1微機原理及應用B主講人：薛宏全經濟與管理學院管工系信管專業2014年02月2課程目標在整體上建立起計算機系統的整體概念；在整體上建立起微機系統的整體概念；掌握微型機硬件系統各部分的構成及工作原理；掌握微型機的輸入輸出技術；了解部分基本指令系統；了解目前常用多媒體設備的工作原理。3考核方式平時20%期末考試80%

注：平時包括上課點名、課后作業、實驗4計算機基礎教學的三個層次5本課程在信管專業中的地位1、什么是信息系統？

信息系統是由計算機硬件、網絡和通訊設備、計算機軟件、信息資源、信息用戶和規章制度組成的以處理信息流為目的的人機一體化系統。

67本課程在信管專業中的地位2、什么是管理信息系統？管理信息系統是一個以人為主導，利用計算機硬件、軟件、網絡通信設備以及其他辦公設備，進行信息的收集、傳輸、加工、儲存、更新和維護，以企業戰略競優、提高效益和效率為目的，支持企業的高層決策、中層控制、基層運作的集成化的人機系統。

89本課程在信管專業中的地位3、信息系統中涉及到的角色應用程序開發人員；系統程序員；硬件人員；系統管理人員；10本課程在信管專業中的地位例：超市管理信息系統。調查零售店銷售點系統的分析員可能會詢問有關當前系統的情況，例如：處理一筆銷售業務需要多長時間？這個系統便于使用嗎？是否收集到足夠的信息（如有關銷售方面的信息）？硬件和網絡能夠處理高峰期的銷售量嗎（如節假日）？系統容量可以擴充嗎？其他操作系統支持這些硬件和應用軟件嗎？有更便宜的硬件可供選擇嗎？11本課程在信管專業中的地位具體的系統設計任務包括選擇：計算機硬件（處理、存儲、I/O和網絡組件）網絡硬件（傳輸線路、路由器、防火墻）系統軟件（操作系統、數據庫管理系統、網絡服務、網絡協議、安全協議和軟件）應用程序開發工具（編程語言、組件庫、集成開發環境）文件或數據庫設計（如將數據元素分成記錄和文件、編制索引和分類）應用軟件設計用戶和外部系統接口設計（輸入屏幕格式、報告格式以及與外部服務和系統進行交互作用的協議）系統備份和恢復機制的設計具體設計過程：121314計算機系統的層次結構應用用戶應用開發人員操作系統開發人員計算機硬件操作系統系統工具用戶應用15第一章計算機概述計算機系統馮·諾依曼計算機結構計算機發展史計算機的發展趨勢摩爾定律16§1.1計算機系統計算機系統——硬件系統和軟件系統的結合的整體。硬件：計算機的物質存在的實體，軟件的實現平臺。軟件：計算機功能和數據的二進制表示信息。例：計算機通信判決電信號字節同步二進制位幀同步字節包交換信息幀信息包

具體功能可以由硬件實現，可以由軟件實現，也可以由硬件和軟件實現。硬件完成：增加設計制造成本、速度快、穩定、靈活性差。軟件完成：成本低、修改升級簡單、速度受限制。17§1.1計算機系統硬件軟件化軟件硬件化硬件軟件化：原來由硬件實現的功能可以改為由軟件模擬來實現，這種做法稱為硬件軟化，它可以增強系統的功能和適應性。軟件硬件化：

原來由軟件實現的功能也可以改為由硬件來實現，稱為軟件硬化，它可以顯著降低軟件在時間上的開銷。18不同對象觀察到的計算機硬件系統1.一般用戶觀察到的計算機硬件系統物理模塊構成功能和性能指標操作界面一般用戶觀察到的只是計算機的用戶界面。19不同對象觀察到的計算機硬件系統2.專業用戶觀察到的計算機硬件系統專業用戶更多地關注計算機機箱內的結構和組成。原理功能模塊構成標準和連接關系20不同對象觀察到的計算機硬件系統3.計算機設計者觀察到的計算機硬件系統計算機的設計者更多地關心計算機的組成原理和實現方法。計算機控制器運算器存儲器I/O寄存器1寄存器2寄存器3寄存器N門1門2門3門N晶體管1晶體管2晶體管3晶體管N

系統級寄存器級門電路級晶體管級21§1.2馮·諾依曼計算機結構

以美籍匈牙利數學家馮·諾依曼為首的研制小組與參與研制ENIAC主要人員聯名發表了一篇長達101頁紙的報告，即計算機史上著名的“101頁報告”，提出了“存儲程序控制”的計算機結構(即諾依曼機），奠定了現代計算機的體系結構。（1945.6）⑴計算機（指硬件）由五大基本部件組成；⑵計算機內部采用二進制來表示指令和數據；⑶將編好的程序和原始數據事先存入存儲器中，然后再執行程序。22§1.2馮·諾依曼計算機結構運算器輸出設備控制器輸入設備存儲器指令流控制命令數據流以運算器為核心、以存儲程序原理為基礎23§1.2馮·諾依曼計算機結構

