(计算机三级考试)计算机网络技术第1章-计算机基础.ppt
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1、【计算机三级考试】计算机网络技术第1章-计算机基础1.1 计算机系统组成1.1.0 计算机的特点1.1.1 计算机的发展1.1.2 计算机的分类1.1.3 计算机系统的主要技术指标1.1.4 计算机的应用领域 1.1 计算机概述1.1.0 计算机的特点计算机是高速自动进行信息处理的电子设备,它能够按照人们预先编写的程序对输入数据进行处理、存储、传送,从而输出有用的信息或知识,计算机的应用促进了社会生产的发展和人们生活质量的提高。这个定义强调了计算机4个特点:计算机是信息处理的电子设备,而不是简单地完成加减乘除运算的计算工具。输入的是原始数据,经过处理后输出的是有用的信息。计算机的特点(续)计算
2、机是通过预先编写的、存储在其中的程序来自动完成数据处理的。程序是由指挥计算机执行操作的一系列命令组成的。随着计算机硬件和软件的迅速发展,计算机的处理速度越来越快,工作效率越来越高,而成本和价格却越来越低,这为计算机的普及奠定了基础。计算机的经济效益和社会效益都十分明显,这就是计算机的应用带来得好处。而这都借助于形形色色的计算机软件实现的。1.1.1 计算机的发展 计算机的发展历程 微型计算机的发展状况 计算机的发展阶段 计算机的发展趋势计算机的发展历程 根据计算机所使用的电子器件的变化,计算机的发展可分为四代:第1代(1946-1958):电子管计算机;第2代(1957-1964):晶体管计算
3、机;第3代(1964-1971):中、小规模集成电路计算机;第4代(1971年至今):大规模、超大规模集成电路计算机(微机属于第4代)。计算机的发展阶段60多年来,计算机的发展经历了5个重要阶段:大型机阶段(MainFrame,20世纪4060年代)小型机阶段(Minicomputer,20世纪6080年代)微型机阶段(Microcomputer,20世纪7090年代)客户机/服务器阶段(Client/Server,20世纪8090年代)互联网阶段(Internet,20世纪80年代至今)微型计算机的发展状况自1971年微处理器和微型计算机问世以来,按CPU的字长和功能划分,微型计算机的发展已
4、经历了四代,现已进入第五代:第1代(1971-1973):4位或8位低档微处理器和微型计算机;第2代(1974-1978):中档8位微处理器和微型计算机;第3代(1978-1981):16位微处理器和微型计算机;第4代(1985-至今):32位高档微型计算机;第5代(近几年):64位高档微型计算机。计算机的发展趋势 超高速化 微型化 网络化 多媒体化 智能化(第5代计算机的典型特征)计算机发展的代表超级计算机 超级计算是解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国超级计算是解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域一系列重大问题的重要手段,是国家综合国力、科技竞防建设
5、等领域一系列重大问题的重要手段,是国家综合国力、科技竞争力和信息化建设能力的重要体现,是世界各国争夺的战略制高点。争力和信息化建设能力的重要体现,是世界各国争夺的战略制高点。1993年,德国曼海姆大学汉斯、埃里克等人发起创建了全球超级计算年,德国曼海姆大学汉斯、埃里克等人发起创建了全球超级计算机排名榜。该榜目前由德国曼海姆大学、美国田纳西大机排名榜。该榜目前由德国曼海姆大学、美国田纳西大学、美国能源研究科学计算中心()以及劳伦斯伯克利国学、美国能源研究科学计算中心()以及劳伦斯伯克利国家实验室联合举办,每年排名两次,已发展成为全世界最具权威的超家实验室联合举办,每年排名两次,已发展成为全世界最
