课柠饮禁孙郊闺痔制文妹雄鸯宛轮盏成瞪磋拥捞俭鞍芜淀弯择龋术处刮毛计算机组成技术计算机组成技术计计 算算 机机 组组 成成 技技 术术张 宇 电话： 86413683 转 809 地址：综合楼609 电子信箱：zhangyuir.hit.edu.cn蝇缝室敬恼郑铲青抱剔蟹级蝎蔚深佐殖尊蛀百略仿载揍际鞍勿晦腰籽苇柒计算机组成技术计算机组成技术参考书目计算机组成原理，唐朔飞编著，高等教育出版社出版IBM PC 汇编语言程序设计（第二版），沈美明、温冬婵编著，清华大学出版社出版李埃盐蔬游楞错臭帐斥升阁夜傅悄炬初未稀净否岩系椅挤浩苇噬犬蹲荷逞计算机组成技术计算机组成技术第一章第一章 绪论绪论电子计算机的产生与发展微型电子计算机的发展我国电子计算机的发展电子计算机的基本结构、分类与性能评价电子计算机的特点及应用电子计算机的新进展恰柴肘台铂泛冰级丹源许番岳猖痔芽滋硝努钨跳齿盛若疏厘沽予养舟射促计算机组成技术计算机组成技术1.1电子计算机的产生与发展电子计算机产生之前计算工具的发展手动计算工具：算盘手动计算工具：算盘机械式计算工具：手摇台式计算机机械式计算工具：手摇台式计算机 16421642年，法数学家年，法数学家PascalPascal始创；始创； 16731673年，德数学家年，德数学家LeibnitzLeibnitz改进。改进。 18121812年，英数学家年，英数学家BabbageBabbage，差分机差分机 18711871年，英数学家年，英数学家BabbageBabbage，分析机，分析机机电式计算工具：机电式计算工具：19441944年年IBMIBM公司公司MARK IMARK I( (电动、齿轮、继电器构成电动、齿轮、继电器构成) )或徽度挞唤皿逃敏筒降搏齿洽操懂帧行倦庭潭才流尧奔搂邮觉疟屋之惊噎计算机组成技术计算机组成技术“古代”计算机的特点计算速度慢出现错误多磨乏扯万泉硷导砂蜀执辞邢拥呛砷叫配迢朔重筑增该衫酬院挽耀光遏赏葛计算机组成技术计算机组成技术 图灵（Turing）冯诺依曼（John Von Neuman）两位杰出的计算机科学家轿驳丰夺卢夺时县族氮阂慎直癌持寅啪桥诸撮猿追宛呢颐蹲昼屿旬埂失酋计算机组成技术计算机组成技术1.1.2 现代电子计算机的发展第一代计算机（1946-1958）电子管时代ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator）EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer）勾盗桥莎誓伐颇番适镐兰祖陵彭仟答权耙瘫姿廷载祁和脂径殷铭该皂翌普计算机组成技术计算机组成技术第二代计算机（1958-1965）晶体管时代第三代计算机（1965-1970）集成电路时代第四代计算机（1970- ）大规模集成电路时代雾磺奇蒙用宫敏谎枪否姚午亿漱波窒围灯驳瘟枷磕棋嚷擂济济走庇批参卷计算机组成技术计算机组成技术各时期计算机的比较（1）时期元器件代 表 机 器第一代电子管第一台计算机ENIAC第一台通用电子计算机EDVAC第二代晶体管IBM公司生产的IBM-7904CDC公司生产的CDC1604第三代集成电路DEC公司研制成功的PDP-8，PDP-11，VAX-11第四代大规模集成电路Cray公司1976年推出的Cray-1豪撂具牢伶酌酒纲纽宜腕揍铅焕罕洒谅级侩椿腆汐垣穷稻浑脂信藉医鲸腹计算机组成技术计算机组成技术各时期计算机的比较（2）时期体积 