计算机系统基础.ppt

计算机系统基础; 上机安排; 考核方式:;大学计算机基础课程主要内容;上机课前准备;上机课前准备;图1.1 键盘指法图;第一章 计算机系统基础;主要教学内容：; 1.1 计算机概述; （Electronic Computer）简称计算机，是一种处理信息的电子机器，它能自动、高速、精确地对信息进行存储、传送与加工处理。;1.1.1 计算机的发展历程 ;1834年.英.剑桥.查尔斯.巴贝奇.分析机 1941年.美.约翰.阿塔诺索夫.ABC（雏形） 1946年.美. 莫克特和埃克特.ENIAC;ENIAC：长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10件普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。据说每次启动，整个费城西区的供电系统都会受到影响。它使用18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍。 (而人最快的运算速度每秒仅5次加法运算)，还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。这样的速度在当时已经是人类智慧的最高水平。 ; 根据计算机采用的物理器件，将计算机的发展分成四个阶段。; 1954年一1963年.第二代计算机,晶体管 ; 1964年一1970年.第三代计算机,中小规模集成电路;1971年至今.第四代计算,大规模和超大规模集成电路;1.1.2 计算机的分类 综合考虑计算机的性能、应用和市场分布情况，目前大致可以将计算机分类为;第1位：京 地点：日本理化研究所（2011.6.20） 制造商：日本理化研究所与富士通共同研发 主要参数：运算速度每秒8612万亿次;中国天河一号 主要参数：运算速度达到每秒2570万亿次;1.1.3 计算机的应用;1.1.4 未来的新型计算机;目前的计算机大多采用半导体技术，硅集成电路技术起了很大的作用，但要想继续提高计算机的性能和计算速度，能量消耗是一个限制因素，若在硅集成电路中提高计算速度，必然造成芯片的发热，这些热量会对半导体材料产生不良影响，若运算速度提高到某一限度时可能会使内部芯片发热而损坏内部元件。为了解决这一矛盾，利用超导材料可做成约瑟夫结。这里简单介绍一下它的原理：当它的电流???于临界电流IC，它是零电压输出；当通过它的电流大于IC时，它有毫伏量级电压输出。超导隧道结（又称约瑟夫逊器件）在不出现任何电阻的情况下有零电压和非零电压两种状态，所以用它可以组成逻辑电路，故可用它作为电子计算机的元件，用这种元件做成的计算机有许多优点，首先它的开关时间可达10-10 秒，这样可使计算机运算速度提高一个数量级以上。在军事上，由于现代战争更多使用电子战，计算机的应用显得十分重要，特别是超导计算机具有高的运算速度，可提高部队的应变反应速度，使部队能迅速行动，争取战争的主动权。在工业生产和科研中，提高计算机的速度也很有意义，它可以提高生产效率和工作效率。拿机器人来说，用超导隧道结做成的机器人，它的工作量是普通机器人的十倍以上，真正作到"以一当十"。预计 下个世纪将要诞生的超导计算机在无阻不发热的情况下高效率运行，其运行速度可达到每秒几十亿次。其次超导结的输出电压高，这意味着它输出的信号强，这一点可以使我们获得更加稳定、更加清晰的图象与数据，使我们今天使用的电脑在图象质量、清晰度及稳定性方面相形见绌。其次超导计算机功率损耗小，估计一次快速开关期间消耗的能量小于10-13 焦耳，这样使计算机内部几乎不发热，这一点对提高计算机的稳定性和延长计算机芯的寿命都非常重要，可以想象在下个世纪，谁先研制出超导技术计算机，谁将主宰计算机行业乃至世界经济。 ;超导计算机;1.2 计算机系统组成及工作原理; ;硬件系统举例：;软件系统举例：;1.2.2 计算机硬件系统; 运算器的功能是对数据进行各种运算。(主要是算术运算和逻辑运算以及数据的比较、移位等操作; 存储器是计算机系统的记忆部件，用于存放程序、参与运算的数据和运算的结果等，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存放。存储器的操作主要有读和写两种。; 与存储器有关的基本概念及术语： 位(Bit)：计算机中的一个二进制位称为Bit。 字节(Byte) ：Byte 八个二进制位称为Byte。 容量：存储器能保存的二进制位的数量，通常用字节表示。 地址：计算机存储器被划分为存储单元来管理，每个单元包含若干个二进制位，每个单元有一个唯一的编号，称为存储单元的地址; 输入设备是向主机输入程序、原始数据