第一章概述 1.1计算机的定义和特性 1.1.1什么是计算机 计算机是一种能对数字化信息进行自 动高速运算的通用处理装置 信息运算处理 1.1.2计算机的特性 计算机的特性可以归纳为高速、通用、准确、 智能四大特性
第一章 概述 •计算机是一种能对数字化信息进行自 动高速运算的通用处理装置。 1．1 计算机的定义和特性 •信息 运算 处理 1.1.1 什么是计算机 1.1.2 计算机的特性 •计算机的特性可以归纳为高速、通用、准确、 智能四大特性
1.2计算机的发展历程 2.1电子计算机的诞生 第一台电子计算机 ENIAC( Electronic numerical Integrator and computer)于1946年在美国诞生。 ①每秒5000次加法运算; ②每秒50次乘法运算; ③平方和立方计算; ④Sin和Cos函数数值运算; ⑤其它更复杂的计算
1．2 计算机的发展历程 1.2.1 电子计算机的诞生 •第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）于1946年在美国诞生。 ①每秒5000次加法运算； ②每秒50次乘法运算； ③平方和立方计算； ④Sin和Cos函数数值运算； ⑤其它更复杂的计算
1.2.2第一代计算机 (20世纪40年代中到50年代末) 第一代计算机为电子管计算机,其逻辑元件采用电子 管,存储器件为声延迟线或磁鼓,典型逻辑结构为定 点运算。计算机“软件”一词尚未出现,编制程序所 用 仁县为算机(50年代中后期到60年代中) 第二代计算机为晶体管计算机。这一代计算机除了逻 辑元件采用晶体管以外,其内存储器由磁芯构成,磁 鼓与磁带成为外存储器
1.2.2 第一代计算机 （20世纪40年代中到50年代末） •第一代计算机为电子管计算机，其逻辑元件采用电子 管，存储器件为声延迟线或磁鼓，典型逻辑结构为定 点运算。计算机“软件”一词尚未出现，编制程序所 用 工具为低级语言。 1.2.3 第二代计算机（50年代中后期到60年代中） •第二代计算机为晶体管计算机。这一代计算机除了逻 辑元件采用晶体管以外，其内存储器由磁芯构成，磁 鼓与磁带成为外存储器
计算机典型逻辑结构实现了浮点运算 并提出了变址、中断、I/O处理等新概念。 计算机软件也得到了发展,出现了多种 高级语言及其编译程序 1.2.4第三代计算机(60年代中到70年代中) ·第三代计算机为集成电路计算机,其逻辑元件与存储器 均由集成电路实现,这是微电子与计算机技术相结合的 大突破。微程序控制、髙速缓存、虚拟存储器、流水 线等先进计算机技术开始使用。另一大特点是大型/巨 型机与小型机同时发展
•计算机典型逻辑结构实现了浮点运算， 并提出了变址、中断、I/O处理等新概念。 计算机软件也得到了发展，出现了多种 高级语言及其编译程序。 1.2.4 第三代计算机（60年代中到70年代中） •第三代计算机为集成电路计算机，其逻辑元件与存储器 均由集成电路实现，这是微电子与计算机技术相结合的 一大突破。微程序控制、高速缓存、虚拟存储器、流水 线等先进计算机技术开始使用。另一大特点是大型/巨 型机与小型机同时发展
1.2.5第四代计算机(70年代中期开始) ·大规模(LSI)和超大规模(ⅥSI)集成电路 及微处理器为这一代计算机的典型特征。 并行处理技术的研究与应用以及众多巨型机的产生也成 为这一时期计算机发展的特点 四代机时期的一个重要特点是计算机网络的发展与广泛 应用 1.2.6新一代计算机 新器件和非冯·诺依曼结构已成为新一代计算机的公认 标志
1.2.5 第四代计算机（70年代中期开始—） •大规模（LSI）和超大规模（VLSI）集成电路 及微处理器为这一代计算机的典型特征。 •并行处理技术的研究与应用以及众多巨型机的产生也成 为这一时期计算机发展的特点。 •四代机时期的一个重要特点是计算机网络的发展与广泛 应用。 1.2.6 新一代计算机 •新器件和非冯·诺依曼结构已成为新一代计算机的公认 标志