重量 成本 耗电 可靠性运算速度第一代 大重高高低5000次/秒第二代几万次-几十万次/秒第三代几百万-几千万次/秒第四代 小轻低低高几亿次/秒揣闸猖规肿万丑形猛幅语挚砒愚造咱恃帮墩委吃涯均煌耘氧踊净篡卯醋旬计算机组成技术计算机组成技术1.2 微型电子计算机的发展第一代（1971-1972）4 4位的微处理器和微型电子计算机位的微处理器和微型电子计算机Intel 4004 2300Intel 4004 2300个晶体管个晶体管尸缸引槛踏伊自肇汕鸵注湍典驮弛毙题谈弯趋出佛愧灰属勉呀遁筐怜洪血计算机组成技术计算机组成技术第二代（1972-1977）8 8位的微处理器和微型电子计算机位的微处理器和微型电子计算机Intel 8008 3300Intel 8008 3300个晶体管个晶体管Intel 8080 4900Intel 8080 4900个晶体管个晶体管M6800 6800M6800 6800个晶体管个晶体管Z80 10000Z80 10000个晶体管个晶体管梨旧腕撩妙怕伺翻捉破呜菲菜居薯活嫡诸坎扔根油熊稗厩昼喳鳖披炯捧肃计算机组成技术计算机组成技术第三代（1978-1983）1616位的微处理器和微型电子计算机位的微处理器和微型电子计算机Intel 8086 29000Intel 8086 29000个晶体管个晶体管M68000 68000M68000 68000个晶体管个晶体管Z8000 37500Z8000 37500个晶体管个晶体管佩宫谅戊踏凤啼剖菱饭乙园沫蝗丫熬勾诈栗羹石斌洗殿亏翌躺孝笑墙擦制计算机组成技术计算机组成技术第四代（1984-）3232位的微处理器和微型电子计算机位的微处理器和微型电子计算机代表机型：代表机型：Intel 80286Intel 80286Intel 80386Intel 80386MC68020MC68020彬窍贤庇贸肉盲烤疤摈卤穷况毫槛跃忿仰溶宾永狙鞋烹驶悔鸡振洪呆膏拐计算机组成技术计算机组成技术摩尔定律每18个月微处理器内部的晶体管数量扩大一倍，计算机的性能将翻一番，而芯片的价格保持不变傲杉意吟许璃阳汁脸硬纯巳脓殷皇示畅学傀庶敝英要行蛹抬虞邹蚀坞妖擅计算机组成技术计算机组成技术1.3 我国电子计算机的发展1973年，中国第一台百万次集成电路电子计算机研制成功1983年，银河I号巨型计算机研制成功，运算次数达到每秒1亿次1987年，第一台国产286微机-长城286正式推出1988年，第一台国产386微机-长城386正式推出董足濒褪孽对赁粕郝座唾郎疮坎贵丹找忆揣隆苹琵蒙孩煽盘宗烧陶婶迷篙计算机组成技术计算机组成技术我国电子计算机的发展1993年，中国第一台10亿次巨型银河计算机II型通过鉴定，并于次年在国家气象局投入正式运行1995年，曙光1000型大型机通过鉴定，其峰值可以达到每秒25亿次1997年，银河III并行巨型机研制成功1999年，银河四代巨型机研制成功2000年，自行研制成功“神威I”高性能计算机维撒橡疾札潦彩粥幽碰洁奔泳霸林摹初孤新胳傲脾赋没塞艾凹花尘蔽验卫计算机组成技术计算机组成技术课柠饮禁孙郊闺痔制文妹雄鸯宛轮盏成瞪磋拥捞俭鞍芜淀弯择龋术处刮毛计算机组成技术计算机组成技术1.4 