第1章-概论-计算机发展简史和分类.ppt

《第1章-概论-计算机发展简史和分类.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章-概论-计算机发展简史和分类.ppt（123页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章、计算机系统概述本章主要内容o计算机发展简史o计算机分类、应用o计算机硬件系统o计算机软件系统o计算机系统层次结构2计算机发展简史o17世纪之前，中国人的智慧之光o16世纪-17世纪初期，西方人的灵感o17世纪中期-19世纪中期 先驱的探索n机械式计算机o19世纪后期 机械到电的飞跃n机电式计算机o20世纪 电子文明的曙光n电子计算机317世纪以前中国人的智慧之光最古老的计算工具o算筹春秋时期出现。纵式和横式表示自然数，可进行加减乘除、开方及其它的代数计算。o一纵十横，百立千僵，“运筹帷幄”o负数出现后，算筹分红黑两种，红筹表示正数，黑筹表示负数。这种运算工具和运算方法，在当时世界上是独

2、一无二的。o祖冲之用15年时间计算圆周率，精确到小数点后7位5最古老的计算器o算盘被誉作中国“第五大发明”，o陕西歧山西周宫室遗址中出土了90粒青黄两色陶丸，青色20粒，黄色70粒，将算盘的发明时间已经提前到二千多年前的西周时期。o“价格低廉，绝无故障，节约能源，十年中无需任何保养”616世纪-17世纪初期西方人的灵感1621年冈特计算尺o在发明计算机之前，计算尺是科学研究、工程设计和生产实践中使用最广泛、应用最便捷、最有价值的计算工具。o在三百余年的辉煌历史时间内，计算尺为人类进步、世界文明作出了无法估量的伟大贡献。8达芬奇机械式计算机o1500年达芬奇手稿关于机械式计算工具的描述o后人根据

3、达芬奇手稿仿制的机械式计算机 917世纪中期-19世纪中期 先驱的探索机械式计算机1642年PASCAL(1623)加法机o法国数学家、物理学家和思想家o人类史上第一台机械式计算机，其原理对后续计算机产生了持久的影响。o采用齿轮传动设备完成运算，穿孔卡存储数据。opascal从加法机的成功中得出结论：人的某些思维过程与机械过程没有差别，因此可以设想用机械模拟人的思维。o1971年瑞典人沃斯发明PASCAL高级语言向其表示敬意111673年G.Leibnitz乘法机器o1673年，德国数学家莱布尼兹发明乘法机，o步进轮可利用多次加法完成乘法o可以运行完整的四则运算的计算机。o莱布尼兹同时还提出了

4、“可以用机械代替人进行繁琐重复的计算工作”的伟大思想，这一思想至今鼓舞着人们探求新的计算机。121805 Jacquard 13程序控制思想的萌芽o如何将人的思想传送给机器，让机器按人的意志自动执行。o1725年，法国纺织机械师B.Bouchon发明利用穿孔纸带控制印花的方法o1805 J.Jacquard 发明采用穿孔卡片的自动提花机o编程序编织花布141805 Jacquard 15161821年Babbage差分机o1821年，英国数学家巴贝奇发明差分机，专门用于航海和天文计算。可处理3个5位数，计算精度达到6位小数。o“差分”是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算

5、。o20岁的巴贝奇从法国人杰卡德发明的提花编织机上获得了灵感，差分机设计闪烁出了程序控制的灵光它能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程。17Difference Engineo三个具有现代意义的装置n保存数据的寄存器（齿轮式装置）；从寄存器取出数据进行运算的装置，n机器的乘法以累次加法来实现；n控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结果的装置；o最早采用寄存器来存储数据的计算机，体现了早期程序设计思想的萌芽。18 The first programmer Ada Augusta oada描述了分析机如何进行编程，最早给出计算机程序设计的许多想法。o讨论预言了通用计算机的作用，控制卡

6、、数据卡、操作卡 o提出了存储位置或地址的想法 o“循环”(looping)的概念o三角函数和级数相乘程序、伯努利函数程序 19Analytical Engine20Analytical Engine21Analytical Engine221940 Mechanical analog machines designed by Lord Kelvin 23机电式计算机19世纪后期 机械到电的飞跃赫尔曼霍勒斯制表机o赫尔曼霍勒斯博士发明穿孔卡片，是电脑软件的雏形o1888年赫尔曼发明了制表机，它采用穿孔卡片进行数据处理，并用电气控制技术取代了纯机械装置。25Punched tape/cardoP

