第一章 计算机系统概论（课件）《计算机原理》同步教学（清大版）

第一章 计算机系统概论 2023/12/31 2 目录 1.1计算机的分类 1.2计算机发展简史 1.3计算机的硬件 1.4计算机的软件 1.5计算机系统的层次结构 2023/12/31 3 1.1计算机的分类 一、电子计算机从总体上来说分为两大类。 电子模拟计算机。“模拟”就是相似的意思。模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。 电子数字计算机，它是在算盘的基础上发展起来的，是用数目字来表示数量的大小。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。 3 ，例如计算尺是用长度来标示数值；时钟是用指针在表盘上转动来表示时间；电表是用角度来反映电量大小，这些都是模拟计算装置。 2023/12/31 4 1.1计算机的分类 数字计算机 模拟计算机 数据表示方式 数字0/1 电压 计算方式 数字计数 电压组合和测量值 控制方式 程序控制 盘上连线 精度 高 低 数据存储量 大 小 逻辑判断能力 强 无 数字计算机与模拟计算机的主要区别 4 专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。专用机是最有效、最经济和最快速的计算机,但是它的适应性很差。通用机适应性很大,但是牺牲了效率、速度和经济性。 2023/12/31 5 1.1计算机的分类 二、数字计算机分类 数字计算机根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分，可以划分为两类： 专用计算机：专用机是最有效、最经济和最快速的计算机，但是它的适应性很差。 通用计算机：通用计算机适应性很大，但是牺牲了效率、速度和经济性。 2023/12/31 6 1.1计算机的分类 三、通用计算机分类 通用计算机根据体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和机器价格等可以分为： 超级计算机 大型机 服务器 工作站 微型机 单片机 2023/12/31 7 1.2计算机发展简史 一、计算机的五代变化 第一代为1946—1957年，电子管计算机：数据处理 第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业控制 第三代为1965—1971年，中小规模集成电路计算机：小型计算机 第四代为1972—1990年，大规模和超大规模集成电路计算机：微型计算机 第五代为1991年开始，巨大规模集成电路计算机：单片机 2023/12/31 8 1.2计算机发展简史 二、半导体存储器的发展 20世纪50～60年代，所有计算机存储器都是由微小的铁磁体环 1970年，仙童半导体公司生产出了第一个较大容量半导体存储器 从1970年起，半导体存储器经历了11代：单个芯片1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、GB。 其中1K=210,1M=220,1G=230 2023/12/31 9 1.2计算机发展简史 三、微处理器的发展 1971年Intel公司开发出Intel 4004。这是第一个将CPU的所有元件都放入同一块芯片内的产品，于是，微处理器诞生了。 微处理器演变中的另一个主要进步是1972年出现的Intel 8008，这是第一个8位微处理器，它比4004复杂一倍。 1974年出现了Intel 8080。这是第一个通用微处理器，而4004和8008是为特殊用途而设计的。8080是为通用微机而设计的中央处理器。 20世纪70年代末才出现强大的通用16位微处理器，8086便是其中之一。 这一发展趋势中的另一阶段是在1981年，贝尔实验室和HP公司开发出了32位单片微处理器。 Intel于1985年推出了32位微处理器Intel 80386。 到现在的64位处理器和多核处理器 2023/12/31 10 1.3计算机的硬件 一、硬件组成要素 通过一个例子我们来了解数字计算机的主要组成和工作原理。 假设给一个算盘、一张带有横格的纸和一支笔，要求我们计算y=ax+b-c这样一个题目。 解题步骤和数据记录在横格纸上，请看过程。 2023/12/31 11 手工模仿计算机工作（1） 2023/12/31 12 1.3计算机的硬件 二、数字计算机基本组成 控制器：人的大脑的操作控制功能 运算器：人的大脑的计算功能 存储器：人的大脑记忆功能 输入设备：交互接口，笔 输出设备：交互接口，纸 2023/12/31 13 1.3计算机的硬件 三、冯·诺依曼型计算机 存储程序 按地址自动执行 五大部件：包括控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备 以运算器为中心 2023/12/31 14 1.3计算机的硬件 冯·诺依曼型计算机 存储器 输出 输入 运算器 控制器 数据信号 控制信号 地址信号 2023/12/31 15 1