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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,計算機組成原理,第一章 緒論,*,（第二版）,華中科技大學(xué)出版社,計算機組成原理,第一章 概 論,1.1,計算機的發(fā)展與應(yīng)用,1.1.1 計算機的發(fā)展,1第一代計算機(19461957),第二代計算機(19581964),第三代計算機(19651971),第四代計算機(1972),馮諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu),五大部件,：,控制器、,存儲器、,運算器、,輸入設(shè)備和輸出設(shè)備,程序設(shè)計者事先按一定要求編好程序，把它和數(shù)據(jù)一起存入存儲器內(nèi)，而機器能自動地按照程序執(zhí)行一條條指令，這樣就可以使全部運算成為真正的自動過程。,第五代計算機是通信、存儲、信息處理和

2、人工智能相結(jié)合的超巨型計算機，其系統(tǒng)由知識庫機、推理機、智能接口等硬件和非程序設(shè)計語言(即說明性語言),Lisp、Prolog,和,Hope,語言等軟件組成，它是一種更接近人體功能和人工智能的計算機。,第六代計算機，即作為計算機的核心元件不是傳統(tǒng)的電子元件，而是更新的光電子元件，超導(dǎo)電子元件或生物電子元件。,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),我國計算機的發(fā)展,我國計算機的研究工作是從1956年開始的。,1958年10月，我國研究成功電子管數(shù)字計算機。,1964年，晶體管數(shù)字計算機問世。,1971年，開發(fā)出了集成電路數(shù)字計算機。,1975年，開始研制微型計算機。,1978年，研制出了每秒500萬次的大型計算機。,1

3、984年，國防科技大學(xué)成功研制出每秒1億次的“銀河”電子計算機，隨后又研制出了“銀河型”機和“銀河型”機。,計算機的發(fā)展方向,（1）巨型化,（2）,微型化,（3）,網(wǎng)絡(luò)化,（4）,智能化,（5）多媒體化,1.1.2 計算機的應(yīng)用,1,科學(xué)計算與數(shù)據(jù)處理,2,工業(yè)控制和實時控制,3,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)教育、敏捷制造,4,虛擬現(xiàn)實,5,OA,與,MIS,6,計算機輔助技術(shù)（,CAD/CAM,）,7,多媒體技術(shù),8,人工智能,由具有各類特殊功能,的信息（程序）組成,1.,計算機系統(tǒng),計算機系統(tǒng),計算機的實體，,如主機、外設(shè)等,硬件,軟件,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,1.2 計算機系統(tǒng)的組成

4、,1.2.1計算機的硬件系統(tǒng),計算機的硬件是指計算機中的電子線路和物理裝置,運算器,控制器,存,儲,器,輸入設(shè)備,輸出設(shè)備,圖,1,.,1,計,算,機,硬,件,系,統(tǒng),基,本,組,成,框,圖,按任務(wù)需要編制成的各種程序,用來管理整個計算機系統(tǒng),系統(tǒng)軟件,應(yīng)用軟件,語言處理程序,操作系統(tǒng),服務(wù)性程序,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)軟件,軟,件,計算機的軟件系統(tǒng),操作系統(tǒng)：,Windows、DOS、UNIX,語言處理程序：,Basic,、,Pascal,、,C,標(biāo)準(zhǔn)庫程序,服務(wù)性程序：,Word，PCTOOLS,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：,SQL、Oracle、Sabase,計算機網(wǎng)絡(luò)軟件：,Windows NT,五