6、具权威的超级计算机排名榜,是衡量各国超级计算水平的最重要的参考依据。级计算机排名榜,是衡量各国超级计算水平的最重要的参考依据。美、英、法、德、日是超级计算机研发和应用的传统强国,其中美国美、英、法、德、日是超级计算机研发和应用的传统强国,其中美国具有绝对优势地位。年月排名中,美国占据具有绝对优势地位。年月排名中,美国占据席,欧洲占据席,亚洲席,其中第至第名均席,欧洲占据席,亚洲席,其中第至第名均为美国的产品,部署在美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室的为美国的产品,部署在美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室的“(走鹃)(走鹃)”名列世界第一,峰值性能达名列世界第一,峰值性能达万亿次,实测速度为万亿次。
7、在亚洲,万亿次,实测速度为万亿次。在亚洲,除日本外,印度、韩国也加大了对超级计算机的支持力度,已有多台除日本外,印度、韩国也加大了对超级计算机的支持力度,已有多台系统进入了榜单。近年来,中国已有多台超级计算机系系统进入了榜单。近年来,中国已有多台超级计算机系统陆续进入了榜单,达到的最好名次是世界第名。统陆续进入了榜单,达到的最好名次是世界第名。中国超级计算机发展年谱中国超级计算机发展年谱型号型号面世时间面世时间每秒运算速度(峰值)每秒运算速度(峰值)银河银河19831983年年 1 1亿次亿次曙光一号曙光一号19921992年年 6.4 6.4亿次亿次银河银河19941994年年 10 10亿
8、次亿次银河银河19971997年年 130 130亿次亿次神威神威19991999年年 3840 3840亿次亿次深腾深腾1800180020022002年年 1 1万亿次万亿次曙光曙光4000A4000A20042004年年 11 11万亿次万亿次神威神威3000A3000A20072007年年 18 18万亿次万亿次深腾深腾7000700020082008年年 106.5 106.5万亿次万亿次曙光曙光5000A5000A20082008年年 230 230万亿次万亿次天河一号天河一号20092009年年 1206 1206万亿次万亿次超级计算机500强的小资料 在最新公布的全球超级计算机
9、在最新公布的全球超级计算机500强排行榜上,强排行榜上,IBM凭借超级凭借超级计算机计算机“走鹃走鹃”(Roadrunner)首次将运算速度提升至首次将运算速度提升至1.026 peta flop量级,即每秒钟可进行量级,即每秒钟可进行1026万亿次浮点运算。它拥万亿次浮点运算。它拥有有130536个计算核心,包括个计算核心,包括12960颗颗Cell引擎的引擎的116640个个PPE和和SPE核心,以及核心,以及6948颗双核颗双核AMD Opteron处理器。处理器。在主芯片方面,有在主芯片方面,有374款采用英特尔处理器,占比例为款采用英特尔处理器,占比例为74.8%,创造了历史新高。有
10、创造了历史新高。有61款采用款采用IBM Power处理器,占比例为处理器,占比例为13.6%,有,有56款采用款采用AMD Opteron处理器,占比例为处理器,占比例为11.2%。在系统厂商方面,有在系统厂商方面,有210台为台为IBM,所占比例为,所占比例为42%,有,有183台台超级计算机来自于超级计算机来自于HP,所占比例为,所占比例为36.6%,戴尔、,戴尔、SGI和和Gray分别占据了分别占据了5.4%、4.4%和和3.2%的比例。美国合计占的比例。美国合计占91.6%。1.1.2 计算机的分类 传统的按计算机的性能和作用分类:巨型计算机、小巨型计算机、大型主机、小型计算机、工作
11、站、个人计算机;现实分类:服务器、工作站、笔记本、手持设备(掌上电脑、智能手机)。1.1.3 计算机系统组成 计算机的硬件系统:由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 五大部分组成;其中运算器、控制器是计算机硬件的核心,称为中央处理器(CPU);计算机的软件系统:计算机运行所需各种程序和相关数据的总称;它包括系统软件和应用软件两部分;其中系统软件包括操作系统、语言软件、编辑软件、数据库管理软件和服务性软件等。硬件是基础,软件是灵魂。1.1.4 计算机系统的主要技术指标1.CPU字长:计算机CPU一次能处理二进制数据的位数,一般为字节的整数倍;字长也称位数。2.存储容量:分内存容量和外存容