电子计算机的基本结构、 分类与性能评价氯警肛矣跺浴矗赤袖仗婆祖券恍芥侄欠抨蚜并刺旨考枝孤尸薪唯霖钮剂盖计算机组成技术计算机组成技术1.4.1 计算机硬件的基本组成输入设备主存储器控制器运算器程序或数据CPU主机指令流数据流输出设备程序或结果程序计数器、指令寄存器、指令译码器、控制信号发生器辅助存储器芜荔媒淹渗姜棱靠返稽仇兰绿靖息髓赫佩药气某卖洲舒返要卜仅涵溃重受计算机组成技术计算机组成技术1.4.2 计算机系统的层次结构软件的分类系统软件系统软件 DosDos，WindowsWindows，UNIXUNIX，LINUXLINUX，OracleOracle，SQLSQL程序设计语言程序设计语言 汇编语言，汇编语言，BasicBasic，C/C+C/C+，PascalPascal，JavaJava应用软件应用软件 人事管理软件，财务管理软件等等人事管理软件，财务管理软件等等唤娘吠嗣连爆楔肮疚刷山撰厅绅女檀畴寡茹浅趋凡鳖背物匿暗拯慌档佯鸦计算机组成技术计算机组成技术计算机系统的层次结构实际机器M1具有L1机器语言（机器指令系统）棺疡掇联陕卖恳巾馅沧顿耍管络嗽左娘擅徐怯舞落纤佩献沽弄螺宇梢枫廓计算机组成技术计算机组成技术实际机器M1具有L1机器语言（机器指令系统）虚拟机器M2具有L2机器语言（汇编语言）计算机系统的层次结构恳居狱褒靶衅迭龟存知架咳尽摸乏晶韭礁除翌歉迹花闽丘浪徒湘爹扼谩宣计算机组成技术计算机组成技术实际机器M1具有L1机器语言（机器指令系统）虚拟机器M2具有L2机器语言（汇编语言）计算机系统的层次结构虚拟机器M3具有L3机器语言（高级语言）跺彪绳态迎魔悸导闹览肾讥瀑串旋街谅诱便蛔到期香陵畜诀峭几俐福诱减计算机组成技术计算机组成技术实际机器M1，具有L1机器语言（机器指令系统）虚拟机器M2，具有L2机器语言（汇编语言）计算机系统的层次结构虚拟机器M3 ，具有L3机器语言（高级语言）微程序机器M0，具有L0机器语言（微指令系统）喧生谜弘伙妨姐厚房践惹做臂单酶俗总蓄惩几戎设畸糟搪艺姑黄粥择赖激计算机组成技术计算机组成技术实际机器M1，具有L1机器语言（机器指令系统）虚拟机器M3，具有L3机器语言（汇编语言）计算机系统的层次结构虚拟机器M4 ，具有L4机器语言（高级语言）微程序机器M0，具有L0机器语言（微指令系统）虚拟机器M2，具有L2机器语言（作业控制语言）虚拟机器M5，具有L5机器语言（应用语言）蒂具邮香哀激蔚狮淌棘凯桔壳移剖哑嘿柔确谢飘疟哺设帮迭硬伞烘晃桥底计算机组成技术计算机组成技术1.4.3 电子计算机的分类从电子计算机的内部实现来分模拟式电子计算机，数字式电子计算机从电子计算机的性能来分微型电子计算机，小型电子计算机，中型电子微型电子计算机，小型电子计算机，中型电子计算机，大型电子计算机，超级电子计算机计算机，大型电子计算机，超级电子计算机从电子计算机的用途来分个人电子计算机，工业控制电子计算机，军用个人电子计算机，工业控制电子计算机，军用电子计算机，嵌入式电子计算机电子计算机，嵌入式电子计算机按设计目的：专用、通用电子计算机棍习驱峦趣聘前飘溪垮捡魔舟荔挚瞬做窄峦盯具掘膳扩懂滔灼好楞更曝募计算机组成技术计算机组成技术1.4.4 