《计算机组成原理》计算机系统概论1．1计算机的分类和应用1计算机的分类类型：模拟计算机：数值是由连续量来表示数字计算机：按位计算，不连续地跳动区别：见表1.1电脑：即电子数字计算机，简称电子计算机，以近似于人类的“思维方式”来进行工作数字计算机：专用计算机：效率高、速度快、价格低、适应性差通用计算机：效率低、速度慢、价格高、适应性好通用计算机类型：巨型机，大型机，中型机，小型机，微型机，单片机区别：见图1。1速度：万亿次/秒1巨型机：主要用于科学计算数据存储：容量大结构：复杂价格：贵速度慢2单片机：容量小结构简单价格便宜3专用计算机：针对某一任务设计的计算机，用于测试控制，结构：比通用机简单。2计算机的应用1科学计算应用于科学研究和工程技术计算，节省工作量和时间，如航天，天文地理，天气预报2自动控制用于生产过程控制，提高生产效率和加工精度3测量和测试在提高测量精度和工作效率的同时，还能完成特定环境下，人所不能涉及的环境控制。如高温、低温、有毒、辐射环境的测量4信息处理信息：文字，图像，唱歌说话，各类气味等商务处理：银行间的资金转移，邮政上的信件传递管理应用：物资管理上的库存量，品种数目等，企业管理，图书管理，人事管理业务5教育和卫生教育史上的四大革命：创主学校，应用书面语言，发明印刷术，计算机应用计算机辅导教育：可重放，补充讲解内容卫生：远程医疗等专家系统6家用电器7人工智能手写文字识别自学习，自组织，自积累经验语言识别图形识别语音识别。。。。。。。。1．2计算机的硬件1数字计算机的硬件组成例：用算盘计算y=ax+b-c的题目（1）将横格纸编号：1、2、3、4……n（2）写：将a\b\c\x写到第9、10、11、12行上（3）写出解题各步骤，算出结果运算器：相当于算盘的计算功能硬件存储器：相当于纸的记忆功能I/0设备：相当于笔，把解题信息或结果显示出来控制器：相当于人脑，自动控制整个计算过程1运算器采用二进制：“0”和“1”，“逢二进一”二进制运算规则：0+0=0、0+1=1、1+0=1、1+1=10、0×0=0、0×1=0、1×0=0、1×1=1目前运算器的长度一般是：8位、16位、32位或64位（位越多计算速度越快）2存储器存储器功能：保存或记忆解题的数据与步骤存储单元：保存一个数的若干个触发器地址：存储单元的编号存储容量：所有存储单元的总数，如64KB、128KB，容量越大，表示记忆储存的信息越多类型：内存：半导体存储器外存：磁盘、光盘3控制器功能：控制计算机各部件协调工作计算程序指令：每一个加、减、乘、除的基本操作程序：解决某一问题的一串指令序列，或完成某一功能的指令的集合表1~5表1~6指令地址指令：操作码地址码、数据地址数据表1~6指令地址……数据地址……（2）指令的形式操作码地址码操作码：何种运算指令：地址码：何处取存指令数码化后，各数据一样可放入存储器，但指令与数据一般分开存储，存储程序顺序执行冯`诺依曼型计算机的设计思想（3）控制器的基本任务任务：按照计算程序所排的指令序列，先从存储器中取出一条指令放到控制器中，进行译码，执行相应的操作取指周期：取指令的一段时间执行周期：执行指令的一段时间中央处理器（CPU）：运算器+控制器主机：CPU+（运算器+控制器）（4）适配器与I/0设备理想输入设备：会看、会听理想输出设备：会写、会说外围设备适配器：相当于转换器，完成外围设备与主机的连接总线：系统各部件之间进行数据传送的公共通路1．2．2计算机系统结构的过去和未来第一台计算机：1946年，美国，宾夕法尼亚大学研制，用了共18000多个电子管，长30米重30吨，速度只有5000次/秒计算机发展过程：第一代：1946，电子管，几千次/秒第二代：1958，晶体管，几万次/秒第三代：1965，中小规模集成电路，几十万次/秒第四代：1971，大规模，超大规模，几百万次/秒第五代：1986，巨大规模（单片机）几亿次/秒四个“10倍”：每五年速度提高10倍，可靠性提高10倍，成本降低10锐，体积缩小10倍发展趋势（系统结构）：以通信为中心的体系结构网络与分布式的应用，实现“三网合一”2．进入知识处理阶段知识库与人工智能的应用，实现“数值计算知识推理”3．模块化的系统结构大规模集成电路与多处理机技术的应用，出现计算机的动态结构4．多媒体技术的二个重大突破与发展1．3计算机的软件1软件的组成与分类硬件：