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第1章计算机基础知识





§1 .1 计算机的产生与发展
计算机的产生和发展
计算机:能存储程序和由程序自动控制执行的电子设备。
第一台计算机:1946年,在美国诞生(ENIAC);运行速度 5000次/秒
计算机发展的四个阶段:
(1)第一代计算机(1946~1958)采用电子管作为基本元件,主存储器采用***延迟浦线。主存容量小、速度慢、体积大、功耗大、成本高。
(2)第二代计算机(1959~1964)采用晶体管作为基本元件,主存储器采用磁芯存储器。主存容量加大、运算速度加快、减小了体积、功耗及成本,提高了计算机的可靠性。
(3)第三代计算机(1965~1971)采用中、小规模集成电路。其功能进一步增强,体积功耗进一步降低。
(4)第四代计算机(1971 ~ )采用大规模、超大规模集成电路。主存采用半导体存储器。容量大大增加,外存主要有磁盘、光盘,运算速度可达几亿次/秒,计算机发展为标准化、模块化、系列化、多元化的。
§1 .1计算机的产生与发展
运算速度快
计算精度高
存储量大
具有逻辑判断能力
运行自动化
可靠性高、通用性强
计算机的特点
主要向两个极端发展:
微小、巨大
大型主机
小型计算机
个人计算机(微机)
工作站
巨型计算机
服务器
计算机的分类
光子计算机
量子计算机
生物计算机
未来计算机探索
计算机工作原理
是
否
开始
取指令
分析指令
是结束指令?
结束
执行指令
指令的执行:执行程序(由指令组成,为解决某特定问题而设计的一系列指令)
指令:规定了计算机完成某项任务时执行的一步基本操作。
指令系统:计算机全部指令集合;不同机器的指令系统不同。
指令的组成(二进制代码):
操作码:指明计算机应执行什么操作
地址码( 操作数):指明参与操作的数所存放的存储器地址
程序:由指令组成,
为解决某特定问题而设计的一系列指令。
§1 . 2 计算机系统组成结构
§1 . 2 计算机系统组成结构
计算机体系结构
(冯·诺依曼结构)
计算机至少由五部分组成
运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
指令和数据均以二进制方式存放在同一个存储器中
输入设备
存储器
输出设备
运算器
控制器
控制流
数据流
§1 . 3 微型计算机系统
总线各部件(CPU、内存、I/O等)接口间的信息通道。
数据总线:传送程序或数据,其宽度(传输线根数)反映一次接收
(DB) 数据的能力。
地址总线:传送内存地址,反映系统最大的内存容量。
(AB单向) 最大寻址计算方法:2地址总线根数
控制总线:传送各种控制信息、保证计算机系统的各个部件正确
(CB) 有序地执行程序
微机系统结构
如:8088CPU, 20根地址线:220=1MB
I/O 接口
微型计算机的硬件系统
系统主板:主要由系统的基本部件及连接各个部件的
总线组成。
微处理器:含有两个基本部件(运算器、控制器)
主要指标
字长:反映CPU处理数据的能力(越长能力越强)
主频:决定CPU处理数据的速度
Intel PⅣ :字长32位,
§1 . 3 微型计算机系统
§1 . 3 微型计算机系统
内存:主存 CPU可以直接访问的存储器;存储单元是基本的
存储单位(字节);存储单元的编号称为存储地址。
指标:
内存容量、可靠性、性能价格比、存取时间
分类:只读存储器(ROM) 断电后,ROM中的信息不丢失。
普通ROM、 PROM、EPROM、EEPROM、Flash ROM闪存
随机存储器(RAM) 断电后,RAM中的信息丢失。
SRAM(静态, 不需刷新; 快; 贵; 常用于高速缓存)
DRAM(动态, 需刷新; 慢; 便宜)
高速缓存(Cache):解决CPU的处理速度和内存读写速度
不匹配的矛盾。
一级缓存:直接设计在CPU芯片内部,容量较小.
二级缓存:独立于CPU的SRAM芯片,速度稍慢, 容量大。
§1 . 3 微型计算机系统
软磁盘存储器:
: 2 面×80 磁道×18扇区× 512B=
:2 面×80 磁道×15扇区× 512B=
使用软盘驱动器对软盘进行读、写
软盘切记:压、弯、照射、磁场、手模。驱动器指示灯
写保护口
磁头读写槽
磁盘标签
驱动器轴孔
索引孔
扇区
磁道
0 磁道
79 磁道
外部存储器:软盘、硬盘、光盘、 U盘(闪盘)、移动硬盘
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