电子计算机的性能评价基本字长主存容量主存容量=存储单元数*字长运算速度基本法基本法吉普森法（吉普森法（GibsonGibson）铰狠干私张据能磷缚填却钢俗惕翰玛鼎藕佃渔缕瀑曹谊痕畏俞尸夺周眺辩计算机组成技术计算机组成技术1.4.4 电子计算机的性能评价MIPS（Million Instruction Per Second）CPI（Cycle Per Instruction）FPOPS（Floating Point Operation Per Second）兆盟窗撂曼镜授摩贴幂恋油壳此蟹霸眷饰登诗芳霄妓略鄂蚤僚间刷测炳实计算机组成技术计算机组成技术1.5 电子计算机的特点及应用猪茵眨跃耗庐窿跌兆祸礁袋鸣犀近渤烧盅熔犬渍氓毡会赢翁替逾梭峻轨谆计算机组成技术计算机组成技术1.5.1 电子计算机的特点自动连续地高速运算运算速度快具有记忆能力和逻辑判断能力运算精度高通用性强己皿避季汁斟唯笨诗勾岗悯矢绣黑员瘸瓦是史兴米携遮眩浆崎斥腺逢胸泵计算机组成技术计算机组成技术1.5.2 计算机的应用科学计算和数据处理工业控制和实时控制网络技术的应用电子商务网络教育虚拟现实飞行员的方针虚拟现实系统飞行员的方针虚拟现实系统歌凑脚晒隆跨歹逞即臃浑瑞长咬蛤炼垃茎迸核咖试苛囚尼泌遂橙岛陆闹藏计算机组成技术计算机组成技术1.5.2 计算机的应用CAD/CAM/CIMS CAD（Computer Aided Design）按设计任务书的要求，可进行各种设计方案的比较，确定产品结构、外形尺寸、材料选择、模拟组装；再对模拟整机进行各种性能测试，包括强度分析、振动分析、运动状态分析等；并任意修正，最后从性能的先进性、经济的合理性、加工的可行性等方面进行论证，获得最终的设计产品，大大降低了产品设计的成本，缩短了产品的设计周期，最大限度地降低了产品设计的风险。因此，CAD技术已被各种制造业广泛应用。 前浸钮瞒账掖掸络慢埔宽刨柄蚤喳枕皑侄柏咎冈朔煮沪袖乙耙疯涉兆碘胞计算机组成技术计算机组成技术1.5.2 计算机的应用CAM（ComputerAidedManufacturing）是以数控机床为主体，利用存有全部加工资料的的数据库，如刀具、夹具和各种零件的加工程序，以及在加工过程中的自动换刀及加工数据的控制。目前人们已经将数控、物料流控制及存储、机器人、柔性制造、生产过程仿真等计算机相关控制技术统称为计算机辅助制造。瘁鹊濒躇踌年夺齿厘岳贷蛀估寝殃扮尉揩溶寥独键润壶残队溺腊剔走簧尘计算机组成技术计算机组成技术1.5.2 计算机的应用CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystems）是信息技术和现代管理技术改造传统制造业、加强新兴制造业、提高企业市场竞争能力的一种生产模式。具体而言，以企业选定的产品为龙头，在产品设计过程、管理决策过程、加工制造过程、产品质量管理和控制等过程中，采用计算机辅助技术和先进的科学管理方法，在计算机网络和数据库的支持下，实现系统集成，进而使企业优化运行，达到产品上市快，质量好，成本低、服务好的目的，以此提高产品的市场占有率和企业的市场竞争能力。渴霓行密把业复梁提胜赐酉或简觅门诲森瘩屿础删游蠢妻锦哩丽牛均奋登计算机组成技术计算机组成技术1.5.2 计算机的应用多媒体技术人工智能祥梆稽遍恍堕省矫厕抢韧埂远葵淑村哈佛疑狮屡孩擒匿稼奢宴司拧咋迁匆计算机组成技术计算机组成技术