12、量,内存用于与CPU交换信息;3.运算速度:每秒执行指令的条数(百万条/S,缩写为MIPS);单字长每秒执行一百万条浮点指令的平均速度单位的英文缩写为MFLOPS。4.数据传输率:也称带宽;单位是bps、Kbps、Mbps、Gbps5.RASIS特性:可靠性、可用性、可维护性和安全性,统称为RASIS;其中可靠性通常用平均无故障时间(MTBF)和平均故障修复时间(MTTR)来表示。1.1.5 计算机的应用领域 科学计算科学计算 利用计算机快速准确地进行复杂计算的能力,大大利用计算机快速准确地进行复杂计算的能力,大大加快科学研究的进展。加快科学研究的进展。事务处理事务处理 从文字处理、填制报表,
13、到数据检索、信息管理,从文字处理、填制报表,到数据检索、信息管理,处理业务量大、实时性强。处理业务量大、实时性强。过程控制过程控制 对工业生产过程中的各种参数进行连续、实时的控对工业生产过程中的各种参数进行连续、实时的控制,节约人力物力,提高生产效率。制,节约人力物力,提高生产效率。辅助工程辅助工程 用用CAD、CAE、CAM、CAT等帮助改造传统设计制等帮助改造传统设计制造,加快速度、减轻劳动强度。造,加快速度、减轻劳动强度。人工智能人工智能 用计算机模拟人类的某些智能行为,开发出各类专用计算机模拟人类的某些智能行为,开发出各类专家系统、模式识别、定理证明、机器翻译。家系统、模式识别、定理证
14、明、机器翻译。网络应用网络应用 电子邮件、网页浏览、资料检索、电子邮件、网页浏览、资料检索、IP电话、电子商电话、电子商务务/政务、远程教育、远程医疗、网上聊天、虚拟社区等。政务、远程教育、远程医疗、网上聊天、虚拟社区等。多媒体应用多媒体应用 动漫设计、电影特技、地理信息、平面图象处理、动漫设计、电影特技、地理信息、平面图象处理、模拟仿真、遥感影象处理等。模拟仿真、遥感影象处理等。1.2 计算机硬件组成1.2.0 计算机硬件的种类1.2.1 计算机硬件组成 1.2.2 微处理器芯片的发展简史1.2.3 奔腾芯片的技术特点1.2.4 安腾芯片的技术特点1.2.5 主板与插卡的组成1.2.0 计算
15、机硬件的种类 传统上把计算机分成巨型计算机、大型计算机、中型计算机、小型计算机和微型计算机五类。这种分类方法太陈旧过时。1989年11月,美国IEEE根据计算机种类的演变过程和发展趋势把当时的计算机分为六类:大型主机,小型计算机,个人计算机,工作站,巨型计算机,小巨型计算机。但是,这种分类方法也过时了。对现实计算机硬件的分类现在,人们把计算机分为下述五大类:服务器(Server)处理能力强,存储容量大,有高速I/O通道和联网能力。工作站(Workstation)主要面向计算机辅助设计等专业领域,主要是有强大的图像处理能力。台式机(Desktop PC)通常所说的微机笔记本(Notebook)手
16、持设备又称掌上电脑(Handheld PC)服务器采用的处理器体系结构 有CISC服务器、RISC服务器和VLIW服务器三类:CISC是复杂指令集计算机(Complex Instruction Set Computer),多为中低档服务器采用。RISC是精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer),多为中高档服务器采用。VLIW是超长指令字(Very Long Instruction Word),采用了IA-64的清晰并行指令计算的设计,主要用于高端服务器。1.2.1 计算机硬件组成 一个完整的计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件是基础,软件是灵魂。计
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