1、第一章 绪论,1.1 计算机的发展简史 1.2 计算机的硬件组成 1.3 计算机系统 1.4 计算机系统结构、组成和实现 1.5 计算机的应用与发展,1.1 计算机的发展简史,计算机是人类智慧的结晶，迄今为止，计算机的发展经历了380多年。计算机大致可分为两大种：机械计算机和电子计算机。电子计算机是指不需要人工直接干预，能够自动、高速、准确地对各种信息进行高速处理以及存储的电子设备。电子计算机分为两类：电子模拟计算机和电子数字计算机。电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算过程是连续的；电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算过程是不连续的。如，在电子数字计算机中往往用
2、输出信号电平的高低或脉冲的有无来表示数值“1”或“0”，这样就可以用一串在时间上彼此离散的量来表示一个数。,1.1.1 电子数字计算机的发展简史,1946年，第一台电子数字计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）在美国陆军部的资助下，由美国宾夕法尼亚大学研制出来。 从第一台电子数字计算机诞生至今的50多年里，计算机科学技术一直在飞速地发展，其发展速度是人类科技史上任何其他学科所无法比拟的。根据组成计算机的电子器件，一般把电子数字计算机分为四个阶段，习惯上称为四代。,第一代：电子管计算机（19461955），将电子管和继电器用绝
3、缘导线互连在一起构成计算机，代表性的计算机有ENIAC、美国IBM的650小型机和701计算机。第二代：晶体管计算机（19551965），采用晶体管和印制电路构成计算机。后来又采用了铁氧体的磁芯存储器。代表性的计算机有美国控制数据公司的CDC1604，IBM的7030等。第三代：中小规模集成电路计算机（19651974），采用中小规模集成电路和多层印制电路。代表性的计算机有IBM360、IBM370、CDC6600/7600、Texas仪表公司的ASC、Digital Equipment公司的PDP-8等。,第四代：大规模或超大规模电路计算机（1974），采用大规模或超大规模电路和半导体存储器
4、构成计算机，70年代初，半导体存储器问世，迅速取代了磁芯存储器在计算机中的地位，并不断地向大容量、高速度的方向发展，此后，存储器芯片集成度大致每三年翻两番，这就是著名的摩尔定律。因为芯片性能呈指数增长已放缓，所以摩尔定律已渐渐不再适用。本时期代表性的计算机有VAX9000、CrayX-MP、IBM/3090VF等。,1.1.2 冯诺依曼计算机,存储程序概念是冯诺依曼等人于1946年6月在一篇题为电子计算机装置逻辑结构初探的报告中首次提出来的，该报告的内容概括为以下三个基本特点：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。计算机内部以二进制代码表示指令和数据。采用存储程序的方
5、式。将事先编好的程序（包括数据）存入到同一个存储器，然后再启动计算机工作，计算机自动、连续地从存储器中取出指令并运行，这个过程不需要人工干预。,1.1.3 计算机的分类,计算机的规模由计算机的一些主要技术指标来衡量，如运算速度、存储容量、输入和输出能力等。计算机按照其规模可分为大型机、巨型机、小型机、微机和工作站等。大型机大型机最初是指装在非常大的、带框的铁盒子里的大型计算机系统，以用来同小一些的机器有所区别。比较具有代表性的大型机有60年代的IBM360、70年代和80年代的IBM370、90年代的IBMS/390等。大型机的运算速度非常快，具有高可靠性、高稳定性、安全性和强大的数据处理能力
6、。,巨型机尽管大型机的运算速度很快，但是国防、气象等领域需要有运算速度更快的计算机来处理数据，所以出现了巨型机。著名的巨型机如：美国的克雷系列(Cray-1,Cray-2，Cray-3、Cray-4等)；我国自行研制的银河-I（每秒运算1亿次以上）、银河-II（每秒运算了10亿次以上）和银河-III（每秒运算100亿次以上）也都是巨型机。,小型机小型机是指运行原理类似于PC机和服务器，但性能及用途又与它们截然不同的一种高性能计算机。小型机一般用于工业自动控制、信号处理、医疗设备的数据采集、企业管理等方面。比较有名的小型机有美国DEC公司生产的VAX系列机、PDP-11；惠普的HP1000、HP