7、unched cards accelerated the development of twentieth century commerce and industry.26Punched cardThe capacity was 2000 cards,or in modern parlance 20KBytes.It weighed 6.6Kg.27Punched card Process28o1890年，美国人口普查全部采用了霍勒斯制表机。1900年美国人口普查由于采用了制表机，全部统计处理工作只用了1年零7个月时间。o霍勒斯于1896年创立了制表机公司，1911年该公司并入CTR（计算制表

8、记录）公司o1924年IBM成立赫尔曼霍勒斯制表机291904年弗莱明发明真空电子二极管o1904年，英国人弗莱明发明真空电子二极管。o电子管的诞生，是人类电子文明的起点。301906年弗雷斯特发明真空电子三极管o1906年，美国人德弗雷斯特发明电子三极管。o在研究中发现，三极管可以通过级联使放大倍数大增。o这使得三极管的实用价值大大提高，从而促成了无线电通信技术的迅速发展。31现代真空电子管321938年朱斯的Z系列计算机o1938年，德国科学家朱斯制造出Z-1计算机o第一台采用二进制和真空电子管的计算机。o朱斯先后研制出采用继电器的Z-2、Z-3和Z-4。Z-3使用了2600个继电器，在1

9、944年美军对柏林进行的空袭中被炸毁。331943年英国“巨人”计算机Colossuso1943年英国科学家研制成功第一台“巨人”计算机，专门用于破译德军Enigma密码。o第一台“巨人”有1500个电子管，5个处理器并行工作，每个处理器每秒处理5000个字母。o二战期间共有10台“巨人”在英军服役，平均每小时破译11份德军情报34艾肯的MARKIo1944年，美国科学家艾肯在IBM的支持下，研制成功机电式计算机MARK-I。o世界上最早的通用型自动机电式计算机之一，它取消了齿轮传动装置，以穿孔纸带传送指令。oMARK-1外壳用钢和玻璃制成，长15米，高2.4米，自重31.5吨，使用了15万个

10、元件和800公里电线，每分钟进行200次运算。35电子计算机的诞生世界上第一台电子数字计算机oENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)，美国宾夕法尼亚大学1946年研制成功。o18000多个电子管，1500多个继电器，耗电150千瓦，重30吨，占地150平方米，运算速度5000次/秒左右。o尽管从今天的眼光来看，这台计算机性能低且耗费巨大，但它却是科学史上的一次划时代的创新，它奠定了电子计算机的基础。宣告人类进入电子计算机时代。o担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成，总工程师埃克特当时年仅

11、24岁。37ENIAC38ENIAC39Vacuum tube in ENIAC40Input Pannel(42)41Cable42Programing43Debug(线路检查)44ENIAC&Von Neumann45ENIAC的问题o十进制计算机n每一位数由一圈共10个真空管表示o通过开关和插拔电缆进行手动编程 n输入程序和数据可能需要半天时间o能否将程序和数据存在存储器中？存储程序？oEVDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)46现代电子计算机之父o19441945年间，美籍匈牙利科学家冯诺伊曼在第一台现代计算机EN

12、IAC尚未问世时注意到其弱点，并提出一个新机型EDVAC的设计方案，其中提到了两个设想：o采用二进制和“存储程序”。这两个设想对于现代计算机至关重要，也使冯诺伊曼成为“现代电子计算机之父”，冯诺伊曼机体系延续至今。47现代计算机理论基础o逻辑代数o计算机三原则o图林机o维纳现代计算机五大原则o计算机开关电路o冯诺依曼计算机原理48逻辑代数o1847和1854年，英国数学家布尔发表了两部重要著作逻辑的数学分析和思维规律的研究，创立了逻辑代数。o逻辑代数系统采用二进制，是现代电子计算机的数学和逻辑基础。49阿塔纳索夫计算机三原则o阿塔纳索夫三原则；n采用二进制进行运算；n采用电子技术来实现控制和运

