計算機硬件教程之一(計算機概述)

第,1,章 計算機概述,單擊此處編輯母版文本樣式,*,第,1,章 計算機概述,計算機的類型,微型計算機,中、大型計算機,巨型計算機,微處理器,計算機的性能與發(fā)展趨勢,基本技術指標,微型化、巨型化、網(wǎng)絡化、智能化,摩爾定律,計算機的基本結構,馮,諾依曼模型,計算機的結構,1.1,計算機類型,微型計算機,普及使用的通用計算機，包括桌面計算機、筆記本計算機、掌上計算機,特點：廉價、網(wǎng)絡,/,多媒體、人性化,中、大型計算機,用于大型企業(yè)、事業(yè)單位，研究機構、大學、金融機構作為集中計算和信息處理的計算機,特點：高速度、高可靠性、大容量,巨型計算機,用于尖端科學技術研究、國家機構、軍事,特點：超高速度,微處理器,作為其他設備的控制中心,體積小、低功耗、專用化,1.1,計算機類型,微型計算機,微型計算機的特點,體積桌面化,掌上化,通用化，滿足多種使用要求,操作簡單化，用戶平民化，維護簡單化,價格低廉化,多媒體化,網(wǎng)絡化,1.1,計算機類型,中大型計算機,中大型計算機的特點,結構：,為多個機柜，主機系統(tǒng)、硬盤機、磁帶機、打印機、通信處理機等性能：,一般具備高速處理能力，大容量內(nèi)存和外存儲系統(tǒng)大容量的存儲系統(tǒng)可能要求磁盤陣列。

可靠性：,要求連續(xù)運行不能停機，在要求可靠性很高的場合要有（異地）雙（多）主機熱備份定時數(shù)據(jù)備份聯(lián)網(wǎng)：,一般要求具備快速,的網(wǎng)絡、通道處理能力1.1,計算機類型,巨型計算機,1.1.3,巨型計算機,超高速度，目前的水平是每秒上百萬億次浮點運算,(FLOPS,：,Floating point number Operations Per Second),結構上為多處理器結構：單指令多數(shù)據(jù)流,(SIMD),機，并行向量處理機,(PVP),，對稱多處理機,(SMP),，大規(guī)模并行處理機,(MPP),，工作站群,(COW),，以及分布共享存儲器,(DSM),多處理機主要應用領域是仿真（如氣象預測）、實時控制（如飛行器控制）、模式識別、密碼運算、基因工程等目前世界上最快的巨型計算機：,IBM,的藍色基因,/L,，每秒,367,萬億次，,65536,個,PowerPC,處理器,1.1,計算機類型,微處理器,1.1.4,微處理器,微型化的、計算機化的控制部件，通過指令的執(zhí)行完成設備的控制或信號處理功能上類似計算機的核心部分，加上簡單化、專用化的接口包括,CPU,、存儲器以及必須的外圍接口單片機,在一塊芯片中集成了,CPU,、存儲器、定時器、外部接口單元等，可以通過編程完成很多系統(tǒng)的控制功能的集成電路器件。

微處理器包括針對不同應用的多種類型，包括面向控制的（主要是單片機），面向信號處理的（數(shù)字信號處理器），也有可以構成通用計算機系統(tǒng)的1.2,計算機的性能與發(fā)展趨勢,性能,1.2.1,計算機的容量與速度,計算機速度的度量單位一般是,MIPS,（,Million Instruction Per Second,），但,MIPS,和指令復雜度沒有關系，為了描述浮點數(shù)的運算速度，另一個指標是,FLOPS(FLOPS,：,Floating point number Operations Per Second),影響計算機運算速度的主要因素,CPU,時鐘頻率,指令系統(tǒng),CPU,的構造技術，流水線、,Cache,、超標量、超線程等,多,CPU,并行技術,存儲器速度,1.2,計算機的性能與發(fā)展趨勢,性能,計算機的存儲容量,以二進制位為最小存儲單位（,bit,）以字節(jié)為最小訪問單位（,Byte,），,8,位構成一個字節(jié),1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB,內(nèi)存和外存,內(nèi)部存儲器,由半導體器件構成易失性存儲器,運行期間的臨時存儲器,外部存儲器,由磁性存儲器和光存儲器構成非易失性存儲器,永久性存儲器,1.2,計算機的性能與發(fā)展趨勢,發(fā)展趨勢,微型化和巨型化,微型化,滿足更廣泛的應用，更高的集成度和更低的功耗使得計算機進一步微型化。

巨型化,實現(xiàn)更高速度的運算能力,智能化,使計算機具備學習、推理、判斷的能力，實現(xiàn)自然語言能力和視覺能力，讓計算機來模擬人的感覺、行為、思維過程的機理網(wǎng)絡化,多種接入方式,在目前計算機網(wǎng)絡已經(jīng)比較普及的情況下，逐步普及無線接入方式（無線公網(wǎng)或無線局域網(wǎng)）主干通信實現(xiàn)三網(wǎng)合一,整合計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包交換1.2,計算機的性能與發(fā)展趨勢,摩爾定律,Intel,公司的創(chuàng)辦人之一摩爾發(fā)現(xiàn)了一個具有歷史意義的現(xiàn)象：“在相等面積,(,制作成本,),的晶片上集成的晶體管數(shù)量以每,18,個月增加一倍的趨勢增加，執(zhí)行性能的提升大體也符合這個趨勢這就是著名的摩爾定律1.3,計算機的基本結構,馮,諾依曼模型,什么是計算機？,以美籍匈牙利數(shù)學家,約翰,馮,諾依曼,（,1903-1957,，電子計算機之父,）,為首的研制小組提出了,“,存儲程序控制,”,的計算機結構,(,即諾依曼機），奠定了現(xiàn)代計算機的體系結構馮,諾依曼模型的主要思想,計算機（指硬件）由五大基本部件組成,運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備；,計算機內(nèi)部采用二進制來表示指令和數(shù)據(jù)；,將編好的程序和原始數(shù)據(jù)事先存入存儲器中，然后再執(zhí)行程序。

1.3,計算機的基本結構,計算機的模塊結構,計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件,計算機硬件包括主機和外部設備,計算機主機包括,CPU,和存儲器,1.3,計算機的基本結構,PC,機的模塊結構,早期的,PC,機的模塊結構,存儲器,CPU,硬盤接口,軟驅(qū)接口,硬盤,軟盤驅(qū)動器,通信接口,光盤驅(qū)動器,串行接口,并行接口,電源,220VAC,+12/-12 +5/-5,專用,接口,鍵盤,揚聲器,顯示卡,聲卡,顯示器,音箱,總線插槽,打印機,調(diào)制解調(diào)器,掃描儀,網(wǎng)卡,局域網(wǎng),鼠標器,USB,總線,微型,機主,機板,微型,機主,機箱,1.3,計算機的基本結構,PC,機的模塊結構,現(xiàn)在的,PC,機模塊結構,1.3,計算機的基本結構,PC,機的模塊結構,。