計算機硬件及網(wǎng)絡(luò)計算機組成技術(shù)第1章

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1、,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授,1.,*,Click to edit Master title style,計算機組成原理,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,計算機組成原理,*,哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院 李東 教授,1.

2、,*,計算機組成原理,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,*,Welcome to the world of Computer Organization,計算機組成原理,李 東 博士,2024/11/30,教學(xué)目的,人生的價值在于創(chuàng)造！創(chuàng)造源于思考。,Were here to put a dent in the universe.Otherwise why else even be here?,提

3、升解決問題,(Problem Solving),的能力,計算思維,學(xué)而時習(xí)之，不亦悅乎。,Knowledge,is power.,學(xué)無止境。,Stay foolish,Stay hungry.,2024/11/30,計算思維,(Computational Thinking),指運用計算機科學(xué)的根底概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計及人類行為理解等涵蓋計算機科學(xué)之廣度的一系列思維活動。計算思維的核心是抽象(Abstraction)和自動化(Automation)。,其中“抽象是指用符號例如數(shù)字來表示客觀事物，“自動化是指讓計算機解決問題而無需人的干預(yù)。,周以真教授，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué),2024/11/3

4、0,成 績 評 定,百分制，其中：,1.,作業(yè)成績：,5,分。,2.,課堂表現(xiàn)：,5,分,。,3.,實驗成績：,20,分。,4.,期末考試：,70,分。,2024/11/30,作 業(yè) 要 求,1.共布置作業(yè)5次。,2.作業(yè)要寫在作業(yè)本上。畫圖用格尺。,3.作業(yè)由課代表收齊后，上交助教老師。,4.不及時交作業(yè)者，視為“曠交作業(yè),5.曠交作業(yè)3次或更多，取消期末考試資格。,2024/11/30,上 課 要 求,1.遵守課堂紀(jì)律，按時上課。,2.積極參與課堂討論，提出或答復(fù)以下問題。,參與表現(xiàn)記為平時成績，占總成績的5%。,每提出或答復(fù)一個問題，加1分。最高5分。,3.請假需出示由輔導(dǎo)員簽字的假條。

5、,2024/11/30,2005/09/,教材及參考書,教 材：計算機組成技術(shù)教程，李 東 等編著，,電子工業(yè)出版社，2021.10,參考書：計算機組織與結(jié)構(gòu)性能設(shè)計影印版,W.Stallings,高等教育出版社,其他關(guān)于“計算機組成的書籍,計算機組成技術(shù),第1章 緒 論,第2章 電子計算機的根本結(jié)構(gòu),第3章 電子計算機中信息的表示與運算,第4章 處理器,第5章 總線技術(shù),第6章 存儲系統(tǒng),第7章 8086/8088匯編語言程序設(shè)計,第8章 輸入/輸出接口與中斷系統(tǒng),第9章 計算機外部設(shè)備,2024/11/30,第,1,章 緒論,1.1 電子計算機的產(chǎn)生與開展,1.2 微處理器與微型計算機的產(chǎn)

6、生與開展,1.3 中國電子計算機事業(yè)的開展歷程,1.4 電子計算機的應(yīng)用,2024/11/30,作業(yè)：,P12,，,8,，,10,，,13,，,18,。,1.1電子計算機的產(chǎn)生與開展,計算工具擴展并延伸了人腦的功能,手動計算工具：算盤,機械式計算工具：手搖臺式計算機,1642年，法數(shù)學(xué)家Pascal 始創(chuàng),1673年，德數(shù)學(xué)家Leibnitz 改進(jìn),1812年，英數(shù)學(xué)家Babbage 差分機,機電式計算工具：,1944,年,IBM,公司,MARK I(,電動、齒輪、繼電器構(gòu)成,),2024/11/30,第一代計算機：電子管計算機,第二代計算機：晶體管計算機,第三代計算機：集成電路計算機,第四代

