1.计算机组成原理

🍍第一部分:概述篇

1.计算机的发展历史

计算机发展的四个阶段

  • 第一阶段:电子管计算机 1946 - 1957
  • 第二阶段:晶体管计算机 1957 - 1964
  • 第三阶段:集成电路计算机 1964 - 1980
  • 第四阶段:超大规模集成电路计算机 1980 - 现在

第一阶段:电子管计算机 1946 - 1957

第二次世界大战期间,英国为了解密德军海军的密文,设计了世界上第一台电子管计算机,这一阶段最著名的一个电子管计算机是 艾尼阿克(ENIAC)

艾尼阿克(ENIAC

18000 多个电子管,运行耗电量 150千瓦,重30吨,占地1500平方英尺,运行速度是人工的20万倍

问题:集成度小,空间占用大,功耗高,运行慢,操作复杂,更换程序需要接线

第二阶段:晶体管计算机 1957 - 1964

主要是贝尔实验室的三个科学家发明了晶体管,这一时期最著名的计算机有 TX-0(第一台晶体管计算机),PDP-1(当时性能最高的晶体管计算机,配备4k内存,每秒钟能执行200000条指令,配备了 512x512显示器)

集成度相对较高,空间占用相对较小,功耗较低,运算速度较快,操作简单,交互更加简单

第三阶段:集成电路计算机 1964 - 1980

主要是 德州仪器的工程师发明了 集成电路(IC)

计算机更小,功耗变得更低,速度更快,这时候计算机已经具备进入千家万户的条件

这一阶段 IBM 有两款卖的非常好的计算机(7094 和 1401),但是这两款计算机软件不相互兼容,所以 IBM推出了兼容产品 System/360(操作系统的雏形),操作系统的出现 让 软件在 不同的硬件上运行成为了可能

第四阶段:超大规模集成电路计算机 1980 - 现在

一个芯片可以集成上百万个晶体管,速度更快,体积更小,价格更低,用户丰富(文本处理,表格处理,高交互的游戏...)

第五个阶段?

生物计算机,可能以 蛋白质分子作为主要原材料(体积小,效率高,不受信号的干扰,没有热损耗)

量子计算机,遵循量子力学的物理计算机


微型计算机的发展历史

  • 单核CPU(有性能瓶颈)
    • 1971-1973 500KHz 频率的微型计算机(字长8位)
    • 1973-1978 高于1MHz 频率的微型计算机(字长8位)
    • 1978-1985 500MHz 频率的微型计算机(字长16位)
    • 1985-2000 高于1GHz 频率的微型计算机(字长32位)
    • 2000-现在 高于2GHz频率的微型计算机(字长64位)
  • 多核CPU
    • 2005 Intel酷睿系列 双核CPU,AMD速龙系列
    • 2006 Intel酷睿四核CPUIntel酷睿十六核CPU
    • Intel酷睿十六核CPU
    • 在服务器领域 Intel至强系列56核CPU

2.计算机的分类

  • 超级计算机:功能最强,运算速度最快,存储容量最大的计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术的研究,运算速度 TFlop/s(每秒万亿次浮点运算)
  • 大型计算机:具有高性能,可处理大量数据与复杂运算(例如人口普查,金融,银行等等),在大型机市场里,IBM占用了很大的份额
  • 迷你计算机(服务器):不需要特殊的空调场所,具备不错的算力,可以完成较复杂的运算
  • 工作站:高端的通用微型计算机,提供比个人计算机更强大的性能,类似于普通台式电脑,性能强劲
  • 微型计算机(个人计算机):台式机,笔记本,一体机

3.计算机的体系与结构

冯诺依曼体系(将程序指令和数据一起存储的计算机设计概念结构)

  • 存储程序指令
  • 设计通用电路

解决了早期计算机 仅能执行固定程序的问题

  • 必须有一个存储器
  • 必须有一个控制器
  • 必须有一个运算器
  • 必须有一个输入设备
  • 必须有一个输出设备

现代计算机的结构

  • 多了一个内存,解决CPU与硬盘之间 速率不一致的问题

4.计算机的层次与编程语言


5.计算机的计算单元


6.计算机的字符和编码集


🌽第二部分:组成篇


🥒第三部分:计算篇


🥜第四部分:实践篇

📚参考列表(致敬)