7、 9000；国产的浪潮、曙光等等。,微机微型计算机简称微机，是目前发展最快、应用最广泛的一种计算机。1971年月11月美国Intel公司推出了世界上第一台微机MCS-4，中央处理器采用Intel4004。1981年，IBM推出了IBM PC机，IBM的PC机很快成为微机市场的主流产品。工作站工作站是个人使用的台式计算机系统，是一种具有高速数据处理能力、高性能的图形处理系统。它具有良好的人机界面和通用的操作系统（window NT、UNIX等），标准的网络互联接口和标准的输入输出接口。,1.2 计算机的硬件组成,一台计算机的基本组成部件有五个：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。目前，运
8、算器和控制器已经被集成到一个小芯片上，称为中央处理器，简称CPU（Central Processing Unit）。运算器运算器是对数据或信息进行处理和运算的部件。经常进行的运算有算术运算和逻辑运算，算术运算包括加、减、乘、除等，逻辑运算包括与、或、非等，这些运算是由算术逻辑部件（Arithmetic and Logical Unit，ALU）来完成。运算器中还有很多个通用寄存器，用来临时存放操作数，运算结束后用来存放运算结果。,控制器控制器的主要功能是实现计算机本身运行过程的自动化，控制整个计算机的各部件进行有条不紊的工作。控制器从主存中一条一条地把指令取出来，然后加以分析，向各部件发出相应
9、的控制信号以执行指令所规定的操作。计算机中各部件之间往来的信号有三种：地址信号、数据信号和控制信号。控制器中还有一些专用的寄存器，如程序计数器（PC），地址寄存器等等。,存储器存储器的功能是用来存放程序和数据。按照在计算机中地位的不同，存储器可分为高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器，它们组成一个三层的存储系统。如图1.1所示。,输入设备输入设备的功能是把人们编好的程序以及数据送到计算机中，并将它们转换成计算机内部所能识别和接受的编码，如ASC等。 常用的输入设备有键盘、鼠标等。输出设备输出设备的功能是输出计算机的处理结果，输出形式有数字、文字、字母、图形、图像等。常用的输出设备有显示器、打印
10、机等。,上述5个部分就组成了一台计算机，如图1.2所示。,1.3 计算机系统,1.3.1 计算机系统的组成一台完整的计算机系统由硬件和软件组成。硬件是计算机系统的基础，而软件则如同计算机系统的灵魂，两者缺一不可，相辅相成。目前，硬件和软件相互渗透，相互融合，使得硬件和软件的分界线越来越模糊，在硬件和软件之间出现了固件。,计算机系统采用何种实现方式，要从效率、速度、价格、资源状况、可靠性等多方面因素全盘考虑，对软件、硬件及固件的取舍进行综合平衡。软件和硬件在逻辑功能上是等效的，同一逻辑功能既可以用软件也可以用硬件或固件实现。从原理上讲，软件实现的功能完全可以用硬件或固件完成；同样，硬件实现的逻辑
11、功能也可以由软件模拟来完成，只是性能、价格以及实现的难易程度不同而已。例如，在计算机中实现十进制乘法这一功能，既可以用硬件来实现，也可以用软件来完成。软、硬件的功能分配比例可以在很宽的范围内变化，这种变化是动态的。,软、硬件功能分配的比例随不同时期以及同一时期的不同机器的变化而变化。由于软、硬件是紧密相关的，软、硬界面常常是模糊不清的，因此在计算机系统的功能实现上，有时候很难分清哪些功能是由硬件完成的，哪些功能是由软件完成的。从目前软、硬件技术的发展速度及实现成本上看，随着器件技术的高速发展，特别是半导体集成技术的高速发展，以前由软件来实现的功能，越来越多的由硬件来实现，总的来说，软件硬化是目