7、計算機：大規(guī)模集成電路計算機,現(xiàn)代電子計算機的開展,2024/11/30,圖靈Turing,馮諾依曼,John Von Neuman,兩位杰出的計算機科學(xué)家,2024/11/30,圖靈獎A.M.Turing Award,由美國計算機協(xié)會ACM于1966年設(shè)立，專門獎勵那些對計算機事業(yè)做出重要奉獻(xiàn)的個人。其名稱取自計算機科學(xué)的先驅(qū)、英國科學(xué)家阿蘭麥席森圖靈。,圖靈獎對獲獎條件要求極高，評獎程序極嚴(yán)，一般每年只獎勵一名計算機科學(xué)家，只有極少數(shù)年度有兩名合作者或在同一方向做出奉獻(xiàn)的科學(xué)家共享此獎。因此它是計算機界最負(fù)盛名、最崇高的一個獎項，有“計算機界的諾貝爾獎之稱。,2024/11/30,圖靈獎A

8、.M.Turing Award,2021年3月16日，ACM將2021年度的圖靈獎授予加州大學(xué)洛杉磯分校的 Judea Pearl教授。以獎勵他在人工智能領(lǐng)域的根底性奉獻(xiàn)，提出概率和因果性推理演算法，徹底改變了人工智能最初基于規(guī)那么和邏輯的方向。,2021年圖靈獎授予了Leslie Valiant，以表彰他對計算理論的變革性的奉獻(xiàn),2021年圖靈獎授予了Charles Thacker，以表彰他對第一臺現(xiàn)代個人計算機Xerox PARC Alto的先驅(qū)性設(shè)計與實現(xiàn)。,2024/11/30,現(xiàn)代電子計算機的開展,第一代計算機1946-1958電子管時代,ENIACElectronic Numeri

9、cal Integrator and Calculator,EDVACElectronic Discrete Variable Automatic Computer,運算速度：每秒幾千次。,1954年第1個高級程序設(shè)計語言Fortran問世,其設(shè)計者John Backus榮獲1977年度圖靈獎,2024/11/30,世界上第一臺電子計算機,ENIAC(1946),2024/11/30,第二代計算機1958-1965晶體管時代,計算機的應(yīng)用從科學(xué)計算，擴展到：數(shù)據(jù)處理和過程控制。,計算機的運算速度到達(dá)：幾萬到幾十萬次每秒。,高級程序設(shè)計語言Algol 60問世。,設(shè)計者Peter Naur 榮獲

10、2005年度的“圖靈獎。,現(xiàn)代電子計算機的開展,2024/11/30,第三代計算機1965-1970集成電路時代,集成電路(Integrated Circuits,IC)代替分立元件。,計算機的運算速度最高可達(dá)：幾千萬次每秒,操作系統(tǒng)(Operating System,OS)日益成熟。,半導(dǎo)體存儲器 開始替代 磁芯存儲器。,IBM System 360 系列機問世。DEC公司推出小型計算機 PDP-8，一舉成名。,現(xiàn)代電子計算機的開展,2024/11/30,第三代計算機1965-1970的大事記,超級計算機CDC6600、6700問世，它的設(shè)計者西蒙克雷(Seymour Cray)被譽為超級計

11、算機之父。,伊凡蘇澤蘭(Ivan Sutherland)實現(xiàn)了“三維交互繪圖系統(tǒng)，推動了圖形用戶界面GUI(Graphical User Interface)的開展，被譽為計算機圖形學(xué)之父,榮獲2005年度的“圖靈獎。,現(xiàn)代電子計算機的開展,2024/11/30,第四代計算機1970-大規(guī)模集成電路時代,現(xiàn)代計算機技術(shù)根本成熟，并行計算機得到廣泛的重視。,基于向量并行處理技術(shù)的Cray-1是人類首次獲得每秒1億次的運算速度。,微處理器和微型計算機問世。,現(xiàn)代電子計算機的開展,2024/11/30,第五代計算機？,現(xiàn)代電子計算機的開展,2024/11/30,第五代計算機,1998年IBM公司研制

