计算机组成原理 第一章 计算机系统概论汇总.ppt

概述 计算机组成原理：主要指计算机硬件的实现方法及工作原理 从三方面掌握本课程内容: 硬件结构: 从物理上 逻辑上掌握计算机各部件的构成和作用 实现方式: 硬件连接方式和内部处理方式(如控制器和运算器的实现方式) 工作原理: 计算机内部各部件工作过程 本课程的重要地位 计算机组成原理是计算机相关专业的核心专业课程，对后续课程(计算机网络，单片机，嵌入式)的学习十分重要，也是考研专业课。 通过本课程的学习主要掌握: 单处理机系统的组成及工作原理，分析说明计算机由哪些功能部件组成，结构，功能，以及他们如何完成各自分配的任务。 学习难点：内容多，结果复杂，数字逻辑是基础 学习方法：分析结构，弄清原理，多做练习 主要内容 计算机系统概述 运算方法和运算器(数据的表示，编码。包括数值，非数值数据，整数，小数，汉字，校验码。 定点运算，浮点运算，逻辑运算） 存储器系统(存储器芯片的结构和功能，存储器的组成与连接，高速存储器，Cache) 指令系统(指令格式，寻址方式，典型指令) CPU(组成和工作原理，控制器的实现) 总线系统(总线的作用，分类，控制和通信) 输入输出系统(控制方式) 第一台von Neumann系统结构的计算机 IBM/360 集成电路 计算机小型化 超级计算机 IBM Roaddrunner(走鹊) IBM为美国能源部所属的国家核能安全管理部（National Nuclear Security Administration，NNSA）建立的超级电脑 129600个计算核心，最大平均速度1105000GFLOPS Cray XT5 Jaguar 美洲虎 美国Cray公司建造的一台超级电脑,位于橡树岭国家实验室造价一亿美金,整个系统的内存容量达到300TB，硬盘空间高达10PB 1PB=1024TB 1TB=1024GB 150152个计算核心，最大平均速度1059000GFLOPS IBM JUGENE-Blue Gene/P(尤金) 德国尤利希超级计算机中心所研制 ,294912个计算核心，最大平均速度 825500GFLOPS SGI Pleiades系统 美宇航局埃姆斯研究中心 51200个计算核心，最大平均速度 487005GFLOPS 天河2号 在德国举行的2015年国际超级计算机大会上发布全球超级计算机500强最新榜单，中国“天河二号”以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度第五次蝉联冠军 ,312万个计算核心, 1.404 PB内存，而外部存储器容量方面更是高达12.4PB. 天河二号逐步在生命科学、材料科学、大气科学、地球物理、宇宙、经济学，以及大型基因组组装、基因测序、污染治理等一系列事关国计民生的大科学、大工程中“大显身手” Intel 公司的典型微处理器产品 8080 8位 1974年 6000个晶体管 8086 16位 1979年 2.9 万个晶体管 80286 16位 1982年 13.4 万个晶体管 80386 32位 1985年 27.5 万个晶体管 80486 32位 1989年 120.0 万个晶体管 Pentium 64位（准） 1993年 310.0 万个晶体管 Pentium Pro 64位（准） 1995年 550.0 万个晶体管 Pentium Ⅱ 64位（准） 1997年 750.0 万个晶体管 Pentium Ⅲ 64位（准） 1999年 950.0 万个晶体管 Pentium Ⅳ 64位 2000年 4 200.0 万个晶体管 2007 年 芯片上可集成 3 亿 5 千万 个晶体管 2012年 芯片上可集成 8 亿 个晶体管 指令格式 操作码 地址码 假设8种指令 需要 二进制代码 加法 001 减法 010 乘法 011 除法 1