第1章信息技术概述 (2)PPT讲稿.ppt
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1、第第1章信息技术概述章信息技术概述(2)第1页,共77页,编辑于2022年,星期一 1969 1969年,日本商事公司委托英年,日本商事公司委托英特尔公司设计一种用于可编程计算特尔公司设计一种用于可编程计算器的芯片。日本人提出了六种极其器的芯片。日本人提出了六种极其复杂的芯片设计方案,它们对英特复杂的芯片设计方案,它们对英特尔公司来说都太复杂了。尔公司来说都太复杂了。第2页,共77页,编辑于2022年,星期一 “我凝视着我凝视着PDP-8PDP-8型计型计算机,凝视着商事公司的设算机,凝视着商事公司的设计方案。我纳闷,他们为什计方案。我纳闷,他们为什么要把这种计算器搞得这么么要把这种计算器搞得
2、这么复杂?复杂?”霍夫的灵感来了,他设计出世界上霍夫的灵感来了,他设计出世界上第一个第一个CPUCPUIntel 4004Intel 4004,从此就有,从此就有了了“微处理器微处理器”。第3页,共77页,编辑于2022年,星期一Intel 4004世上第一块微处理器第4页,共77页,编辑于2022年,星期一 但行业反应谨慎,一位顾客说但行业反应谨慎,一位顾客说IntelIntel胆大妄为,竟敢声称把一台计算胆大妄为,竟敢声称把一台计算机放进了一个芯片里。公司技术人员机放进了一个芯片里。公司技术人员给他作了演示,他才勉强同意这玩意给他作了演示,他才勉强同意这玩意儿也可以叫做计算机。但很多人依旧
3、儿也可以叫做计算机。但很多人依旧不能理解:不能理解:“如果坏了怎么办?如果坏了怎么办?”,“如何确保它在工作?如何确保它在工作?”。第5页,共77页,编辑于2022年,星期一 虽然准确地预言虽然准确地预言未来计算机的性能价未来计算机的性能价格比是困难的,但如格比是困难的,但如果打赌,它们将比现果打赌,它们将比现在好得多是一定会赢在好得多是一定会赢的。的。David A.PattersonDavid A.Patterson 第6页,共77页,编辑于2022年,星期一1.31.3 计算机的发展计算机的发展第7页,共77页,编辑于2022年,星期一vv1.3 计算机的发展计算机的发展1.3.1 电子
4、计算机的发展简史电子计算机的发展简史1.3.2 计算机系统组成计算机系统组成1.3.3 计算机的特点和分类计算机的特点和分类计算机计算机(电脑电脑)是一种能够是一种能够接收接收信息,并按照存储信息,并按照存储在其内部的程序(程序表达了某种规则)对输入在其内部的程序(程序表达了某种规则)对输入信息进行信息进行处理处理,并产生,并产生输出输出结果的高度自动化的结果的高度自动化的数字电子设备。数字电子设备。第8页,共77页,编辑于2022年,星期一补充补充:电子线路使用的基础元件的演变电子线路使用的基础元件的演变vv真空电子管真空电子管真空电子管真空电子管vv晶体管晶体管晶体管晶体管vv中小规模集成
5、电路中小规模集成电路中小规模集成电路中小规模集成电路vv大规模超大规模集成电路大规模超大规模集成电路大规模超大规模集成电路大规模超大规模集成电路第9页,共77页,编辑于2022年,星期一集成电路的规模集成电路的规模vv集成度集成度集成度集成度:单个集成电路所含电子元件的数目。:单个集成电路所含电子元件的数目。:单个集成电路所含电子元件的数目。:单个集成电路所含电子元件的数目。集成电路规模集成电路规模集成度(个电子元件)集成度(个电子元件)小规模集成电路(小规模集成电路(SSISSI)100100中规模集成电路(中规模集成电路(MSIMSI)10030001003000大规模集成电路(大规模集成
6、电路(LSILSI)300010300010万万超大规模集成电路(超大规模集成电路(VLSIVLSI)1010万万100100万万极大规模集成电路(极大规模集成电路(ULSIULSI)100100万万第10页,共77页,编辑于2022年,星期一集成电路的发展趋势集成电路的发展趋势vvMooreMoore定律定律单块集成电路的集成度平均每单块集成电路的集成度平均每18182424个月翻个月翻一番。一番。Gordon E.Moore,1965Gordon E.Moore,1965年年IntelIntel公司创始人公司创始人第11页,共77页,编辑于2022年,星期一 1 1、计算机的诞生与发展、计
