“21天好习惯”第一期——16《计算机组成原理》

《计算机组成原理》


第一章 概论

1.1.2 存储程序工作方式

 存储程序是计算机的核心内容,表明了计算机的工作方式,包含3个要点:事先编写程序,存储程序,自动、连续地执行程序。

(1)根据求解的问题事先编写程序

计算机处理任何复杂的问题都是通过执行程序来实现的。因此,在求解某一问题时,用户要根据解决这个问题所采用的算法事先编写程序,规定计算机需要做哪些事情,按什么步骤去做。

(2)事先将程序存入计算机中

如前所述,用户某种编程语言变得程序称为源程序,它由字符组成,计算机不能识别。因此,需要通过编译器将源程序转换为二进制代码,保存在存储器中。

(3)计算机自动、连续地执行程序

程序已经存储在计算机内部,计算机被启动后,不需要人工干预,就能自动、连续地从存储器中逐条读取指令,按指令要求完成相应操作,直到整个程序执行完。

     设置一个程序计数器(Program Counter ,PC),用它存放当前指令所在的存储单元地址。如果程序顺利执行,则在读取当前指令后将PC的内容加1(当前指令只占用一个存储单元),指示下一条指令的地址。如果程序要进行转移,则将转移目标地址送入PC,以便安装转移地址读取后继指令。

1.1.3 计算机的分类

专用计算机,专门为解决某一特定问题而设计制造的计算机。

通用计算机指各行业和各种工作环境都能使用的计算机,一般具有较高的运算速度、较大的存储容量、配备了比较齐全的外部设备和软件。

通用计算机的适应能力强,其应用范围也很广。

(1)微型机

微型机,俗称微机,是计算机领域中目前发展的最快、应用也最广的一种计算机。常见的微型机有个人台式计算机、、笔记本电脑、一体机和工作站等。

(2)小型机

小型机是相对于大型机而言的,小型机的软件、硬件系统规模比较小,但价格较低、可靠性高、便于维护和使用。

(3)大型机

大型计算机简称大型机,一般作为大型的高性能商业服务器,因其具有较大的体积(通常占地面积几十平方米)而得名。

(4)超级计算机

超级计算机,早期叫巨型机,现在常简称为“超算”。与大型机相比,超级计算机通常有成千上万个计算机节点和服务器节点组成,具有强大的计算和处理数据的能力,主要特点表现为超高的计算速度和超大的存储容量,并配有多种外部和外围设备及功能丰富的软件系统。

1.2 计算机的诞生与发展

  1.2.1 冯 · 诺依曼体系

冯 · 诺依曼体系体系的主要思想可以概括为:1 计算机硬件系统由五大部件(存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备)组成;2 计算机中采用二进制形式表示信息(数据、指令):3 采用存储程序的工作方式,这也是冯 · 诺依曼体系最为核心的思想。

1.2.2 计算机发展历程

1.第一代、电子管计算机(1946-1957年)

这一带计算机主要特点是采用电子管元件作为基本器件,一般使用光屏管或汞延时电路作为存储器,输入或输出主要采用穿孔卡片或纸带等,通常体积比较大、功耗较高、计算速度较慢、存储容量较小、可靠性较差等缺点。

2. 第二代,晶体管计算机(1958-1964年)

20世纪50年代中期,晶体管的出现使计算机生产技术得到了根本性的发展,晶体管代替了电子管作为计算机的基础器件,整体性能上,它比第一代计算机程序设计有很大提高。同时,出现了许多专用的计算机程序设计的高级语言,如FORTRAN、COBOL和Algo160等。

3. 第三代,中小规模集成电路计算机(1965-1971年)

随着半导体发展,集成电路开始出现。此阶段,中小规模集成电路逐渐成为计算机的主要逻辑部件、半导体存储器也开始采用,有了标准化的程序设计语言和人机会话式的BASIC语言。

4. 第四代,大规模和超大规模集成计算机(1971年至今)

大规模和超大规模集成电路(VLSI)技术逐渐成熟,因此在计算机中普遍采用大规模和超大规模集成电路作为核心逻辑部件,这使得计算机的体积、功耗和成本等更进一步降低,微型计算机也随之出现。

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