文档介绍：第一章计算机系统概论
计算机的诞生和发展
计算机的诞生
计算机俗称电脑,全称数字电子计算机。
1946年美国宾西法尼亚大学的工程师和科学家设计了第一台电子计算机——ENIAC,被认为是现代计算机的始祖。
计算机的发展(可以从多方面来看计算机的发展):
从硬件角度:
第一代:电子管计算机(1947-1957)
第二代:晶体管计算机(1958-1964)
第三代:集成电路计算机(1964-1972)
第四代:大规模集成电路计算机(1972~ )
新一代:
计算机的诞生和发展(续)
从软件角度(以计算机语言为例)
第一代:机器语言
第二代:汇编语言
第三代:高级语言
第四代:面向对象的可视化语言
从应用角度
第一代:军事运用
第二代:科学计算
第三代:用于管理
第四代:计算机辅助设计和辅助制造
第五代:综合化和智能化运用
Von Neumann 计算机的体系结构
Von Neumann 计算机的特点
信息用二进制表示。采用二进制的原因:
具有两个稳定状态的电子器件多,硬件上容易实现
基数小运算规则简单
1和0与真和假相对应易于实现逻辑运算
抗干扰能力强
存储程序控制
将计算机程序顺序存入存储器,将所需的原始数据也存入存储器,称为“程序存储”。
计算机将存放在存储器的指令逐条取出并执行,对原始数据进行加工求得最终结果。整个过程都是在程序控制下自动进行的,或者说每一个步骤都是在指令控制下进行的,这一过程称为“程序控制”。
Von Neumann 计算机的体系结构(续)
Von Neumann 计算机硬件基本组成:运算器、存储器、控制器、输入、输出设备组成。如下图:
存储器
控制器
运算器
输入设备
输出设备
程序
数据
地址
指令
数据
结果
结果
存储器
计算机系统的层次结构
第2级
操作系统级
第5级
应用程序级
第4级
高级语言级
第3级
汇编语言级
第1级
机器语言级
第0级
微程序级
逻辑线路
应用软件虚拟机
系统软件虚拟机
物理机(属计算机原理范围)
用户
软件工程师
软件工程师
计算机操作员
计算机系统设计人员
硬件工程师
按计算机系统的规模和功能的强弱:
巨型机、大型机、中型机、小型机、
微型机、单板机、单片机
按功能的专一与否:通用机和专用机
按组成原理和器件:机械计算机、电子计算机、
光学计算机、生化计算机
按信息处理的特征(费林分类法):
单指令流单数据流计算机(SISD)
CU
PU
MM
CS
DS
IS
(续)-费林分类法
单指令流多数据流计算机(SIMD)
CU
PU1
PU2
PUn
MM1
MM2
MMn
……
……
CS
CS
CS
DS1
DS2
DSn
IS
(续)-费林分类法
多指令流单数据流计算机(MISD)
MM1
MM2
MMn
……
PU1
PU2
PUn
……
CS1
CS2
CSn
CU1
CU2
CUn
IS1
IS2
ISn
……
DS
DS
(续)-费林分类法
多指令流多数据流计算机(MIMD)
PU1
PU2
PUn
MM1
MM2
MMn
……
……
CS1
CS2
CSn
DS1
DS2
DSn
CU1
CU2
CUn
IS1
IS2
ISn
……