7、算机的诞生与发展vv1937年年,英英国国数数学学家家图图灵灵提提出出计计算算机机的的数数学学模型(图灵机)。模型(图灵机)。vv1946年年,美美国国宾宾西西法法尼尼亚亚大大学学莫莫尔尔实实验验室室研研制出世界上制出世界上第一台计算机第一台计算机ENIAC。第12页,共77页,编辑于2022年,星期一世界上第一台计算机世界上第一台计算机ENIACvv1746817468个电子管,个电子管,vv6000060000个电阻,个电阻,vv1000010000个电容,个电容,vv60006000个开关,个开关,vv3030吨吨,占占地地160160平平方方米,耗资米,耗资4545万美元,万美元,vv
8、50005000次加法次加法/秒秒ENIACENIAC正在工作之中正在工作之中正在工作之中正在工作之中第13页,共77页,编辑于2022年,星期一ENIAC共有约共有约19,000个电子管个电子管第14页,共77页,编辑于2022年,星期一2 2、对计算机的诞生与发展有、对计算机的诞生与发展有重大贡献的两个人重大贡献的两个人vv阿伦阿伦.图灵图灵第一个计算机数学模型第一个计算机数学模型vv冯冯.诺依曼诺依曼5050多年来的计算机基本模型多年来的计算机基本模型第15页,共77页,编辑于2022年,星期一3 3、计算机的发展阶段、计算机的发展阶段 以计算机使用的基本电子元件作为划分依据,计算机的以
9、计算机使用的基本电子元件作为划分依据,计算机的以计算机使用的基本电子元件作为划分依据,计算机的以计算机使用的基本电子元件作为划分依据,计算机的发展经历了四个阶段。发展经历了四个阶段。发展经历了四个阶段。发展经历了四个阶段。电子管电子管电子管电子管晶体管晶体管晶体管晶体管中小规模集成电路芯片中小规模集成电路芯片中小规模集成电路芯片中小规模集成电路芯片大规模超大规模集成电路芯片大规模超大规模集成电路芯片大规模超大规模集成电路芯片大规模超大规模集成电路芯片第16页,共77页,编辑于2022年,星期一第第1 1 4 4代计算机比较代计算机比较代代 别别年代年代使用的主要元器件使用的主要元器件配置的软件
10、配置的软件主要应用主要应用第第1 1代代19401940年年代代中中期期19195050年年代末期代末期CPUCPU:电电子管子管内存:磁鼓内存:磁鼓 使使用用机机器器语语言言和和汇汇编编语语言言编编写程序写程序科科学学计计算算和和工工程程计算计算第第2 2代代19501950年年代代中中后后期期19196060年代中期年代中期CPUCPU:晶体管:晶体管内存:磁芯内存:磁芯 使使用用FORTRANFORTRAN等等高高级级程程序序设设计计语言语言开开始始广广泛泛应应用用于于数据处理领域数据处理领域第第3 3代代19601960年年代代中中期期19197070年年代初期代初期CPUCPU:SS
11、ISSI,MSIMSI内存:内存:SSISSI,MSIMSI半半导体存储器导体存储器 操操作作系系统统,数数据据库库管管理理系系统统等开始使用等开始使用在在科科学学计计算算、数数据据处处理理、工工业业控控制制等等领领域域得得到到广广泛应用泛应用第第4 4代代19701970年年代代中中期以来期以来CPUCPU:LSILSI、VLSIVLSI内存:内存:LSILSI、VLSIVLSI的半导体存储器的半导体存储器 软软件件工工程程、分分布布式式计计算算、网网络络软软件件等等开开始始广泛使用广泛使用深深入入到到各各行行各各业业,家家庭庭和和个个人人开开始始使用计算机使用计算机第17页,共77页,编辑
12、于2022年,星期一v 巨型化v多媒体v 微型化v 网络化v 智能化 注意:巨型化并非指体积的巨大,二是指运算度更快、存储容量更大、功能更强。4、计算机的发展趋势、计算机的发展趋势第18页,共77页,编辑于2022年,星期一小结小结vv掌握掌握掌握掌握电子元器件的发展阶段电子元器件的发展阶段电子元器件的发展阶段电子元器件的发展阶段vv掌握掌握掌握掌握摩尔定律摩尔定律摩尔定律摩尔定律vv掌握掌握掌握掌握计算机的发展阶段计算机的发展阶段计算机的发展阶段计算机的发展阶段vv了解了解了解了解计算机各代的特点计算机各代的特点计算机各代的特点计算机各代的特点vv了解了解了解了解计算机的发展趋势计算机的发展
