《计算机系统》第1章 计算机系统概论

第1章计算机系统概论

第1章 计算机系统概论

内容要点 计算机系统简介 图灵机 计算机的组织结构 计算机的层次结构 计算机的性能指标

内容要点 • 计算机系统简介 • 图灵机 • 计算机的组织结构 • 计算机的层次结构 • 计算机的性能指标

1.1计算机系统简介 计算机简史 第一代(1946~1954)电子管计算机 第二代(1955~1964)晶体管计算机 第三代(1965~1973)集成电路计算机 第四代(1974~现在)大规模和超大规模 集成电路计算机 计算机的应用

1.1 计算机系统简介 • 计算机简史 – 第一代（1946～1954）电子管计算机 – 第二代（1955～1964）晶体管计算机 – 第三代（1965～1973）集成电路计算机 – 第四代（1974～现在）大规模和超大规模 集成电路计算机 • 计算机的应用

1.1计算机系统简介 计算机的发展趋势 计算机体系结构和计算机组成 计算机体系结构是指那些能够被程序员所 看见的计算机系统的属性,即概念性的结 构与功能特性 计算机组成是指如何实现计算机体系结构 所体现的属性,它包含了许多对程序员来 说是透明的硬件细节

1.1 计算机系统简介 • 计算机的发展趋势 • 计算机体系结构和计算机组成 – 计算机体系结构是指那些能够被程序员所 看见的计算机系统的属性，即概念性的结 构与功能特性 – 计算机组成是指如何实现计算机体系结构 所体现的属性，它包含了许多对程序员来 说是透明的硬件细节

1.2图灵机 图灵机( Turing Machine)并不是具体的 机器,而是一种理论模型,是由阿兰图 灵( Alan turing)在1936年提出的,它 是一个通用的计算机模型 凡是能用算法方法解决的问题,也一定 能用图灵机解决;凡是图灵机解决不了 的问题,任何算法也解决不了

1.2 图灵机 • 图灵机（Turing Machine）并不是具体的 机器，而是一种理论模型，是由阿兰·图 灵（Alan Turing）在1936年提出的，它 是一个通用的计算机模型 • 凡是能用算法方法解决的问题，也一定 能用图灵机解决；凡是图灵机解决不了 的问题，任何算法也解决不了

1.2图灵机 图灵机的基本模型 0|0 0066 b 读/写 头 状态控制器

1.2 图灵机 • 图灵机的基本模型 … b b 1 0 1 0 0 0 1 0 0 b b b … 状态 读/写 头 控制器

1.2图灵机 图灵机的功能 它可以识别和定义递归可枚举语言 (recursively enumerable language) 它能进行部分递归函数 partial recursive function)的计算 图灵机与冯·诺依曼型计算机

1.2 图灵机 • 图灵机的功能 – 它可以识别和定义递归可枚举语言 (recursively enumerable language) – 它能进行部分递归函数(partial recursive function)的计算 • 图灵机与冯·诺依曼型计算机

彐1.3计算机的组织结构 冯·诺依曼计算机的特点 采用二进制形式表示数据和指令 采用存储程序方式 由运算器、存储器、控制器、输入装置和 输出装置5大部件组成计算机系统

1.3 计算机的组织结构 • 冯·诺依曼计算机的特点 – 采用二进制形式表示数据和指令 – 采用存储程序方式 – 由运算器、存储器、控制器、输入装置和 输出装置5大部件组成计算机系统

彐1.3计算机的组织结构 典型的冯·诺依曼计算机结构框图 ↓存储器 程序 结果 输入设备 运算器 输出设备 控制器

1.3 计算机的组织结构 • 典型的冯·诺依曼计算机结构框图 程 序 结 果 输入设备 输出设备 存储器 运算器 控制器

彐1.3计算机的组织结构 以存储器为中心的计算机结构框图 ↓运算器 程序 结果 输入设备 存储器 输出设备 控制器

1.3 计算机的组织结构 • 以存储器为中心的计算机结构框图 程 序 结 果 输入设备 输出设备 运算器 存储器 控制器