13、算；n采用把计算功能和存储功能相分离的结构。o1939年，阿塔纳索夫还设计并试制数字电子计算机的样机“ABC机”，但未能完工。其设计方案启发了ENIAC开发小组的莫克利，并直接影响到ENIAC的诞生。o1972年美国法院判决ENIAC的专利权无效，阿塔纳索夫拥有作为第一个电子计算机方案提出者的优先权。50图林机o1936年，24岁的英国数学家图林发表著名论文论可计算数及其在密码问题的应用，提出了“理想计算机”，后人称之为“图林机”。图林通过数学证明得出理论上存在“通用图林机”，这为可计算性的概念提供了严格的数学定义，图林机成为现代通用数字计算机的数学模型，它证明通用数字计算机是可以制造出来的。

14、o现代通用数字计算机的数学模型。o图林发表于1940年的另一篇著名论文计算机能思考吗？，对计算机的人工智能进行了探索，并设计了著名的“图林测验”。1954年图林英年早逝，年仅42岁。51Turing Machine,1936oAn abstract model of a computing machinen-a finite state machinen-a read/write headn-an infinite scannable tape of symbols(e.g.,0s and 1s)oAny conceivable algorithm can be reduced to a Tu

15、ring machineoA universal machine:can emulate any conceivable computing mechanism521940年维纳现代计算机五原则o1940年美国科学家维纳阐述了对现代计算机的五点设计原则n数字式而不是模拟式；n以电子元件构成并尽量减少机械装置；n采用二进制而不是十进制；n内部存放计算表；n内部存储数据。o维纳在1948年完成了著作控制论，这不仅使维纳成为控制论的创始人，而且对计算机后来的发展和人工智能的研究产生了深刻的影响。53计算机开关电路o1938年，信息论的创始人、美国科学家香农发表论文继电器和开关电路的符号分析o首次阐述

16、了如何将布尔代数运用于逻辑电路，奠定了现代电子计算机开关电路的理论基础。54 IAS计算机（Institute of Advance Study）o主存储器 用于存储数据和指令o能操作二进制数的算术逻辑单元o控制单元，翻译内存中的指令并执行o有控制单元操纵的输入、输出设备o1946-1952 通用计算机的原型551946-1959 第一代电子管计算机时代oUNIVAC 埃克特和莫克利第一个进行批量生产的计算机。1951年，电脑开始走出实验室服务于社会与公众。1952年，UNIVAC因准确地预测美国总统大选结果而名声大噪。oEDVAC 冯诺依曼 1950问世的第一台并行计算机EDVAC，首次实现

17、了冯诺依曼的两个重要设想：存储程序和采用二进制。oIBM 701 1952年IBM公司推出的IBM 701在商战中击败UNIVAC，不仅使IBM实现了全面的转型，更奠定了IBM产业霸主地位56存储器的出现o1951年，中国移民王安发明了磁芯存储器，IBM于1956年购买了这项技术专利。57比尔盖茨曾说过o如果在80年代那位“眼光远大的工程师”没有贻误战机的话，今天可能就没有什么微软公司了。“我可能就在某个地方成了一位数学家，或一位律师，而我少年时代在个人计算机方面的迷恋 只会成为我个人的某种遥远的回忆。”58高级语言的出现o1956年，IBM公司的巴克斯研制成功第一个高级程序语言FORTRAN

18、，它被广泛用于科学计算。591959-1964晶体管造就第二代计算机o1947年，贝尔实验室肖克莱、巴丁、布拉顿发明点触型晶体管；1950年又发明了面结型晶体管。o晶体管体积小、重量轻、寿命长、发热少、功耗低，电子线路结构大大改观，运算速度大幅提高。o肖克莱（左）、巴丁（中）、布拉顿（右）于1956年共同获得诺贝尔物理学奖。60o1955年，在美国原子能委员会的支持下，IBM和生产UNIVAC的兰德公司分别开始实施 Stretch计划和LARC计划，希望设计更快速的计算机。o美国贝尔实验室于1954年研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机TRADIC。相比采用定点运算的第一代计算机，第二代计算

