存和主存之間的層次結(jié)構(gòu)，用于存儲數(shù)據(jù)和指令。CPU所支持的指令集合，包括算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制流和輸入輸出等指令。CPU與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制。CPU執(zhí)行指令的速度，通常以主頻（MHz或GHz）表示。速度CPU所支持的指令集合的豐富程度和性能。指令集CPU內(nèi)部高速緩存的容量和速度，對提高程序執(zhí)行效率至關(guān)重要。緩存CPU的能耗效率，通常以每瓦特性能表示。能耗CPU的主要性能指標(biāo)多核技術(shù)通過將多個(gè)核心集成在一個(gè)芯片上，提高CPU的并行處理能力。64位計(jì)算隨著64位操作系統(tǒng)的普及，64位CPU已成為主流。低能耗技術(shù)隨著移動設(shè)備的普及，低能耗技術(shù)已成為CPU發(fā)展的重要趨勢。人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器等新型CPU架構(gòu)正在逐步興起。CPU的發(fā)展趨勢存儲器03根據(jù)存儲介質(zhì)，存儲器可以分為半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器和光盤存儲器等；根據(jù)存儲方式，存儲器可以分為隨機(jī)存儲器和順序存儲器。存儲器的主要功能是存儲數(shù)據(jù)和指令，為計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外部設(shè)備提供數(shù)據(jù)存取服務(wù)，同時(shí)作為主存和輔存的橋梁。存儲器的分類與功能功能分類內(nèi)存儲器的容量是指其所能存儲的二進(jìn)制信息的總量，通常以字節(jié)為單位。容量速度可靠性功耗內(nèi)存儲器的速度是指其存取數(shù)據(jù)的快慢程度，通常用存取時(shí)間和存取周期來表示。內(nèi)存儲器的可靠性是指其長期穩(wěn)定工作的能力，通常用平均故障間隔時(shí)間來衡量。內(nèi)存儲器的功耗是指其正常工作時(shí)所消耗的電能，通常以毫瓦時(shí)為單位。內(nèi)存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)技術(shù)進(jìn)步01隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，存儲器的容量和速度得到了顯著提升。未來，隨著新材料和新工藝的應(yīng)用，存儲器的性能將進(jìn)一步提高。多元化和個(gè)性化02隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的普及，數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)出爆炸式增長。未來，存儲器將更加多元化和個(gè)性化，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。綠色環(huán)保03隨著全球環(huán)保意識的提高，綠色環(huán)保已成為各行各業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。未來，存儲器將更加注重綠色環(huán)保，降低功耗和減少對環(huán)境的影響。存儲器的發(fā)展趨勢輸入輸出設(shè)備04鍵盤用于選擇屏幕上的對象、輸入坐標(biāo)和執(zhí)行命令，提高操作效率。鼠標(biāo)掃描儀觸摸屏01020403通過觸摸屏幕直接輸入信息，常見于移動設(shè)備和交互式展示。用于輸入字符、數(shù)字和命令，是計(jì)算機(jī)最常用的輸入設(shè)備之一。將紙質(zhì)文檔轉(zhuǎn)化為數(shù)字格式，方便存儲、傳輸和編輯。輸入設(shè)備的主要類型與功能顯示器顯示計(jì)算機(jī)處理的信息，是用戶與計(jì)算機(jī)交互的主要界面。打印機(jī)將計(jì)算機(jī)中的文檔或圖像輸出到紙張上，方便閱讀和保存。投影儀將計(jì)算機(jī)中的信息投影到大屏幕上，便于多人觀看和討論。音響播放聲音信息，輸出語音、音樂和音效等。輸出設(shè)備的主要類型與功能無線化擺脫線纜束縛，提高設(shè)備的移動性和使用便利性。高清化提高顯示和輸出質(zhì)量，為用戶提供更清晰、逼真的視聽體驗(yàn)。人性化注重用戶體驗(yàn)，簡化操作，提高輸入輸出的準(zhǔn)確性和效率。智能化結(jié)合人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動識別、智能響應(yīng)和個(gè)性化服務(wù)。輸入輸出設(shè)備的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線05數(shù)據(jù)總線用于在計(jì)算機(jī)各部件之間傳輸數(shù)據(jù)，是計(jì)算機(jī)中最重要的總線之一。地址總線用于傳輸?shù)刂沸畔?，確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康牡??？刂瓶偩€用于傳輸控制信號，控制各部件的行為?？偩€的分類與功能總線寬度指總線上一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，通常以位（bit）為單位?？偩€頻率指總線上的時(shí)鐘頻率，以兆赫茲（MHz）為單位，反映了總線的傳輸速率?？偩€帶寬指單位時(shí)間內(nèi)總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常以字節(jié)（Byte）為單位。總線的主要技術(shù)指標(biāo)030201隨著處理器速度的提高，總線速度也需要相應(yīng)提高，以減小數(shù)據(jù)傳輸延遲。高速總線技術(shù)為了方便不同廠商之間的硬件互連和兼容，總線標(biāo)準(zhǔn)逐漸形成并不斷完善。總線標(biāo)準(zhǔn)化為了滿足不同類型數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，多總線結(jié)構(gòu)逐漸成為主流。多總線結(jié)構(gòu)總線的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)組成技術(shù)的發(fā)展趨勢06硬件加速器概述硬件加速器是一種專門用于處理特定計(jì)算任務(wù)的專用硬件設(shè)備，可以顯著提高計(jì)算性能和效率。硬件加速器在計(jì)算機(jī)組成技術(shù)中的應(yīng)用場景硬件加速器在計(jì)算機(jī)組成技術(shù)中廣泛應(yīng)用于高性能計(jì)算、人工智能、圖形處理等領(lǐng)域。硬件加速器的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)硬件加速器具有高性能、低功耗、高可靠性等優(yōu)勢，但也面臨著設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、成本高等挑戰(zhàn)。硬件加速器在計(jì)算機(jī)組成技術(shù)中的應(yīng)用可重構(gòu)計(jì)算在計(jì)算機(jī)組成技術(shù)中的應(yīng)用可重構(gòu)計(jì)算具有靈活性高、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但也面臨著設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、實(shí)現(xiàn)難度大等挑戰(zhàn)?？芍貥?gòu)計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)與挑戰(zhàn)可重構(gòu)計(jì)算是一種計(jì)算模式，其基本思想是將計(jì)算過程動態(tài)地劃分為多個(gè)階段，每個(gè)階段可以根據(jù)需要重新配置計(jì)算資源。可重構(gòu)計(jì)算概述可重構(gòu)計(jì)算在計(jì)算機(jī)組成技術(shù)中廣泛應(yīng)用于信號處理、圖像處理、數(shù)值計(jì)算等領(lǐng)域?？芍貥?gòu)計(jì)算在計(jì)算機(jī)組成技術(shù)中的應(yīng)用場景量子計(jì)算概述量子計(jì)算是一種基于量子力學(xué)原理的計(jì)算模式，其基本單元是量子比特，可以同時(shí)表示0和1，從而實(shí)現(xiàn)