計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)教學內(nèi)容第一章微型計算機概述第二章微型計算機的主要部件第三章微型計算機的外部設備第四章多媒體計算機第五章計算機網(wǎng)絡第六章筆記本PC機第七章微型計算機的選購、安裝與維護參考教材計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)譚浩強主編電子工業(yè)出版社計算機硬件技術(shù)基礎(chǔ)教程史嘉權(quán)主編清華大學出版社第一代電子管時代(1946-1958)耗電高，體積大，定點計算，機器語言，匯編語言第二代晶體管時代(1958-1965)變集中處理為分級處理，浮點運算、高級語言第三代中小規(guī)模集成電路時代(1965-1970)存儲容量大，運算速度快，幾十至幾百萬次/秒第四代大規(guī)模集成電路時代(1971至今)向大型機和微型機兩個方向發(fā)展現(xiàn)代計算機發(fā)展方向巨型化，微型化，網(wǎng)絡化，智能化，多媒體化計算機的發(fā)展巨型機——世界幾家公司生產(chǎn)，最快1.4萬億次，9千個CPU組成Cray-1,Cray-2,Cray-3,國產(chǎn)銀河I,銀河II,銀河III小巨型機——功能同巨型機相近，價格相對便宜，發(fā)展十分迅速美國Convex公司的C系列機為其代表產(chǎn)品。大型機——大中型企事業(yè)單位作為計算中心的主機使用，統(tǒng)一調(diào)度主機資源，代表產(chǎn)品有IBM360，370，4300等。小型機——它可以滿足部門性的需求，供小型企事業(yè)單位使用，典型產(chǎn)品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，國產(chǎn)太極工作站——用于特殊的專業(yè)領(lǐng)域，例如圖象處理和輔助設計等。典型產(chǎn)品有HP-APOLLO，SUN工作站等。微型機——個人或家庭使用，PC機/個人計算機，價格低廉計算機的六大分類1.1微電子器件的發(fā)展代發(fā)表年份字長(bits)型號線寬(m)晶體管數(shù)(萬個)時鐘頻率(MHz)速度(MIPS)一197119724840048008500.20.3<10.05二197488080200.52-40.5三19781982168086/8088802862-32.913.44.77-108-16<11-2四198519893280386804861-227.512016-3325-666-1220-40五199332Pentium0.6-0.833060-200100-200六1995199619971999200132P/ProP/MMXPIIPIIIP40.60.60.35.25-.13.18-.135504507508501000133-200166-233233-450450-12001300-2400>300七2002？64Itanium0.13CPU:2.5KCache:30K800(20條指令/時鐘周期)>3000關(guān)于摩爾定律的不同觀點10年前的intel，5年前的微軟，給人們的印象是一個產(chǎn)生興奮的地方，好萊塢只能把夢想做到銀幕上，而微軟和intel的聯(lián)盟把銀幕上的夢變成了人們生活的一部分。于是，在那個時候，摩爾定律和windows一起代表了人類征服數(shù)字世界，改造自己生活的精神?，F(xiàn)在的摩爾定律，不再是一個夢想的一部分，而是逼迫人們掏錢的工具。。什么是摩爾定律的靈魂？更快、更高、更強，技術(shù)讓你實現(xiàn)夢想，一切以用戶體驗為中心；而現(xiàn)在的硬件廠商恰恰相反，拼命提高主頻，甚至不惜犧牲架構(gòu)優(yōu)勢也要突出主頻優(yōu)勢，完全背離了用戶，背離了應用。在科技界存在的一個眾所周知的事實，那就是任何試圖突破“摩爾定律”的行動最終都以失敗告終。企業(yè)每年在該領(lǐng)域的嘗試至少達到1000多次，如rilogySystems和MicroUnity的超級芯片試驗，以及IBM的X射線平板印刷術(shù)等，最終都胎死腹中。但人們很少注意到的是，成千上萬家追崇“摩爾定律”的企業(yè)最終都退出了這場“游戲角逐”。另外，人們也很少關(guān)注這些企業(yè)的最終命運如何。事實上，幾千家4年前仍可以看到的企業(yè)，如今已不復存在了。“摩爾定律”的副作用在網(wǎng)絡界體現(xiàn)的尤為突出。甚至可以說，網(wǎng)絡市場從一窩蜂地不正常發(fā)展到最終的破滅，都是“摩爾定律”惹得禍。Intel捍衛(wèi)摩爾定律摩爾定律與英特爾有著不解的淵海，不僅因為摩爾定律的提出者戈登·摩爾是英特爾的創(chuàng)始人之一，更因為英特爾在芯片技術(shù)上的一次次突破，使之理所當然地成為了摩爾定律的忠實捍衛(wèi)者，而英特爾最新的一次捍衛(wèi)行動，仍然是用技術(shù)說話。

