计算机硬件及网络计算机组成技术第1章

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1、,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,哈尔滨工业大学软件学院 李东 教授,1.,*,Click to edit Master title style,计算机组成原理,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,*,计算机组成原理,*,哈尔滨工业大学软件学院 李东 教授,1.

2、,*,计算机组成原理,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,计算机组成原理,李 东 博士,2024/11/30,教学目的,人生的价值在于创造！创造源于思考。,Were here to put a dent in the universe.Otherwise why else even be here?,提

3、升解决问题,(Problem Solving),的能力,计算思维,学而时习之，不亦悦乎。,Knowledge,is power.,学无止境。,Stay foolish,Stay hungry.,2024/11/30,计算思维,(Computational Thinking),指运用计算机科学的根底概念进行问题求解、系统设计及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的核心是抽象(Abstraction)和自动化(Automation)。,其中“抽象是指用符号例如数字来表示客观事物，“自动化是指让计算机解决问题而无需人的干预。,周以真教授，美国卡内基梅隆大学,2024/11/3

4、0,成 绩 评 定,百分制，其中：,1.,作业成绩：,5,分。,2.,课堂表现：,5,分,。,3.,实验成绩：,20,分。,4.,期末考试：,70,分。,2024/11/30,作 业 要 求,1.共布置作业5次。,2.作业要写在作业本上。画图用格尺。,3.作业由课代表收齐后，上交助教老师。,4.不及时交作业者，视为“旷交作业,5.旷交作业3次或更多，取消期末考试资格。,2024/11/30,上 课 要 求,1.遵守课堂纪律，按时上课。,2.积极参与课堂讨论，提出或答复以下问题。,参与表现记为平时成绩，占总成绩的5%。,每提出或答复一个问题，加1分。最高5分。,3.请假需出示由辅导员签字的假条。

5、,2024/11/30,2005/09/,教材及参考书,教 材：计算机组成技术教程，李 东 等编著，,电子工业出版社，2021.10,参考书：计算机组织与结构性能设计影印版,W.Stallings,高等教育出版社,其他关于“计算机组成的书籍,计算机组成技术,第1章 绪 论,第2章 电子计算机的根本结构,第3章 电子计算机中信息的表示与运算,第4章 处理器,第5章 总线技术,第6章 存储系统,第7章 8086/8088汇编语言程序设计,第8章 输入/输出接口与中断系统,第9章 计算机外部设备,2024/11/30,第,1,章 绪论,1.1 电子计算机的产生与开展,1.2 微处理器与微型计算机的产

6、生与开展,1.3 中国电子计算机事业的开展历程,1.4 电子计算机的应用,2024/11/30,作业：,P12,，,8,，,10,，,13,，,18,。,1.1电子计算机的产生与开展,计算工具扩展并延伸了人脑的功能,手动计算工具：算盘,机械式计算工具：手摇台式计算机,1642年，法数学家Pascal 始创,1673年，德数学家Leibnitz 改进,1812年，英数学家Babbage 差分机,机电式计算工具：,1944,年,IBM,公司,MARK I(,电动、齿轮、继电器构成,),2024/11/30,第一代计算机：电子管计算机,第二代计算机：晶体管计算机,第三代计算机：集成电路计算机,第四代

7、计算机：大规模集成电路计算机,现代电子计算机的开展,2024/11/30,图灵Turing,冯诺依曼,John Von Neuman,两位杰出的计算机科学家,2024/11/30,图灵奖A.M.Turing Award,由美国计算机协会ACM于1966年设立，专门奖励那些对计算机事业做出重要奉献的个人。其名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰麦席森图灵。,图灵奖对获奖条件要求极高，评奖程序极严，一般每年只奖励一名计算机科学家，只有极少数年度有两名合作者或在同一方向做出奉献的科学家共享此奖。因此它是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项，有“计算机界的诺贝尔奖之称。,2024/11/30,图灵奖A

8、.M.Turing Award,2021年3月16日，ACM将2021年度的图灵奖授予加州大学洛杉矶分校的 Judea Pearl教授。以奖励他在人工智能领域的根底性奉献，提出概率和因果性推理演算法，彻底改变了人工智能最初基于规那么和逻辑的方向。,2021年图灵奖授予了Leslie Valiant，以表彰他对计算理论的变革性的奉献,2021年图灵奖授予了Charles Thacker，以表彰他对第一台现代个人计算机Xerox PARC Alto的先驱性设计与实现。,2024/11/30,现代电子计算机的开展,第一代计算机1946-1958电子管时代,ENIACElectronic Numeri

9、cal Integrator and Calculator,EDVACElectronic Discrete Variable Automatic Computer,运算速度：每秒几千次。,1954年第1个高级程序设计语言Fortran问世,其设计者John Backus荣获1977年度图灵奖,2024/11/30,世界上第一台电子计算机,ENIAC(1946),2024/11/30,第二代计算机1958-1965晶体管时代,计算机的应用从科学计算，扩展到：数据处理和过程控制。,计算机的运算速度到达：几万到几十万次每秒。,高级程序设计语言Algol 60问世。,设计者Peter Naur 荣获