13、趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势第19页,共77页,编辑于2022年,星期一1.3.3 计算机的特点和分类计算机的特点和分类(提前提前)1、计算机的主要特点、计算机的主要特点vv在程序控制下自动运行在程序控制下自动运行在程序控制下自动运行在程序控制下自动运行vv运算速度快运算速度快运算速度快运算速度快vv具有记忆功能和逻辑判断能力具有记忆功能和逻辑判断能力具有记忆功能和逻辑判断能力具有记忆功能和逻辑判断能力vv精确度高精确度高精确度高精确度高第20页,共77页,编辑于2022年,星期一2、计算机的分类、计算机的分类vv(1 1)按处理方式分)按处理方式分)按处理方式分)按处理方式分模拟计算
14、机模拟计算机模拟计算机模拟计算机数值有连续两来表示,运算过程也是连续的。数值有连续两来表示,运算过程也是连续的。数值有连续两来表示,运算过程也是连续的。数值有连续两来表示,运算过程也是连续的。数字计算机数字计算机数字计算机数字计算机数据表示和运算过程都是数字化的数据表示和运算过程都是数字化的数据表示和运算过程都是数字化的数据表示和运算过程都是数字化的vv(2 2)按功能分类)按功能分类)按功能分类)按功能分类专用计算机专用计算机专用计算机专用计算机通用计算机通用计算机通用计算机通用计算机第21页,共77页,编辑于2022年,星期一vv(3 3)按规模分类)按规模分类)按规模分类)按规模分类超级
15、计算机或称巨型机超级计算机或称巨型机超级计算机或称巨型机超级计算机或称巨型机大型主机大型主机大型主机大型主机小型机小型机小型机小型机工作站工作站工作站工作站个人计算机或称微型机(个人计算机或称微型机(个人计算机或称微型机(个人计算机或称微型机(Personal Computer,PCPersonal Computer,PC)vv注意:注意:注意:注意:规模的大小主要表现在处理、存储、吞吐等能力上。规模的大小主要表现在处理、存储、吞吐等能力上。规模的大小主要表现在处理、存储、吞吐等能力上。规模的大小主要表现在处理、存储、吞吐等能力上。由于各类计算机都在不断发展,不同时代的机器不能相比。由于各类计
16、算机都在不断发展,不同时代的机器不能相比。由于各类计算机都在不断发展,不同时代的机器不能相比。由于各类计算机都在不断发展,不同时代的机器不能相比。第22页,共77页,编辑于2022年,星期一vv(4 4)按工作模式分)按工作模式分)按工作模式分)按工作模式分服务器服务器服务器服务器高性能、大存储容量的计算机,网络用户可共享其高性能、大存储容量的计算机,网络用户可共享其高性能、大存储容量的计算机,网络用户可共享其高性能、大存储容量的计算机,网络用户可共享其硬件和软件资源。硬件和软件资源。硬件和软件资源。硬件和软件资源。工作站工作站工作站工作站高性能、大存储容量的高档微机高性能、大存储容量的高档微
17、机高性能、大存储容量的高档微机高性能、大存储容量的高档微机台式机台式机台式机台式机便携式电脑便携式电脑便携式电脑便携式电脑第23页,共77页,编辑于2022年,星期一vv(补充)(补充)(补充)(补充)按内部逻辑结构分类按内部逻辑结构分类按内部逻辑结构分类按内部逻辑结构分类单处理机、多处理机单处理机、多处理机单处理机、多处理机单处理机、多处理机(并行机并行机并行机并行机)注意:双核处理器指一个处理器内部包括两套用于运算、控注意:双核处理器指一个处理器内部包括两套用于运算、控注意:双核处理器指一个处理器内部包括两套用于运算、控注意:双核处理器指一个处理器内部包括两套用于运算、控制的核心部件,可以
18、并行执行指令。制的核心部件,可以并行执行指令。制的核心部件,可以并行执行指令。制的核心部件,可以并行执行指令。vv(补充)按字长分类(补充)按字长分类(补充)按字长分类(补充)按字长分类8 8位机、位机、位机、位机、1616位机、位机、位机、位机、3232位机、位机、位机、位机、6464位机位机位机位机字长越长,处理能力越强字长越长,处理能力越强字长越长,处理能力越强字长越长,处理能力越强目前的通用计算机大多为目前的通用计算机大多为目前的通用计算机大多为目前的通用计算机大多为3232位,位,位,位,6464位机也已出现并进入实用。位机也已出现并进入实用。位机也已出现并进入实用。位机也已出现并进
19、入实用。8 8位机主要用于工业控制。位机主要用于工业控制。位机主要用于工业控制。位机主要用于工业控制。第24页,共77页,编辑于2022年,星期一3 3、微处理器、微处理器 微处理器微处理器微处理器微处理器(简称(简称(简称(简称P P P P或或或或MPMPMPMP),),),),vv使使使使用用用用单单单单片片片片大大大大规规规规模模模模集集集集成成成成电电电电路路路路制制制制成成成成的的的的,具具具具有有有有运运运运算算算算和和和和控控控控制制制制功功功功能能能能的处理器。的处理器。的处理器。的处理器。vv是各类型计算机的核心组成部分是各类型计算机的核心组成部分是各类型计算机的核心组成部
