计算机组成原理-计算机系统概述

计算机发展历程

计算机硬件的发展

  • 第一代计算机(1946-1957):使用电子管
  • 第二代计算机(1958-1964):使用晶体管
  • 第三代计算机(1965-1971):使用较小规模的集成
  • 第四代计算机(1972-至今):使用较大规模的集成

晶体管之父:肖克利(1956年诺贝尔物理学奖得主)

1957年,”八叛徒”创立了仙童半导体
1959年,仙童半导体发明了“集成电路”
1968年,摩尔离开仙童,创立intel
1969年,仙童销售部负责人桑德斯离开仙童,创立AMD

已经经历了4代,计算机的速度越来越快,并且体积变得越来越小。
发展趋势:更微型多用途更巨型超高速

摩尔定律:集成电路上的晶体管数量每18月就会翻一番,所以每18月计算机的处理效率就会提高一倍。

计算机软件的发展

计算机软件技术的发展,促进计算机系统的发展。

计算机语言的发展经历了面向机器的机器语言和汇编语言、面向问题的高级语言。其中高级语言的发展真正促进了软件的发展,它经历了从科学计算和工程计算的 FORTRAN、结构化程序设计的 PASCAL到面向对象的C++和适应网络环境的Java。

同时,直接影响计算机系统性能提升的各种系统软件也有了长足的发展,特别是操作系统,如 Windows、UNIX、 Linux等。

计算机系统结构

计算机系统的组成

  1. 硬件系统和软件系统共同构成了一个完整的计算机系统。
  2. 软硬件在逻辑功能上是等价的。

计算机硬件

冯·诺依曼机基本思想

冯诺依曼体系

  1. 采用存储程序的工作方式。

    存储程序:指令以代码的形式事先输入到计算机的主存储器中,然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令,以后就按该程序的规定顺序执行其他指令,直至程序执行结束。即按地址访问并顺序执行指令。

    计算机按照此原理应具有5大功能:数据传送功能、数据存储功能、数据处理功能、操作控制功能、操作判断功能

  2. 计算机硬件系统由五大部件组成(存储器、运算器、控制器、输出设备、输入设备)。

  3. 指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访。

  4. 指令和数据用二进制表示。

  5. 指令由操作码地址码组成。

  6. 运算器为中心。

早期的冯·诺依曼机以运算器为中心,且是单处理机,最根本的特征是采用“存储程序”原理,基本工作方式是控制流驱动方式!

现代计算机的组织结构

现代计算机的组织结构

相比冯诺依曼体系,提高了数据运算效率。

计算机软件

计算机性能指标

传统冯诺依曼结构