10、2005年度的“图灵奖。,现代电子计算机的开展,2024/11/30,第三代计算机1965-1970集成电路时代,集成电路(Integrated Circuits,IC)代替分立元件。,计算机的运算速度最高可达：几千万次每秒,操作系统(Operating System,OS)日益成熟。,半导体存储器 开始替代 磁芯存储器。,IBM System 360 系列机问世。DEC公司推出小型计算机 PDP-8，一举成名。,现代电子计算机的开展,2024/11/30,第三代计算机1965-1970的大事记,超级计算机CDC6600、6700问世，它的设计者西蒙克雷(Seymour Cray)被誉为超级计

11、算机之父。,伊凡苏泽兰(Ivan Sutherland)实现了“三维交互绘图系统，推动了图形用户界面GUI(Graphical User Interface)的开展，被誉为计算机图形学之父,荣获2005年度的“图灵奖。,现代电子计算机的开展,2024/11/30,第四代计算机1970-大规模集成电路时代,现代计算机技术根本成熟，并行计算机得到广泛的重视。,基于向量并行处理技术的Cray-1是人类首次获得每秒1亿次的运算速度。,微处理器和微型计算机问世。,现代电子计算机的开展,2024/11/30,第五代计算机？,现代电子计算机的开展,2024/11/30,第五代计算机,1998年IBM公司研制

12、的“深蓝(Deep Blue)战胜了国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫。但是“深蓝的智能仍然是有限的，它的胜利主要得益于计算机处理能力的提高。,IBM公司研制“深蓝的团队是由出生于中国台湾省的许峰雄博士领导的，许博士也因此被誉为“深蓝之父。,2024/11/30,2005/09/,最快的超级计算机截止到 2003.06,1,.,NEC:Earth Simulator,5 120,个,CPU,最大平均速度,35.86,TF(10,12,),2005/09/,Earth Simulator,2005/09/,Earth Simulator,第五代计算机,2021年2月16日，IBM公司推出的人工智能计算机

13、“华生(Watson)在美国著名的益智节目“Jeopardy(危险边缘)！中，战胜了两位前冠军参赛者，以绝对优势赢得了历史上第一次人机智力问答比赛的胜利，这标志着智能计算机到达了一个新的水平。,在长达4年的研发过程中，共有来至IBM美国研究院、中国研究院、日本研究院、以色列研究院的30位研究员参与了“华生的研发。,2024/11/30,第五代计算机,在第五代计算机的研究中，中国也应该占有一席之地，有志于计算机事业的中国青年，应该积极投身到这一国际瞩目的研究领域中去。,2024/11/30,1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与开展,第一代19711972,4位的微处理器和微型电子计算机,开山

14、之作：Intel 4004,通用微处理器：Intel 4040,2024/11/30,第二代19721977,8位的微处理器和微型电子计算机,代表机型：,Intel 8008，8080,Motorola M6800，6809,Zilog Z80,1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与开展,2024/11/30,第三代19781983,16位的微处理器和微型电子计算机,代表机型：,Intel 8086,80286,Motorola MC 68000,68010,Zilog Z8000,1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与开展,2024/11/30,第四代1984 ,32位的微处理器和微型电

15、子计算机,代表机型：,Motorola MC68020,Intel 80386,486,Pentium X,IBM PowerPC,1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与开展,2024/11/30,第五代1992 ,64位的微处理器和微型电子计算机,代表机型：,DEC Alpha 2106421364,Intel 和HP：IA-64体系结构的安腾(Itanium)1、2、3,IBM PowerPC 620，Power 6。,1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与开展,2024/11/30,摩尔定律,Moores Law,每,18,个月微处理器内部的晶体管数量扩大一倍，计算机的性能将翻一番，

16、而芯片的价格保持不变。,1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与开展,2024/11/30,多核处理器众核处理器,用并行处理的思路，来延续摩尔定律的神话。,1.2 微处理器与微型电子计算机的产生与开展,2024/11/30,1.3 中国电子计算机事业的开展历程,1956年国务院制定“12年科技开展规划,成立以华罗庚为主任的“计算技术研究所筹备委员会，开展国产103机和104机的研制。这两台机器都属于电子管计算机即第一代计算机，其中103机是仿制前苏联的M3小型数字电子计算机。,103机于1958年8月1日仿制成功，结束了我国没有电子计算机的历史。,2024/11/30,1.3 中国电子计算机事业的开展历程,1956年，哈工大、清华大学创立“计算机专业,哈工大的吴忠明和李仲荣于1957年研制出国产第一台结构模拟电子计算机，于1958年研制成功一台“下棋专用的数字式电子计算机。,1960年4月，夏培肃教授领导的科研小组研制出我国第一台自行设计电子计算机107机，这是一台小型通用计算机。,2024/11/30,1.3 中国电子计算机事业的开展历程,哈尔滨军事工程学院海军系慈云桂主持设计并研制