計算機的工作過程就是執行程序的過程，我們要求機器自動地執行這些程序，就必須事先把程序放到存儲器中，這就是程序存儲。程序中的每條指令通常是按順序一條一條地存放的，計算機工作時，控制器按照預先規定好的順序，從存儲器中一條一條地取出指令，分析指令，根據不同的指令向各個部件發出完成該指令所規定操作的控制信號，這就是程序控制。程序存儲和程序控制的概念是馮.諾依曼提出的，因此又稱為馮依概念.24§1.3計算機發展史1.微電子器件的發展電子管特點：體積大、功耗高、壽命短、速度慢、可靠性差。半導體晶體管

特點：體積小、功耗低、可靠性高。包括雙極型晶體管和場效應晶體管。集成電路芯片

(IC:IntegratedCircuits)

特點：速度快、體積更小、功耗更低、可靠性更高等。25§1.3計算機發展史IC集成度分類：

SSI（小規模集成電路）

晶體管數100個以下

MSI（中規模集成電路）

晶體管數100～3000個

LSI（大規模集成電路）

晶體管數3000～105個

VLSI（超大規模集成電路）

晶體管數105～108個

ULSI（甚大規模集成電路）

目前的P4集成度超過10826§1.3計算機發展史2.計算機的發展史電子管計算機（1946年到50年代后期）存儲器：延遲線、磁芯無高級語言，甚至沒有匯編器科學計算、為軍事與國防尖端科技服務沒有商業化晶體管計算機（50年代中期到60年代后期）磁芯存儲器，存儲量從幾千提高到10萬單元以上運算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次軍事與尖端技術、氣象、工程設計、數據處理以及其他科學研究等領域27§1.3計算機發展史中、小規模集成電路集成電路計算機（從60年代中期到70年代前期）功耗、體積、價格等進一步下降。速度及可靠性相應的提高范圍進一步擴大大、超大規模集成電路計算機（70年代初到至今）20世紀60年代后，半導體存儲器取代了磁芯存儲器，并不斷向大容量、高集成度、高速度發展。70年代初，出現微型計算機（PC）——以微處理器（MPU，單片IC的CPU）為核心的電子計算機。計算機進入了幾乎所有的行業。28§1.3計算機發展史3.計算機發展過程中的重要里程碑(1)第一臺電子數字計算機

1946年，ENIAC，美國賓夕法尼亞大學18800個電子管、1500個繼電器，重達30噸，占地170平方米。耗電150千瓦。運算速度為每秒5000次十進制加法運算或者400次乘法運算至多只能存20個10位的十進制數，無程序存儲器。29§1.3計算機發展史(2)第一臺存儲程序計算機

1949年在英國劍橋大學問世的EDSAC，由3000只電子管為主要元件的存儲結構的計算機。1951年馮·諾依曼的EDSAC問世，總共只采用了2300個電子管，但運算速度卻比擁有18000個電子管的ENIAC提高了10倍。30§1.3計算機發展史(3)晶體管計算機的誕生1954年，貝爾實驗室研制成功第一臺使用晶體管線路的計算機（TRADIC），裝有800個晶體管。1958年，IBM公司制成了第一臺全部使用晶體管的計算機RCA501型。計算速度從每秒幾千次提高到幾十萬次，主存儲器的存儲量，從幾千提高到10萬以上。1959年，IBM公司又生產出全部晶體管化的電子計算機IBM7090。31§1.3計算機發展史(4)第三代計算機的的著名代表1964年，第一個采用集成電路的通用計算機系列IBM360系統研制成功，該系列有大、中、小型，共6個型號。32§1.3計算機發展史(5)使用超大規模集成電路的第四代計算機

在1967年和1977年，分別出現了大規模集成電路和超大規模集成電路。美國的ILLIAC-IV計算機，是第一臺全面使用大規模集成電路作為邏輯元件和存儲器的計算機。33§1.3計算機發展史(6)微型計算機的出現Intel系列CPU的發展，特別是1978年推出的808616位CPU，為微機的出現奠定了硬件基礎。1980年，IBM實行“開放”政策；采用Intel8088MPU、委托獨立軟件公司為它配置各種軟件。1981年8月12日，IBM在紐約宣布IBMPC個人電腦出世。34§1.4計算機的發展趨勢目前計算機的發展是向“兩極”(多級)分化微型化、網絡化、高性能、通用化。巨型化、超高速、并行處理、智能化方向發展。關于計算機的大小——速度、容量。未來計算機的發展趨勢計算能力進一步提高——預計21世紀初期，將出現每秒100萬億次的超級計算機。計算機將進入人工智能時代——具備學習、判斷、推理及自然語言能力。將出現新型材料計算機——超導計算機、量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機。35§1.4計算機的發展趨勢中國第一臺計算機——103型通用數字電子計算機于1958年6月由中科院計算所研制成功