3计算机的组成与结构 1.3.1计算机系统的层次结构 系统算法与数学 各种应用覆 程序編译、解叔 微程序控锅、四拿机组织 硬件逻安 结构涉及内 图1.1计算机系统层次结构
1．3 计算机的组成与结构 1.3.1 计算机系统的层次结构 图1.1 计算机系统层次结构 计算机组织与 结构涉及内容
1.3.2计算机硬件 计算机硬件是指构成计算机的元器件、 部件、设备、以及它们的设计与实现技术 冯·诺依曼计算机的主要特点: 1)计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个 部件组成。 数据 运算器 输入 存储器 控制器 输出 图1.2计算机基本组成
1.3.2 计算机硬件 •计算机硬件是指构成计算机的元器件、 部件、设备、以及它们的设计与实现技术。 •冯·诺依曼计算机的主要特点： 1）计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个 部件组成。 存 储 器 运 算 器 控 制 器 输 入 输 出 图 1.2 计算机基本组成 数 据 地 址 指 令 地 址
本书讨论的范围涉及第0、1、2共3层, 主要内容如下: 1.高速的算术、逻辑运算方法及ALU的 逻辑设计; 高速的指令执行过程及指令部件的设计与实现, 是采用组合逻辑技术、或微程序设计技术,还是 PLA技术;是复杂指令集计算机(CISC),还是 精简指令集计算机(RISC); 3.提高存储器容量与速度的方法,以及如何解决 CPU- Cache-MM外存”之间的匹配问题; 4.高效率的输入/输出方法、组织,以及它们之间的 互联技术; 5.计算机五大部件(运算器、控制器、存储器、输入 和输出)之间的相互作用、高效接口(总线);
本书讨论的范围涉及第0、1、2共3层， 主要内容如下： 1. 高速的算术、逻辑运算方法及ALU的 逻辑设计； 2. 高速的指令执行过程及指令部件的设计与实现， 是采用组合逻辑技术、或微程序设计技术，还是 PLA技术；是复杂指令集计算机（CISC），还是 精简指令集计算机（RISC）； 3. 提高存储器容量与速度的方法，以及如何解决 “CPU-Cache-MM-外存”之间的匹配问题； 4. 高效率的输入/输出方法、组织，以及它们之间的 互联技术； 5. 计算机五大部件（运算器、控制器、存储器、输入 和输出）之间的相互作用、高效接口（总线）；
2)存储器以二进制形式存储指令和数据; 3)存储程序工作方式; 4)五部件以运算器为中心进行组织; 3.3计算机软件 1.软件的作用 般来说,计算机的工作总是由存储程序来控制的。 软件的具体作用为: ①在计算机系统中起着指挥和管理的作用 ②是计算机用户和硬件的接口界面 ③是计算机体系结构设计的主要依据
2）存储器以二进制形式存储指令和数据； 3）存储程序工作方式； 4）五部件以运算器为中心进行组织； 1.3.3 计算机软件 1. 软件的作用 •一般来说，计算机的工作总是由存储程序来控制的。 •软件的具体作用为： ①在计算机系统中起着指挥和管理的作用。 ②是计算机用户和硬件的接口界面。 ③是计算机体系结构设计的主要依据
2.软件的发展过程 三个阶段: 1)从第一台计算机上的第一个程序出现到 实用的高级语言出现为第一阶段(1946-1956年)。 2)从实用的高级程序设计语言出现到软件工程出现 以前为第二阶段(1956-1968年) 3)软件工程出现以后迄今一直为第三阶段(1965—)。 3.软件的分类 ①系统软件:操作系统、编译程序。 ②支撑软件:数据库、各类接口软件和工具组 ③应用软件
2. 软件的发展过程 •三个阶段： 1)从第一台计算机上的第一个程序出现到 实用的高级语言出现为第一阶段（1946-1956年）。 2)从实用的高级程序设计语言出现到软件工程出现 以前为第二阶段（1956-1968年）。 3)软件工程出现以后迄今一直为第三阶段（1965—）。 3. 软件的分类 ① 系统软件：操作系统、编译程序。 ② 支撑软件：数据库、各类接口软件和工具组。 ③ 应用软件：