19、机普遍增加了浮点运算，计算能力实现了一次飞跃。oIBM公司于1958年制成的1401及后续的1410/1440系列计算机，是第二代计算机中的代表。61o计算机商务处理的开始o第二代计算机除了大量用于科学计算，还逐渐被工商企业用来进行商务处理，高级语言FORTRAN和COBOL因此也得到了广泛应用。621964-1970 第三代计算机o1958年，美国物理学家基尔比和诺伊斯同时发明集成电路。o集成电路的出现使得计算机脱胎换骨63世纪豪赌 IBM S/360oS/360极强的通用性适用于各方面的用户，它具有360度”全方位的特点，因此得名。oIBM投入了50亿美元的研发费用，远远过制造原子弹的“曼

20、哈顿计划”的20亿美元。641970至今 第四代计算机o从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机，它们都采用大规模和超大规模集成电路。o随着技术的进展，计算机开始分化成通用大型机、巨型机、中型机、小型机和微型机、单片机65霍夫和Intel 4004 o1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。o1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统其包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器。66Intel 4004p包含2300个晶

21、体管，计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。67Intel 8008p1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。8008采用的是P沟道MOS微处理器，属第一代微处理器。688080 第二代微处理器o1973年8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。o主频2MHz的8080芯片运算速度比8008快10倍，可存取64KB存储器，使用了基于6微米技术的6000个晶体管，处理速度为0.64MIPS。69Intel 8086 第三代微处理器o1978年6月，Intel推出4.77MHz的8

22、086微处理器，标志着第三代微处理器问世。o它采用16位寄存器、16位数据总线和29000个3微米技术的晶体管，售价360美元。70Z80微处理器 oZilog公司于1976年开发的Z80微处理器，广泛用于微型计算机和工业自动控制设备。当时，zilog、Motorola和Intel在微处理器领域三足鼎立。71第一台微型计算机：Altair 8800 o1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。oAltair定位在青年电脑迷市场 oPaul Allen和Bill Gates在三周内为Altair开发出BASIC语

23、言，MITS成为两个未来富翁的第一个客户 72Appleo1976年3月，Steve Wozniak和Steve Jobs开发出微型计算机Apple I，愚人节这天，两个Steve成立了Apple计算机公司。oApple II是第一个带有彩色图形的个人计算机，售价为1300美元。Apple II及其系列改进机型风靡一时，使Apple成为微型机时代最成功的计算机公司。731981-PC元年o1980年7月，“跳棋计划”的13人小组秘密来到佛罗里达州波克罗顿镇的IBM研究发展中心，次年8月12日，IBM公司宣布IBM PC诞生。oIBM将其命名为Personal ComputeroCPU为主频4.

24、77MHz的Intel 8088oOS：Microsoft MS-DOS74计算机的发展日新月异o从CPU的发展来看 n40048008-8086-8088-80186-80286-80386-80486-586-pentium-PII-PIII-P4o从计算机的规模，运算速度上看，n巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机7576计算机的发展日新月异77History of Intel CPUo1978 8086/8088 5-10 MHzo1982 80286 6-12 MHzo1985 Intel386 16-33 MHzo1989 Intel486DX 25-50 MHzo199

25、3 Pentium 60-233 MHzo1997 Pentium II 233-450 MHzo1999 Pentium III 450M-1G Hzo2000 Pentium 4 1.4-3.2 GHz78第一代计算机o1946开始的电子管计算机时代o运算速度一般为每秒几千次到几万次，体积庞大，功耗大，价格昂贵，成本很高，可靠性较低。o存储器：水银延迟线 o辅助存储器：磁鼓、纸带、卡片 o使用机器语言/汇编语言，应用领域集中在科学计算o第一代计算机奠定了计算机发展的科学基础79第二代计算机o1958开始的晶体管计算机时代 o运算速度提高到每秒几万次到几十万次，可靠性提高，体积缩小，成本降低

26、，功耗降低。o主存储器：磁芯 o辅助存储器：磁盘、磁带 o在软件上出现了算法语言和操作系统应用领域从科学计算扩展到了数据处理。FORTRAN、ALGOL-60、COBOL 80第三代计算机o1965开始的集成电路计算机时代o运算速度提高到每秒几十万次到几百万次，可靠性进一步提高，体积进一步缩小，成本进一步降低，功耗显著降低。o主存储器：半导体o在此期间，形成机种多样化，生产系列化，使用系统化，“小型计算机”开始出现。o软件技术与计算机外围设备发展迅速。81第四代计算机o1971年开始,大规模/超大规模集成电路计算机时代o运算速度提高到每秒几百万次到几千万次，MIPS-GIPS-TIPS,可靠性