12、前计算机系统发展的主要趋势。,1.3.2 计算机系统的多层结构,现代计算机是通过执行指令来解决问题的，它由软件和硬件两大部分组成。描述一个任务如何实现的指令序列称为程序，所有程序在执行前都必须转换成计算机能识别且能直接执行的机器指令。这些机器指令与机器硬件直接对应，并能被其直接识别和执行，然而使用机器语言编程既不方便，也无法适应解题需要和计算机应用范围的扩大。这个问题可从两方面去解决，前提都是需要设计一个比机器指令更方便使用或编程的指令集合，由它构成新的语言，例如汇编语言。,汇编语言是一种符号语言，给程序员编程提供了方便，但尽管每个语句仍基本上与机器指令对应，却并不能被机器直接识别和执行。用汇
13、编语言开发的程序需要某种转换才能在实际机器上执行：一种是翻译（translation），即在执行汇编语言源程序之前生成一个等价的机器语言指令序列来替换它，然后再在机器上执行目标程序以获得结果；另一种是解释（interpretation），即用机器指令写一个程序，将汇编语言源程序作为输入数据，按顺序检查它的每条指令，然后直接执行等效的机器指令序列来解决问题。,汇编语言源程序可以在机器上运行并获得结果，是因为有汇编程序的支持。在汇编语言程序设计者看来，就好像有了一台用汇编语言作为机器语言的机器。这里的机器是指能存储和执行程序的算法和数据结构的集合体。我们把以软件为主实现的机器称为虚拟机器，而把由硬
14、件和固件实现的机器称为实际机器。显然，虚拟机器的实现是构筑在实际机器之上的。,把计算机系统按功能划分为多个层次结构后，对各级的程序员而言，只要熟悉和遵守该级语言的规范准则，所编写的程序就总能在此机器级上运行并得到结果，而不用了解该机器是如何实现的。各机器级的实现主要靠翻译或解释，或者是这两者的结合。翻译是先用转换程序将高一级机器级上的程序整个的转换成低一级机器级上可运行的等效程序，然后再在低一级机器级上实现的技术。解释则是在低一级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高一级机器级上的一条语句或指令的功能，通过对高一级程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术。,从概念和功能上把一个复杂的计算机系统
15、看成是由多个机器级构成的层次结构 ，如图1.3所示。,1.3.3 计算机系统的性能评价,计算机系统的性能评价是研究计算机的一个重要方面，越来越受到人们的关注。计算机系统的性能评价涉及到数学、概率统计、计算机软件和计算机硬件等领域，既有理论问题，又有工程实现问题。现在计算机系统的性能评价已经发展成为一门独立的学科。时间是衡量计算机系统性能的标准，同样的工作量，花费的时间越少速度越快，计算机的性能越高。计算机系统的性能评价方法主要有两种：分析和测试。,1.分析可以以MIPS和MFLOPS作为计量单位来衡量计算机系统的运算速度。（1）MIPSMIPS是Million Instructions Per
16、 Second的缩写，表示每秒处理的百万级的机器语言指令条数。这是衡量CPU速度的一个指标。对于一个给定的程序，MIPS的定义为：,（2）MFLOPSMFLOPS是Million Floating Point Operations Per Second的缩写。表示每秒处理的百万级浮点指令条数。对于一个给定的程序，MFLOPS的定义为：,2.测试上述性能评价方法主要针对CPU，它没有考虑诸如I/O结构，操作系统，编译程序的效率等系统性能的影响，因此难以准确评价计算机的实际工作能力。用程序的运行速度来评价计算机性能的方法是一种测试的方法。为了对一个计算机系统的性能进行较为客观的评价，一般采用不同层
17、次的基准测试程序（Benchmarks）来评价系统性能。一个典型的基准测试程序是由一些计算机公司发起成立的系统性能评价合作团体（SPEC）所制订的一组测试程序。按其评价准确性递减的顺序给出测试程序：,（1）实际的应用程序。如C语言的各种编译程序。（2）核心程序。从实际程序中抽取出少量关键循环程序段，并用它们来评价机器的性能。这些程序段与实际程序不同，任何用户都不会真正运行这些核心程序，它们只是用来评价机器性能。Linpack是一个典型的核心程序。,（3）综合基准测试程序。类似于核心程序，与实际应用相差很大，因为综合基准测试程序是为了体现平均执行而人为编写的。基准程序法是目前一致承认的测试性能的