12、的“深藍(lán)(Deep Blue)戰(zhàn)勝了國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫。但是“深藍(lán)的智能仍然是有限的，它的勝利主要得益于計算機處理能力的提高。,IBM公司研制“深藍(lán)的團(tuán)隊是由出生于中國臺灣省的許峰雄博士領(lǐng)導(dǎo)的，許博士也因此被譽為“深藍(lán)之父。,2024/11/30,2005/09/,最快的超級計算機截止到 2003.06,1,.,NEC:Earth Simulator,5 120,個,CPU,最大平均速度,35.86,TF(10,12,),2005/09/,Earth Simulator,2005/09/,Earth Simulator,第五代計算機,2021年2月16日，IBM公司推出的人工智能計算機

13、“華生(Watson)在美國著名的益智節(jié)目“Jeopardy(危險邊緣)！中，戰(zhàn)勝了兩位前冠軍參賽者，以絕對優(yōu)勢贏得了歷史上第一次人機智力問答比賽的勝利，這標(biāo)志著智能計算機到達(dá)了一個新的水平。,在長達(dá)4年的研發(fā)過程中，共有來至IBM美國研究院、中國研究院、日本研究院、以色列研究院的30位研究員參與了“華生的研發(fā)。,2024/11/30,第五代計算機,在第五代計算機的研究中，中國也應(yīng)該占有一席之地，有志于計算機事業(yè)的中國青年，應(yīng)該積極投身到這一國際矚目的研究領(lǐng)域中去。,2024/11/30,1.2 微處理器與微型電子計算機的產(chǎn)生與開展,第一代19711972,4位的微處理器和微型電子計算機,開山

14、之作：Intel 4004,通用微處理器：Intel 4040,2024/11/30,第二代19721977,8位的微處理器和微型電子計算機,代表機型：,Intel 8008，8080,Motorola M6800，6809,Zilog Z80,1.2 微處理器與微型電子計算機的產(chǎn)生與開展,2024/11/30,第三代19781983,16位的微處理器和微型電子計算機,代表機型：,Intel 8086,80286,Motorola MC 68000,68010,Zilog Z8000,1.2 微處理器與微型電子計算機的產(chǎn)生與開展,2024/11/30,第四代1984 ,32位的微處理器和微型電

15、子計算機,代表機型：,Motorola MC68020,Intel 80386,486,Pentium X,IBM PowerPC,1.2 微處理器與微型電子計算機的產(chǎn)生與開展,2024/11/30,第五代1992 ,64位的微處理器和微型電子計算機,代表機型：,DEC Alpha 2106421364,Intel 和HP：IA-64體系結(jié)構(gòu)的安騰(Itanium)1、2、3,IBM PowerPC 620，Power 6。,1.2 微處理器與微型電子計算機的產(chǎn)生與開展,2024/11/30,摩爾定律,Moores Law,每,18,個月微處理器內(nèi)部的晶體管數(shù)量擴大一倍，計算機的性能將翻一番，

16、而芯片的價格保持不變。,1.2 微處理器與微型電子計算機的產(chǎn)生與開展,2024/11/30,多核處理器眾核處理器,用并行處理的思路，來延續(xù)摩爾定律的神話。,1.2 微處理器與微型電子計算機的產(chǎn)生與開展,2024/11/30,1.3 中國電子計算機事業(yè)的開展歷程,1956年國務(wù)院制定“12年科技開展規(guī)劃,成立以華羅庚為主任的“計算技術(shù)研究所籌備委員會，開展國產(chǎn)103機和104機的研制。這兩臺機器都屬于電子管計算機即第一代計算機，其中103機是仿制前蘇聯(lián)的M3小型數(shù)字電子計算機。,103機于1958年8月1日仿制成功，結(jié)束了我國沒有電子計算機的歷史。,2024/11/30,1.3 中國電子計算機事業(yè)的開展歷程,1956年，哈工大、清華大學(xué)創(chuàng)立“計算機專業(yè),哈工大的吳忠明和李仲榮于1957年研制出國產(chǎn)第一臺結(jié)構(gòu)模擬電子計算機，于1958年研制成功一臺“下棋專用的數(shù)字式電子計算機。,1960年4月，夏培肅教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組研制出我國第一臺自行設(shè)計電子計算機107機，這是一臺小型通用計算機。,2024/11/30,1.3 中國電子計算機事業(yè)的開展歷程,哈爾濱軍事工程學(xué)院海軍系慈云桂主持設(shè)計并研制