第一章计算机硬件技术概述 本章主要内容 第1.1计算机的发展史 Eroor Pro-700L >微电子器件的发展和摩尔定律 +>计算机的发展、特点、分类和 硬 发展趋势 件 1.2计算机系统 硬盘 盘 按 计算机的硬件和软件 术>计算机的硬件 盘拉制/ 泡线接口 习题与思考题 显示卡 做11页:4、5、6、7 处理器 外 Cache 内存条 第1页
第 1 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 第一章 计算机硬件技术概述 本章主要内容 1.1 计算机的发展史 ➢ 微电子器件的发展和摩尔定律 ➢ 计算机的发展、特点、分类和 发展趋势 1.2 计算机系统 ➢ 计算机的硬件和软件 ➢ 计算机的硬件 习题与思考题 11页：4、5、6、7
1计算机发展史 1.微电子器件的发展 第>电子管 和 特点:体积大、功耗高、寿命短、速度慢、 +可靠性差。 早期的电子管 A>半导体晶体管 件 特点:体积小、功耗低、可靠性髙。 按 4包括双极型晶体管和场效应晶体管。 基>集成电路芯片 (c: Integrated Circuits)特点:速度 快、体积更小、功耗更低、可靠性更高等。 第2页
第 2 页 计算机硬件技术基础 1.1 计算机发展史 1.微电子器件的发展 ➢ 电子管 特点：体积大、功耗高、寿命短、速度慢、 可靠性差。 ➢ 半导体晶体管 特点：体积小、功耗低、可靠性高。 包括双极型晶体管和场效应晶体管。 ➢ 集成电路芯片 (IC: Integrated Circuits) 特点：速度 快、体积更小、功耗更低、可靠性更高等
1.1.1从微电子器件的发展看电子计算机的发展史 IC集成度分类: 社SS(小规模集成电路) 算:晶体管数100个以下 机MsSI(中规模集成电路) 硬晶体管数100~300个 件LS(大规模集成电路 晶体管数3000~105个 术VLS|(超大规模集成电路) 基晶体管数105109个 础ULSl(甚大规模集成电路 4晶体管数以上 目前的P4集成度超过10 第3页
第 3 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 IC集成度分类： SSI（小规模集成电路） 晶体管数100个以下 MSI（中规模集成电路） 晶体管数100～3000个 LSI（大规模集成电路） 晶体管数3000～105个 VLSI（超大规模集成电路） 晶体管数105～108个 ULSI（甚大规模集成电路） 晶体管数以上 目前的P4集成度超过108 1.1.1 从微电子器件的发展看电子计算机的发展史
1.1.1从微电子器件的发展看电子计算机的发展史 2.计算机的发展史 电子管计算机(1946年到50年代后期) 计算抗硬伴妆术基础 存储器:延迟线、磁芯 无高级语言,甚至没有汇编器 科学计算、为军事与国防尖端科技服务 ■没有商业化 >晶体管计算机(50年代中期到60年代后期) ■磁芯存储器,存储量从几千提高到10万单元以上 运算速度从每秒几千次提高到几十万次 军事与尖端技术、气象、工程设计、数据处理以及其 他科学研究等领域 第4页
第 4 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.1.1 从微电子器件的发展看电子计算机的发展史 2.计算机的发展史 ➢ 电子管计算机（1946年到50年代后期） ▪ 存储器：延迟线、磁芯 ▪ 无高级语言，甚至没有汇编器 ▪ 科学计算、为军事与国防尖端科技服务 ▪ 没有商业化 ➢ 晶体管计算机（50年代中期到60年代后期） ▪ 磁芯存储器，存储量从几千提高到10万单元以上 ▪ 运算速度从每秒几千次提高到几十万次 ▪ 军事与尖端技术、气象、工程设计、数据处理以及其 他科学研究等领域
1.1.1从微电子器件的发展看电子计算机的发展史 ≯中、小规模集成电路集成电路计算机(从60年代 计中期到70年代前期) 功耗、体积、价格等进一步下降 和 速度及可靠性相应的提高 硬 范围进一步扩大 件>大、超大规模集成电路计算机(70年代初到至今) 按 20世纪60年代后,半导体存储器取代了磁芯存储器, 并不断向大容量、高集成度、高速度发展。 70年代初,出现微型计算机(Pc)一以微处理器 基 (MPU,单片C的cPU)为核心的电子计算机。 磁 计算机进入了几乎所有的行业。 第5页
第 5 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.1.1 从微电子器件的发展看电子计算机的发展史 ➢ 中、小规模集成电路集成电路计算机（从60年代 中期到70年代前期） ▪ 功耗、体积、价格等进一步下降。 ▪ 速度及可靠性相应的提高 ▪ 范围进一步扩大 ➢ 大、超大规模集成电路计算机（70年代初到至今） ▪ 20世纪60年代后，半导体存储器取代了磁芯存储器， 并不断向大容量、高集成度、高速度发展。 ▪ 70年代初，出现微型计算机（PC）——以微处理器 （MPU，单片IC的CPU）为核心的电子计算机。 ▪ 计算机进入了几乎所有的行业