2004年11月26日，美國英特爾宣布該公司的研究人員已經(jīng)開發(fā)出了新型晶體管結(jié)構(gòu)。

英特爾實驗室元件研究部門經(jīng)理格蘭德·馬斯科說：“此前我們的研究曾證明了：完全可以開發(fā)出更快更小的晶體管。但這里存在著耗電量、發(fā)熱及漏電等根本性的問題。我們的目標是克服這一障礙，制造出可集成相當于目前微處理器25倍的晶體管、同時不增加耗電量的芯片”。對于這項技術(shù)所帶來的影響，有關(guān)人士則稱為是“這項技術(shù)的開發(fā)成功將再次打破阻礙摩爾法則繼續(xù)存在的瓶頸?！奔s翰·馮·諾依曼（JohnVonNouma，1903－1957），美藉匈牙利人，1903年12月28日生于匈牙利的布達佩斯，父親是一個銀行家，家境富裕，十分注意對孩子的教育。馮·諾依曼從小聰穎過人，興趣廣泛，讀書過目不忘。據(jù)說他一生掌握了七種語言，6歲時就能用古希臘語同父親閑談，其中最擅長德語。他對讀過的書籍和論文能很快一句不差地將內(nèi)容復述出來，而且若干年之后，仍然如此。1911年一1921年，馮·諾依曼在布達佩斯的盧瑟倫中學讀書期間，就嶄露頭角而深受老師的器重。在費克特老師的個別指導下，兩人合作發(fā)表了第一篇數(shù)學論文，此時馮·諾依曼還不到18歲。1921年至1923年在蘇黎世大學學習。在1926年以優(yōu)異的成績獲得了布達佩斯大學數(shù)學博士學位，此時馮·諾依曼年僅22歲。1927年至1929年，馮.諾依曼相繼在柏林大學和漢堡大學擔任數(shù)學講師。1930年接受了普林斯頓大學客座教授的職位，1931年成為該校終身教授。1933年轉(zhuǎn)到該校的高級研究所，成為最初六的位教授之一，并在那里工作了一生。，是美國國家科學院、秘魯國立自然科學院和意大利國立林且學院等院的院土。1954年他任美國原子能委員會委員；1951年至1953年任美國數(shù)學會主席。馮·諾依曼由ENIAC機研制組的戈爾德斯廷中尉介紹參加ENIAC機研制小組后，便帶領(lǐng)這批富有創(chuàng)新精神的年輕科技人員，向著更高的目標進軍．1945年，他們在共同討論的基礎(chǔ)上，發(fā)表了一個全新的“存儲程序通用電子計算機方案”EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer的縮寫）

EDVAC方案明確奠定了新機器由五個部分組成，包括：運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入和輸出設備，并描述了這五部分的職能和相互關(guān)系．EDVAC機還有兩個非常重大的改進，即：（1）采用了二進制，不但數(shù)據(jù)采用二進制，指令也采用二進制；（2建立了存儲程序，指令和數(shù)據(jù)便可一起放在存儲器里，并作同樣處理．簡化了計算機的結(jié)構(gòu)，大大提高了計算機的速度．1946年7，8月間，馮·諾依曼和戈爾德斯廷、勃克斯在EDVAC方案的基礎(chǔ)上，為普林斯頓大學高級研究所研制IAS計算機時，又提出了一個更加完善的設計報告《電子計算機邏輯設計初探》．以上兩份既有理論又有具體設計的文件，首次在全世界掀起了一股“計算機熱”，它們的綜合設計思想，便是著名的“馮·諾依曼機”，其中心就是有存儲程序。輸入設備控制器輸出設備