18、较好方法，有多种多样的基准程序，如主要测试整数性能的基准程序，测试浮点性能的基准程序等等。下面介绍四个常见的基准程序。整数测试程序Dhrystone是一个综合性的基准测试程序，它是为了测试编译器和CPU处理整数指令和控制功能的有效性，人为地选择一些典型指令综合起来形成的测试程序。,浮点测试程序在计算机科学工程应用领域内，浮点计算工作量占很大比例，因此机器的浮点性能对系统的应用有很大的影响。有些机器只标出单个浮点操作性能，如浮点加法、浮点乘法时间。而大部分工作站则使用Linpack和Whetstone基准程序测得浮点性能。Linpack主要测试向量性能和高速缓存性能。Whetstone是一个综合
19、性测试程序，除测试浮点操作外，还测试整数计算和功能调用等性能。,SPEC基准程序（SPEC benchmark）SPEC是System Performance Evaluation Cooperative的缩写，是几十家世界知名计算机大厂商所支持的非盈利的合作组织，旨在开发共同认可的标准基准程序。SPEC基准程序是由SPEC开发的一组用于计算机性能综合评价的程序。以对VAX11/780机的测试结果作为基数，其他计算机的测试结果以相对于这个基数的比率来表示。SPEC基准程序能较全面地反映机器性能，有一定的参考价值。,TPC基准程序TPC是Transaction Processing Counci
20、l（事务处理委员会）的缩写，TPC基准程序是由TPC开发的评价计算机事务处理性能的测试程序，用以评价计算机在事务处理、数据库处理、企业管理与决策支持系统等方面的性能。TPC成立于1988年，目前已有40多个成员，几乎包括了所有主要的商用计算机系统和数据库系统。该基准程序的评测结果用每秒完成的事务处理数TPC来表示。TPC基准测试程序在商业界范围内建立了用于衡量机器性能以及性能价格比的标准。,1.4 计算机系统结构、组成和实现,“计算机系统结构”这个名词来自英文Computer Architecture，也被译成“计算机体系结构”。architecture这个词原来用在建筑领域，20世纪60年代
21、这个名词被引入计算机领域。“计算机系统结构”一词已经得到普遍使用，它研究的内容不但涉及计算机硬件，也涉及计算机软件，已经成为一门非常重要的学科。,1.4.1 计算机系统结构,计算机系统结构的基本概念计算机系统结构（Computer Architecture）是Amdahl等人在1964年介绍IBM360时提出来的，指程序员所看到的一个计算机系统的属性，即概念性结构和功能特性。按照计算机层次结构，不同程序设计者所看到的计算机具有不同的属性。在计算机技术中，一种本来存在的事物或属性，但从某种角度看却好像不存在，这称为透明性。通常，在一个计算机系统中，低层机器级的概念性结构和功能特性，对高级语言程序
22、员来说是透明的。例如使用高级语言的程序员所看到的计算机属性主要是软件子系统和固件子系统的属性，包括程序语言以及操作系统、数据库管理系统、网络软件等用户界面。,计算机体系结构主要研究硬件和软件功能的划分，确定硬件和软件的界面，即哪些功能应划分给硬件子系统完成，哪些功能应划分到软件子系统中完成。这其中最重要的问题都直接和计算机的指令系统有关，例如计算机的字长，计算机硬件能够直接识别和处理的数据类型及其表示、存储、读写方式，指令系统的组成，指令类别、格式和功能，支持的寻址方式，存储器、输入输出设备和CPU之间数据传送的方式和控制，也包括中断的类型和处理流程，对各种运行异常或者出错的检测和处理方案等等
23、，这些都是程序设计人员编写出高质量程序并确保其正常运行必须深入了解的计算机的属性。,对于目前的通用型机器，计算机系统结构（传统机器程序员所看到的属性）一般包括： （1）机器内的数据表示，包括硬件能直接识别和处理的数据类型和格式等； （2）寻址方式，包括最小寻址单位，寻址方式的种类、表示和地址计算等； （3）寄存器组织，包括操作数寄存器、变址寄存器、控制寄存器及某些专用寄存器的定义、数量和使用约定等； （4）指令系统，包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序方式和控制机构等；,（5）存储系统，包括最小编址单位、编址方式、主存容量和最大可编址空间等； （6）中断机构，包括中断的类型、中断分级、中
