计算机组成原理第一章概述

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年代 1946 ~1957 1958 ~1964 1965 ~1972 1973 ~
逻辑 电子管
元件 (真空管
Vacuum tube)
晶体管 集成电路 (超)大规模集 (transistor) (IC)1958 成电路(V)LSI 1947年由 年由德州 贝尔实验 仪器公司 室研制 Jack Kilby
五、非冯.诺依曼模型
和许多 研究领域都属于非冯.诺依曼模型的范畴, 包括神经网络、基因算法、量子计算并行计算机等。
本章主要内容
• 计算机发展概况
2、 冯. 诺依曼体系结构(Von Neumann architecture)
前四代计算机系统结构仍遵循冯.诺依曼提出的 “存储程序”结构原理,其要点为:
(1)数据和指令用二进制代码表示,且二者以同 等地位存放于存储器内,并可按地址访问;
(2)机器以运算器为中心,输入设备与存储器间 的数据传送通过运算器完成;
• 课程设计 二周(课程结束后)
• 考试 闭卷,卷面成绩(70分)+实验成绩(10分)+ 平时成绩(20分)
本章主要内容
• 计算机发展概况
• 计算机分类及应用 • 计算机硬件 • 计算机软件 • 计算机系统的层次结构
1.1 计算机发展概况
一、计算工具的发展
1、算盘(abacus): 公元前500年,古巴 比伦
Rock定律(Intel 公司早期投资人Arthur Rock):制造半导体集成电路所需主要设备的 成本每4年翻一番。
四、冯.诺依曼型计算机
1、产生背景
1946年,ENIAC的顾问,美籍匈牙利数学家冯.诺依曼Байду номын сангаас(John Von Neumann)等三人共同发表题为“电子计算机装 置逻辑结构初探”的论文,提出一个完整的现代计算机雏形。
研制,亦称 微芯片 microchip
存储 磁鼓
磁芯
元件
磁芯及集 (超)大规模集 成电路 成电路
第五代计算机系统(FGCS-Fifth Generation Computer System)
• 能识别自然语言的计算机 • 高速超导计算机 • 激光计算机 • 分子计算机 • 量子计算机 • DNA计算机 • 神经元计算机 • 生物计算机 未来趋势: 芯片级节能技术、基础架构级节能技术、系统级节能技术……
1.1 计算机发展概况
一、计算工具的发展
5、第一台电子数字计算机 (ENIAC--Electronic Numerical Integrator And Computer) :美国 Pennsyivania大学,1946年2月,John Mauchly 和 J.Presper Eckert.
代别 第一代 第二代 第三代 第四代
(3) 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;
(4) 采用“存储程序”工作方式 *事先编制由指令组成的程序; *指令在存储器中按顺寻存放.通常,指令是顺序执行 的,在特定条件下,可根据运算结果或设定的条件改变执 行顺序; *计算机在运行时将自动地、连续地从存储器中依 次取出指令加以执行. (5) 由运算器、存储器、控制器、输入设备及输出 设备等五大部件,构成计算机硬件系统.
《计算机组成原理》课程说明
一、课程性质
计算机专业核心必修课,在计 算机科学中处于承上启下的重要地 位,具有内容多、难度大的特点, 被 设置为考研课程(45分)。
二、 学习目的
本课程通过详细介绍计算机五大硬件 的组成与工作原理,使学生全面系统地掌 握现代计算机的组成方式、工作方式和控 制方式,并进一步建立整机系统的概念。 同时,还要培养学生具有一定的计算机硬 件系统的分析与设计能力。
五、参考资料与习题册
• 徐爱萍编著.计算机组成原理习题与解析. 北京:清华大学出版社
• 唐朔飞编著.计算机组成原理—学习指导与 习题解答.北京:高等教育出版社
• 蒋本珊编著.计算机组成原理学习指导与习 题解析.北京:清华大学出版社
六、其它
• 授课时间 1-14周(周二1-2节、周四5-6节)
• 实验 四次,十六学时
2、计算尺
1.1 计算机发展概况
一、计算工具的发展
3、机械计算 器:1642年,法国数 学家Blaise Pascal(1623-1662), 进行带进位的加法 和减法
4、差分机 (Difference Engine) 和分析机(Analytical Engine):1823年,英 国数学家Charles Babbage(1791-1871), 提出程序控制的思 想
•John L.Hennessy,David A.Patterson.Computer Organization and Design:The Hardware/Software Interface (3rd Edition) Morgan Kaufmann Publishers inc. USA.
三、摩尔定律(Moore‘s Law)
1965年,Intel公司奠基人之一摩尔 (Gordon Moore)预言:当价格不变时,硅芯 片上晶体管数目将会每18个月翻一番,性能也 将提升一倍。例如:1971年的Intel 4004芯片 有2300个晶体管,现在片内可以集成几亿个 晶体管。
制约:物理和财务上的限制。
三、课程主要内容
1. 概述
2. 运算方法和运算器
3. 存储系统 4. 指令系统 5. 中央处理器 6. 总线 7. 输入输出系统
四、前修课程与后续课程
• 前修课
模拟电子技术基础,数字电子技术, 汇编语言程序设计
• 后续课
计算机系统结构,接口技术, 计算机 网络
五、参考资料与习题册
•王城.计算机组成与设计[M].北京:清华 大学出版社
• 王爱英.计算机组成与结构[M](第4版). 北京:清华大学出版社
• 唐朔飞.计算机组成原理[M].(第2版)北 京:高等教育出版社
• 蒋本珊.计算机组成原理[M].北京:清 华大学出版社
五、参考资料与习题册
•William Stallings.Computer Organization and Architecture (7th Edition)Prentice Hall Inc.USA.
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