MIS-6e 第04章 计算机系统和硬件

第2篇技术篇信息技术计算机硬件计算机软件网络数据库第4章计算机系统和硬件4.1计算机的发展4.2计算机的运算基础4.3网络计算的模式4.4计算机硬件4.1计算机的发展•4.1.1计算机的创始与发展▫从原始计数法到机械计算机▫电子计算机时代•4.1.2计算机的分类及应用用户需求及技术特征微型计算机小型计算机主干计算机4.1.3计算机的发展趋势项目第一代第二代第三代第四代第五代大小（典型计算机）房间大小（主干计算机）储藏室大小（主干计算机）桌子大小(小型计算机)台式和便携式(微型计算机)信用卡大小(微型计算机)器件电真空管晶体管半导体集成电路大规模集成电路超大规模集成电路，超导电路密度（器件数/每个线路）单个上百个几千个成千上万几百万个速度（执行指令数/每秒）几百条几千条几百万条几千万条几亿条可靠性（线路的失误率）几小时几天几星期几个月几年存储（字符容量）上千上万成千上万几兆几亿价格（美元/每百万条指令）1010.10.0010.00014.2计算机的运算基础•4.2.1计算机系统原理▫冯诺依曼计算机结构的基本思想存储程序二进制▫计算机系统的基本结构4.2.2计算机中数据表示方法•数值型数据的表示二进制BinaryBit0,1十进制Decimal0,1,…….,9十六进制Hexadecimal0,1,…….,9,A,….,F1110+1×101——————10110000110———111108765432102222222222561286432168421八位叫Byte汉字要16位ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)EBCDIC(ExtendedBCDInterchangeCode)字符型数据的表示ArithmeticUnit运算器ControlUnit控制器Storage存储器I/O计算机部件结构ADD006str008124747运算器ArithmeticUnit35+12ADD006控制器ControlUnitADDoo6001003002图4-6指令执行过程4.3网络计算的模式C/S结构•C/S（client/servercomputing）。•在C/S结构中，计算机的处理工作分配给客户端与服务器端共同完成。B/S结构•B/S（browser/server）结构即浏览器/服务器结构。•在这种结构下，用户工作界面是通过浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（server）实现，形成所谓三层3-tier结构。网络计算•网格计算（gridcomputing）是指综合利用分散在网络各处的大量独立的计算资源，组成一种分布式系统，共同完成某个计算任务。云计算•云计算（Cloudcomputing）是一种通过计算机网络按需提供计算资源的模式，其中计算资源包括计算能力、存储、应用和服务等。•类似于C/S结构和B/S结构，云计算模式也分为用户端（客户端）和“云”端（服务提供方）。要求资料与服务客户端服务器端·使用者界面·应用程序功能·资料·应用程序功能·网络资源啊图4-7主从式运算结构图4.8主从式运算的种类界面资料运算逻辑运算逻辑运算逻辑界面界面界面界面界面资料运算逻辑运算逻辑运算逻辑资料资料资料资料服务器端客户端asd图4-8主从式运算的种类B/S结构C/S结构图4-9B/S结构与C/S结构的比较4.4计算机硬件•硬件是计算机物理设备的总称，也叫做硬件设备。图4-10微型计算机系统结构图4.4.1中央处理器•中央处理器由两个主要部件组成：运算器和控制器。图4-12控制器的结构图图4-11带寄存器组的运算器CPU的发展•影响计算机运行速度的因素：机器字长的长度、晶片振荡频率、数据总线的宽度。名称机器字长(bit)总线宽度(bit)晶片振荡频率(MHz)制造厂商计算机机种Pentium326475-200IntelPCPentium(MMx)3264166-233IntelPC,工作站PentiumIII3264450-500Intel高级计算机,工作站Corei764642.8-3.4GHzIntel四、六核，高级计算机，工作站Athlon3264PR1500-2100AMDPCPhenom64641.8-2.6GHzAMD双、三核，高级计算机Opteron64641.4-2.5GHzAMD四、六核，工作站龙芯13232200-266MHz中科院计算所PC，工作站龙芯26464250-1200MHz中科院计算所PC，工作站龙芯364641.0GHz中科院计算所四、八核PC，工作站表4-3微型处理器种类图4-13循环处理与并行处理4.4.2存储系统第一代第二代第三代第四代第五代第六代一级存储磁鼓磁芯磁芯LSI半导体存储器VLSI半导体存储器WSI三维集成存储器发展趋势利用更小的微电子线路向高速大容量能力发展二级磁带磁带磁盘磁盘光盘光盘、磁盘存储磁鼓磁盘磁带光盘磁盘闪存发展趋势利用磁、光和电介质，向海量存储能力发展价格速度容量用途存取特性磁带磁带闪存二级存储直接低磁盘低磁盘大光盘二级存储直接↓光盘↓光盘↓磁盘二级存储直接闪存闪存磁带二级存储顺序高半导体存储器高半导体存储器小半导体存储器一级存储随机高速半导体存储器高速半导体存储器高速半导体存储器高速缓存随机4.4.3输入/输出设备1.计算机键盘与显示终端2.点触式设备3.计算机笔4.视频输入/输出5.打印输出6.声音识别7.体感设备8.光和磁识别9.无线射频识别