20、分是各类型计算机的核心组成部分vv目目目目前前前前各各各各类类类类计计计计算算算算机机机机的的的的中中中中央央央央处处处处理理理理器器器器几几几几乎乎乎乎都都都都采采采采用用用用微微微微处处处处理理理理器器器器,但但但但性性性性能能能能和数量有所不同。和数量有所不同。和数量有所不同。和数量有所不同。vv例如,例如,例如,例如,IntelIntelIntelIntel公司的公司的公司的公司的Pentium CPUPentium CPUPentium CPUPentium CPU。第25页,共77页,编辑于2022年,星期一4 4、嵌入式计算机、嵌入式计算机 嵌入式计算机嵌入式计算机嵌入式计算机嵌
21、入式计算机(单片机单片机单片机单片机):):):):vv把把把把运算器运算器运算器运算器、控制器控制器控制器控制器、存储器存储器存储器存储器、I I I IO O O O控制控制控制控制与与与与接口电路接口电路接口电路接口电路等都集等都集等都集等都集成在单块芯片上的大规模集成电路成在单块芯片上的大规模集成电路成在单块芯片上的大规模集成电路成在单块芯片上的大规模集成电路。vv工作原理与通用计算机很相似,软件固化在芯片上,功能和工作原理与通用计算机很相似,软件固化在芯片上,功能和工作原理与通用计算机很相似,软件固化在芯片上,功能和工作原理与通用计算机很相似,软件固化在芯片上,功能和用途较为固定;用
22、途较为固定;用途较为固定;用途较为固定;vv内嵌在其它设备中,执行特定的任务,用户并不直接内嵌在其它设备中,执行特定的任务,用户并不直接内嵌在其它设备中,执行特定的任务,用户并不直接内嵌在其它设备中,执行特定的任务,用户并不直接与其接触;与其接触;与其接触;与其接触;vv嵌入式计算机的应用非常普遍。嵌入式计算机的应用非常普遍。嵌入式计算机的应用非常普遍。嵌入式计算机的应用非常普遍。第26页,共77页,编辑于2022年,星期一小结小结vv掌握掌握掌握掌握计算机的特点计算机的特点计算机的特点计算机的特点vv掌握掌握掌握掌握计算机的分类,各分类的用途,计算机的分类,各分类的用途,计算机的分类,各分类
23、的用途,计算机的分类,各分类的用途,掌握掌握掌握掌握个人计算机的个人计算机的个人计算机的个人计算机的种类、用途种类、用途种类、用途种类、用途vv理解理解理解理解微处理器和嵌入式系统的区别微处理器和嵌入式系统的区别微处理器和嵌入式系统的区别微处理器和嵌入式系统的区别第27页,共77页,编辑于2022年,星期一随堂练习随堂练习vv 填空填空填空填空 超大规模集成电路的英文缩写是超大规模集成电路的英文缩写是超大规模集成电路的英文缩写是超大规模集成电路的英文缩写是 。vv 单选单选单选单选MooreMoore定律的含义是定律的含义是定律的含义是定律的含义是 :每隔每隔每隔每隔18241824个月个月个
24、月个月 。A.A.单块集成电路的集成度翻一番单块集成电路的集成度翻一番单块集成电路的集成度翻一番单块集成电路的集成度翻一番B.B.集成电路单位面积的集成度翻一番集成电路单位面积的集成度翻一番集成电路单位面积的集成度翻一番集成电路单位面积的集成度翻一番C.C.计算机的执行速度翻一番计算机的执行速度翻一番计算机的执行速度翻一番计算机的执行速度翻一番D.D.计算机的主频翻一番计算机的主频翻一番计算机的主频翻一番计算机的主频翻一番VLSIA第28页,共77页,编辑于2022年,星期一vv 选择选择选择选择 计算机发展到现在,可以分为几代计算机发展到现在,可以分为几代计算机发展到现在,可以分为几代计算机
25、发展到现在,可以分为几代 。A.3 B.4 C.5 D.A.3 B.4 C.5 D.6 6vv第第第第4 4代计算机使用的主要电子元器件是代计算机使用的主要电子元器件是代计算机使用的主要电子元器件是代计算机使用的主要电子元器件是 。A.A.晶体管晶体管晶体管晶体管 B.B.电子管电子管电子管电子管 C.C.中小规模集成电路中小规模集成电路中小规模集成电路中小规模集成电路D.D.大规模、超大规模集成电路大规模、超大规模集成电路大规模、超大规模集成电路大规模、超大规模集成电路vv冯冯冯冯 若依曼的主要贡献是若依曼的主要贡献是若依曼的主要贡献是若依曼的主要贡献是 。发明了微型计算机发明了微型计算机发
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