5、級 高級語言級,編譯程序,四級 匯編語言級,匯編程序,三級 操作系統(tǒng)級,操作系統(tǒng),二級 一般機器級,微程序,一級 微程序設(shè)計級,微 程 序 直 接 由 硬 件 執(zhí) 行,圖1.3 計 算 機 系 統(tǒng) 的 層 次 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖,1.2.3 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),程序員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性,概念性的結(jié)構(gòu)與功能特性,計算機,體系結(jié)構(gòu),計算機,組成,實現(xiàn)計算機體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性,有無乘法指令,如何實現(xiàn)乘法指令,（指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)類型、尋址技術(shù)、,I/O,機理）,（具體指令的實現(xiàn)）,計算機體系結(jié)構(gòu)和計算機組成,1.3 計算機的特點、性能指標(biāo)及分類,1.3.1 計算機的工作特點,第一個特性是快速性

6、,第二個特性是它的通用性,第三個特性是它的準(zhǔn)確性,第四個重要特性是電子計算機的邏輯性,1.3.2 計算機的性能指標(biāo),1,基本字長,它是指參與運算數(shù)的基本長度，用二進制位的長短來衡量（如32位、16位等）。,2,主存容量,主存容量一般以字節(jié)為單位來計算。常用的計量單位有,T、G、M、K,它們之間以2,10,1024進行換算。,3,運算速度,它是用每秒能執(zhí)行的指令條數(shù)來表示的，單位是條數(shù)/秒。,MIPS（Million Instruction Per Second),1.3.3 計算機的分類,大型主機：,IBM360、370、4300,小型計算機：,IBMAS/400,系列,個人計算機(,PC,機

7、),工作站：,APOLLO DN100,工作站,巨型計算機：,Crey1、2,、,3,小巨型機：,Convex,公司的,C,系列機,1.4 多媒體技術(shù)簡介,1.4.1 多媒體技術(shù)要,解決的主要問題,對信息的處理能力,多媒體技術(shù)使計算機具有綜合處理文字、圖形、圖像、音頻和視頻信息的能力。,轉(zhuǎn)換(,Translation),集成（,Integration）,管理與控制(,Manipulation),傳輸(,Transmission),對信息的處理能力,轉(zhuǎn)換是指把多媒體信息轉(zhuǎn)化成數(shù)字化信息；集成是指綜合應(yīng)用各種媒體信息；管理與控制是指處理過程中對各種媒體進行編輯、裁剪和重新組合；傳輸是指為了降低傳輸

8、的頻帶寬度和信息量，需要實時實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮和還原處理，以及音像信息的同步傳輸。,數(shù)據(jù)壓縮與解壓,目前，最流行的壓縮標(biāo)準(zhǔn)有,JPEG(Joint Photographic Expert Group),和,MPEG(Moving Picture Expert Group)。（,有損壓縮）,JPEG,用于靜止圖像壓縮的,JPEG,標(biāo)準(zhǔn)，主要適用于灰度和彩色圖像的壓縮。它可用于彩色打印機、掃描儀、傳真機。,MPEG,標(biāo)準(zhǔn)用于運動視頻圖像的壓縮。它的算法分為,MPEG1，MPEG2，MPEG3,三個等級。壓縮比為100:1,Windows,環(huán)境下的多媒體控制接口(,MCI),MCI,的最大優(yōu)點是應(yīng)用系統(tǒng)與設(shè)備無關(guān)，更換設(shè)備時只需更換,MCI,驅(qū)動程序，應(yīng)用系統(tǒng)不需要修改即可操作新設(shè)備，因此系統(tǒng)可以非常靈活方便地進行配置,1.4.2 多媒體個人計算機(,MPC),多媒體系統(tǒng)按功能不同可分為開發(fā)系統(tǒng)、演示系統(tǒng)和家庭娛樂系統(tǒng)等。,(1)開發(fā)系統(tǒng):具有多媒體應(yīng)用軟件開發(fā)和制作能力,(2),演示系統(tǒng):具有簡易的多媒體演示和節(jié)目制作軟件。,(3)家庭娛樂系統(tǒng),多媒體系統(tǒng)的應(yīng)用,（1）計算機輔助教學(xué)（,CAI）,（2）信息咨詢,（3）商業(yè)應(yīng)用,（4）家庭服務(wù),