27、更进一步提高，体积更进一步缩小，成本更进一步降低。o在此期间，“微型计算机”开始出现。o多机处理/网络化成为第四代计算机的一个重要特征82计算机发展的趋势o 速度越来越快o 体积越来越小o 成本越来越低o 功耗越来越低83计算机发展的6个规律oMoore定律：n微处理器内晶体管数每十八个月翻一番；oBell定律：n如保持计算能力不变，微处理器价格，每十八个月减少一半；oGilder定律：n未来25年（1996年预言），主干网带宽每6个月增加一倍；oMetcalfe定律 n网络价值同网络用户数的平方成正比。o半导体存储器发展规律：nDRAM密度每年增加60%，每三年翻四倍o硬盘存储技术发展规律：

28、n硬盘的密度每年增加约一倍84新摩尔定理 由于国际互联网及电子商务的超高速的由于国际互联网及电子商务的超高速的发展发展，从现在起，每从现在起，每1818个月个月,新增的存储量新增的存储量等于有史以来存储量之和等于有史以来存储量之和!19981998年图灵奖获得者年图灵奖获得者年图灵奖获得者年图灵奖获得者Jim GrayJim Gray85Moores Law86近100年技术的变革o机械计算机,19世纪n 齿轮,链条,滑轮,蒸汽机n 穿孔卡片o机电计算机,20世纪早期n开关,继电器n水银延迟线o电子计算机,20世纪中期开始至今n线路连接板,真空管,CRT,晶体管nDRAM,磁存储87Proli

29、feration in 40s and 50soFrom Moore School of Engineering,U of Pennsylvanian-ENIAC,Eckert&Mauchly,1946n-EDVAC,von Neumann,19441952n-EDSAC,Wilkes,1949(first stored program built)n-IAS,Bigelow,1952n-ORDVAC,SEAC,MANIAC,JOHNIAC,ILLIAC.oThey are not alone:n-ABC,Atanasoff and Berry,3942n-Z3,Z4,Konrad Zuse

30、late 30s early 40sn-Colossus,Alan Turing,1943n-Harvard Mark I.,AikenoDont forget software advances-Fortran was already done in 195488Commercialization in the 50soUNIVAC,1951,the first commercial computerncontract price$400K,actual cost$1M,sold 48 copiesoIBM 701,1952,shipped 20 copiesn( at$15K per mo

31、nthoIBM 650,1953,mass produced 2000 unitsn$200K 400KoIBM System/360,1964na family of binary compatible computer Redefines Industry!before this,IBM had 4 non-compatible lines of computersn19 combinations of varying speed and memory capacity from$200K$2Mn still lives on today as the“highly-profitable”

32、IBM z900 series89Cheaper and Faster in 60s and 70soMinicomputersn DEC PDP-8,1965,$20K,size of large refrigeratorsn less powerful than“mainframes”,10 x cheapern Departmental computers,timesharing-PDP-11 and VAXsnenjoyed extreme popularity in the 70s and 80soSupercomputersn performance at all cost!(EC

33、L,liquid-cooling,hand-built,.)n Biggest customers:national security,nuclear weapons,cryptography,(also aerospace,petroleum,automotive,pharmaceutical,sciences)check out http:/www.top500.org/n Seymour Cray,19251996oworked for UNIVAC initiallyolater CDC 6600 and 7600,the first supers and pioneeredomany

34、 of the high-performance techniques in use todayoCray Research Inc.and later Cray Computer Corp90The“Killer Micros”from 70s and onoIntel 4004,first single chip CPUn 4-bit processor for a calculator.n1K data memoryn4K program memoryn2,300 transistorsn16-pin DIP packagen740kHz(eight clock cycles pernC

35、PU cycle of 10.8 microseconds)n100K OPs per second91Intel Itanium 2,2002oPerformance leader in floating-point appsn-64-bit processorn-3 MByte in cache!n-221 million transistorsn-1 GHz,issue up to 8ninstructions per cycleoIn 30 years,about 100,000 fold growth in transistor count and performance!92Evo