1.1.2摩尔定律 1965年 nte的创办人 entum intimal 之一摩尔发现: ntium Pr PEntium II 和 “在相等面积单 Pentium 硬(制作成本)上,萬 80486 件 cPU上的晶体体 管数量以每18 80386 个月倍增的趋 术势增加,执行 80185 基 性能的提升大 体也符合这个 8080 磁趋势。” 8008 4004 75 1980 1985 1990 1995 20002005 第6页
第 6 页 计算机硬件技术基础 1.1.2 摩尔定律 1965年， Intel的创办人 之一摩尔发现： “在相等面积 (制作成本 )上， CPU上的晶体 管数量以每18 个月倍增的趋 势增加，执行 性能的提升大 体也符合这个 趋势
1.1.3计算机发展过程中的重要里程碑 1.第一台电子数字计算机 1946年,ENAC,美国宾夕法尼亚大学 18800个电子管、1500个继电器,重达30吨,占地170平 和方米。耗电150千瓦 硬>运算速度为每 件 秒5000次十进 制加法运算或 按者400次乘法运 算 至多只能存20 基 个10位的十进 础制数,无程序 4+存储器 ENIAC计算机
第 7 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 ➢ 运算速度为每 秒5000次十进 制加法运算或 者400次乘法运 算 ➢ 至多只能存20 个10位的十进 制数，无程序 存储器。 1.第一台电子数字计算机 1946年，ENIAC，美国宾夕法尼亚大学 ➢ 18800个电子管、1500个继电器，重达30吨，占地170平 方米。耗电150千瓦
1.1.3计算机发展过程中的重要里程碑 2.存储程序概念的提出 以美籍匈牙利数学家冯诺依曼为首的研制小组与参 计算机硬件技术基 与研制ENAc主要人员联名发表了一篇长达101页纸的 报告,即计算机史上著名的“101页报告”,提出了 “存储程序控制”的计算机结构(即诺依曼机),奠定了 现代计算机的体系结构。 (1)计算机(指硬件)由五大基本部件组成 2)计算机内部采用二进制来表示指令和数据 础()将好编好的程序和原始数据事先存入存储器中,然后再执 行程序。 第8页
第 8 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 2.存储程序概念的提出 以美籍匈牙利数学家冯·诺依曼为首的研制小组与参 与研制ENIAC主要人员联名发表了一篇长达101页纸的 报告，即计算机史上著名的“101页报告”，提出了 “存储程序控制”的计算机结构(即诺依曼机），奠定了 现代计算机的体系结构。 ⑴ 计算机（指硬件）由五大基本部件组成； ⑵ 计算机内部采用二进制来表示指令和数据； ⑶ 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再执 行程序
1.1.3计算机发展过程中的重要里程碑 3.第一台存储程序计算机 计算机硬 1949年在英国剑桥大学问世的 EDSAC,由3000只电 子管为主要元件的存储结构的计算机 1951年冯诺 世,总共只采用 了2300个电子管, 不但运算速度却比 基拥有1800个电 磁子管的ENAC提 4+高了10倍。 埃迪萨克”( EDSAC 第9页
第 9 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 3.第一台存储程序计算机 1949年在英国剑桥大学问世的EDSAC，由3000只电 子管为主要元件的存储结构的计算机。 1951年冯·诺 依曼的EDVAC问 世，总共只采用 了2300个电子管， 但运算速度却比 拥有18000个电 子管的ENIAC提 高了10倍
1.1.3计算机发展过程中的重要里程碑 4.晶体管计算机的诞生 >1954年,贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的 彳计算机( TRADIC),装有800个晶体管 和 减1958,BM公司制成了第一台全部使用品体管的计算 件 机RCA501型。计算速度从每秒几千次提高到几十万次, 按 主存储器的存储量,从几千提高到10万以上。 术>1959年,BM公司又生产出全部晶体管化的电子计算机 基础 1BM7090 第10页
第 10 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 1.1.3 计算机发展过程中的重要里程碑 4.晶体管计算机的诞生 ➢ 1954年，贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的 计算机（TRADIC），装有800个晶体管。 ➢ 1958年，IBM公司制成了第一台全部使用晶体管的计算 机RCA501型。计算速度从每秒几千次提高到几十万次， 主存储器的存储量，从几千提高到10万以上。 ➢ 1959年，IBM公司又生产出全部晶体管化的电子计算机 IBM 7090