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计算机组成原理

一, 计算机系统概述

(一) 计算机发展历程

第一台电子计算机ENIAC 诞生于1946年美国宾夕法尼亚大学.ENIAC 用了18000电子管,1500继电器,重30吨,占地170m 2,耗电140kw,每秒计算5000次加法.冯•诺依曼(VanNeumann)首次提出存储程序概念,将数据和程序一起放在存储器,使编程更加方便.50年来,虽然对冯•诺依曼机进行很多改革,但结构变化不大,仍称冯•诺依曼机.

一般把计算机的发展分为五个阶段:

发展阶段时间硬件技术速度/(次/秒) 第一代 1946-1957 电子管计算机时代 40 000 第二代 1958-1964 晶体管计算机时代 200 000 第三代 1965-1971 中小规模集成电路计算机时代 1 000 000 第四代 1972-1977 大规模集成电路计算机时代 10 000 000 第五代

1978-现在

超大规模集成电路计算机时代

100 000 000

ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)电子数字积分机和计算机 EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)电子离散变量计算机

组成原理是讲硬件结构的系统结构是讲结构设计的

摩尔定律微芯片上的集成管数目每3年翻两番.处理器的处理速度每18个月增长一倍. 每代芯片的成本大约为前一代芯片成本的两倍新摩尔定律全球入网量每6个月翻一番.

数学家冯·诺依曼(von Neumann)在研究EDVAC 机时提出了“储存程序”的概念.以此为基础的各类计算机通称为冯·诺依曼机.它有如下特点:

①计算机由运算器,控制器,存储器,输入和输出五部分组成 ②指令和数据以同等的地位存放于存储器内,并可按地址寻访 ③指令和数据均用二进制数表示

④指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置 ⑤指令在存储器内按顺序存放

⑥机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成

图中各部件的功能

·运算器用来完成算术运算和逻辑运算并将的中间结果暂存在运算器内

·存储器用来存放数据和程序

·控制器用来控制,指挥程序和数据的输入,运行以及处理运行结果

·输入设备用来将人们熟悉的信息转换为机器识别的信息

·输出设备将机器运算结果转为人熟悉的信息形式

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