36、lution of Single-Chip Micros1970s1980s1990s2010Transistor Count10K-100K100K-1M1M-100M1BClock Frequency0.2-2MHz2-20MHz20M-1GHz10GHzInstruction/Cycle 0.10.1-0.90.9-2.010(?)MIPS/MFLOPS transistor-IC-VLSIndoubling every 1.5 years:omemory capacity oprocessor speednDue to advances in technology andorganiz

37、ation105What is a Computer?Users ViewlApplication ProgramslOS UtilitieslHardware PeripheralsProgrammers ViewlHLL(e.g.C,C+,Pascal)mMachine independentlAssembly LanguagemInstructionsmMemorymRegistersArchitects ViewlData pathmRegisters,ALU,etc.lControl UnitlExternalsmMemory SystemmI/O SystemLogic Desig

38、ners View32IR 2.031.031DecoderBus5 4 3321100=00 0 0CONinD QQCON106冯诺依曼思想o存储程序o程序控制o计算机五大功能部件107外围设备HOST存储器输入设备输出设备CPU运算器控制器计算机硬件系统的组成o运算器完成算术运算，逻辑运算o控制器控制指令的执行序列，根据指令的功能给出实现指令功能所需的控制信号o主存储器存放程序及数据o输入设备o输出设备BUS108Von Neumann109硬件：对数字操作的机器系统o数字硬件：对数字进行处理、传输、和存储的硬件o转换硬件：将各种形式的信息转换为数字信息，或者将数字信息转换为各种形式的硬

39、件（图像、声音、文字输入输出设备，目前重要的设备是显示器）110数字技术的三分天下o处理：CPU,DSP,计算机，服务器o传输：总线(CPU内部、系统总线,I/O总线),网络（机器内部网，LAN，WAN，INTERNET,无线网）o存储：RAM，ROM，FLASH，硬盘，光盘，存储系统（RAID，NAS，SAN）111oo计算机发展简史oo计算机分类、应用oo计算机硬件系统oo计算机软件系统oo计算机系统层次结构112计算机软件系统o计算机硬件是载体，软件是灵魂。n系统软件n应用软件o一切程序的集合o固件：具有软件功能，具有硬件形态的部件113软件新定义o可运行的思想和内容的数字化o思想：算法

40、、规律、办法-程序表达o内容：图形、图像、数据、声音、文字等o归结为程序和数据o软件的核心:算法o好的算法可以代替大量的硬件:FFT,MPEG114所有的硬件都是相似的，软件则各有各不同o各种硬件在数字域都有相同或相似的内脏（处理、传输、存储）o软件是思想和内容的数字化，各个领域都有自己的软件，所以是各不相同的o真正的价值体现在软件o硬件与软件可以互相转化，软件固化成为固件115计算机软件系统分类软件系统应用软件系统软件数据处理程序情报检索程序科学计算程序自动控制程序工业设计程序语言处理程序标准子程序SIN操作系统服务性程序系统116计算机系统硬件系统软件系统外设主机应用软件系统软件固件存储器

41、CPU控制器输入设备输出设备运算器117oo计算机发展简史oo计算机分类、应用oo计算机硬件系统oo计算机软件系统oo计算机系统层次结构118传统机器级计算机系统的层次结构5.高级语言级4.汇编语言级3.操作系统级2.一般机器级1.微程序设计级119Machine StructureI/O systemProcessorCompilerOperating System(Unix;Windows 2000)Application(Netscape)Digital DesignCircuit DesignInstruction Set ArchitectureDatapath&Control tr

42、ansistors,IC layoutMemoryHardwareSoftwareAssembler本课程内容本课程内容120Computer System Abstractions121Future of ComputersoEnd of Moores lawnVLSI technology predicted not to scale pass 2015 Transistor size will be measured in atoms and node charge will be measured in electrons!BTW,this doesnt mean VLSI is fi

43、nished,just no more scalingnmany previously-unimportant problems will start to creep in between now and then,e.g.,complexity,wire delay,power and reliabilityo Non-von Neumann architecturesnparallel and distributed processingnreconfigurable hardware computingo Non-silicon technologiesnnanotechnologies:carbon nanotubes,molecular switchesnbiological/cellular computers:DNA,proteins and enzymesnquantum computers:magnetic resonance and quantum dots.122123