CPU

存儲器運算器ALU諾依曼計算機的工作原理可概述為：“存儲程序”+“程序控制”1．以二進制表示數(shù)據(jù)和指令(程序)2.先將程序存入存儲器中，再由控制器自動讀取并執(zhí)行存儲器I/O接口輸入設備I/O接口數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB地址總線AB輸出設備CPU微機的硬件由CPU、存儲器、輸入/輸出設備構(gòu)成；輸入/輸出設備通過輸入/輸出接口與系統(tǒng)相連；(輸入/輸出接口簡稱I/O接口)各部件通過總線連接。構(gòu)成部件

中央處理器CPU

計算機的核心部件用來實現(xiàn)指令的自動裝入和自動執(zhí)行，實現(xiàn)計算機本身的自動化。地址信號標志寄存器指令寄存器數(shù)據(jù)暫存器控制電路指令譯碼器地址寄存器指令指針寄存器R1R2R3R4寄存器組運算器IP數(shù)據(jù)信號控制信號ALUALU控制器總線總線是連接多個功能部件的一組公共信號線微機中各功能部件之間的信息是通過總線傳輸總線BUS存儲器I/O接口輸入設備I/O接口輸出設備CPU

內(nèi)存內(nèi)存是存儲程序和數(shù)據(jù)的部件，由地址譯碼器、內(nèi)存單元等構(gòu)成。n根CPU地址線AB數(shù)據(jù)線DB控制線CB地址譯碼器地址00...0000地址00...0001地址00...0010地址00...0011地址11…1111內(nèi)存結(jié)構(gòu)示意圖外設和輸入/輸出接口（I/O接口）

外設的電信號、運行速度與CPU不匹配，不能與CPU直接相連，必須通過I/O接口與CPU相連。微型計算機常用外圍設備有顯示器、鍵盤、鼠標器及外存儲器。外存中常用的有硬磁盤（硬盤）、軟磁盤（軟盤）和光盤。如果需要還可以根據(jù)用戶的要求配置打印機、繪圖儀、投影儀；同時為了聯(lián)網(wǎng)，還可以配置調(diào)制解調(diào)器等通信設備。鍵盤→鍵盤接口顯示器→顯示卡鼠標→串行接口網(wǎng)絡→網(wǎng)卡打印機→并行接口音箱、麥可風→聲卡IDE2PentiumIII北橋440BX南橋PIIX4ECMOS&RTCUSB超級I/OIDE1COM1COM2LPT1L1CacheL2CachePCI插槽ISA插槽內(nèi)存條ROMBIOS顯示器硬盤光驅(qū)軟驅(qū)鍵盤鼠標打印機MODEM顯卡1.2.2微型計算機的指令系統(tǒng)機器語言機器語言是指機器能直接識別的語言，它是由“1”和“0”組成的一組代碼指令。例如，，作為機器語言指令，可能表示將某兩個數(shù)相加。由于機器語言比較難記，所以基本上不能用來編寫程序。

匯編語言匯編語言是由一組與機器語言指令一一對應的符號指令和簡單語法組成的。例如，“ADDA，B”可能表示將A與B相加后存入B中，它可能與上例機器語言指令直接對應。匯編語言程序要由一種“翻譯”程序來將它翻譯為機器語言程序，這種翻譯程序稱為匯編程序。任何一種計算機都配有只適用于自己的匯編程序。匯編語言適用于編寫直接控制機器操作的低層程序，它與機器密切相關(guān)，一般人也很難使用。高級語言高級語言比較接近日常用語，對機器依賴性低，是適用于各種機器的計算機語言。目前，高級語言已發(fā)明出數(shù)十種，下面介紹常用的幾種，如表名

稱功

能BASIC語言一種最簡單易學的計算機高級語言，許多人學習基本的程序設計就是從它開始的。新開發(fā)的VisualBasic具有很強的可視化設計功能，是重要的多媒體編程工具語言FORTRAN語言一種非常適合于工程設計計算的語言，它已經(jīng)具有相當完善的工程設計計算程序庫和工程應用軟件C語言一種具有很高靈活性的高級語言，它適合于各種應用場合，所以應用非常廣泛Java語言這是近幾年才發(fā)展起來的一種新的高級語言。它適應了當前高速發(fā)展的網(wǎng)絡環(huán)境，非常適合用作交互式多媒體應用的編程。它簡單、性能高、安全性好、可移植性強利用助記符加上操作數(shù)來表示指令就方便得多了。上面的程序可寫成：