24、断处理程序的功能和入口地址等； （7）机器工作状态的定义及切换，如在管态，处理机可以使用系统的全部指令和全部资源，而在目态，处理机只能执行用户程序； （8）输入/输出机构，包括输入/输出设备的连接方式，处理机/存储器与输入/输出设备间数据传送的方式与格式、传送的数据量以及输入/输出操作的结束与出错标志等； （9）信息保护，包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持等。,计算机系统结构的分类随着计算机系统结构的发展，出现了各种复杂程度不同，运算速度、处理能力各异的计算机系统，同时也出现了对计算机系统进行分类的各种方法。目前常用的是MJFlynn根据指令流和数据流数量进行分类的方法。1966年，MJF
25、lynn提出了指令流是机器执行的指令序列，数据流是由指令流调用的数据序列的定义。根据指令流和数据流数量可将计算机系统分成下列四类。,（1）单指令流单数据流SISD(Single Instruction stream Single Data stream)SISD是传统的顺序处理的计算机，它通常由一个处理器和一个存储器组成。典型的SISD计算机每次只执行一条指令，每次从存储器只取(或存)一个数据，为了提高运算速度，有些SISD计算机设置了指令流水线和运算操作流水线，有些还设置了多个功能部件和多体交叉存储器。,（2）单指令流多数据流SIMD(Single Instruction stream Mu
26、ltiple Data stream)SIMD计算机通常由一个指令控制部件、多个处理器和多个存储器组成。各处理器和各存储器之间通过互联网络进行通信。在程序运行时由指令控制部件向各个处理器“播送”同一条指令，所有“活动的”处理器在同一时刻执行同样的指令，这就是单指令流(各处理器可由程序分别设置成“活动的”或“不活动的”，“不活动的”处理器不执行指令规定的操作)；各“活动的”处理器执行指令时所需的数据是从它本身专用的存储器中取出来的，所以各处理器所处理的数据是各不相同的，这就是多数据流。SIMD以阵列处理机或并行处理机为代表。,（3）多指令流单数据流MISD(Multiple Instructio
27、n stream Single Data stream)MISD计算机系统在同一时刻执行多条指令，但处理同一个数据。（4）多指令流多数据流MIMD(Multiple Instruction stream Multiple Data stream)典型的MIMD计算机系统由多台处理器(包括指令控制部件和处理器)和多个存储器组成，并有一个互联网络实现各处理器和各存储器之间的通信。每台处理器执行各自的指令，存取各自的数据。MIMD以多处理机为代表。,1.4.2 计算机组成,计算机组成（Computer Organization）是在依据计算机系统结构确定并且分配了硬件子系统的概念结构和功能特性的基础
28、上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，以及实现机器指令级的各种功能和特性。计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。为了实现相同的计算机系统结构所要求的功能，完全可以有多种不同的计算机组成设计方案。因为半导体器件性能的提高，新技术成果的面世，或者又有新的价格/性能比的需求出现，都会带来计算机组成的变化。同一个计算机系统结构可以对应多个不同的计算机组成，最典型的例子就是系列计算机（family computer），同一个系列的计算机往往保持软件兼容（software compatibility）特性。,一般来讲，计算机组成设计要确定的内容应包括： （1）数据通路的宽度，指数据总线上一次
29、能并行传送的信息位数； （2）专用部件的设置，包括设置哪些专用部件，如乘除法专用部件、浮点运算部件、字符处理部件、地址运算部件等，每种专用部件的个数等等，这些都取决于所需达到的机器速度、专用部件的使用频度及允许的价格等； （3）各种操作对部件的共享程度，若共享程度太高，则会由于共享部件的分时使用而降低操作的速度；若对同一功能部件设置多个以降低共享度，则系统的价格会随之升高。,（4）功能部件的并行度，如功能部件的控制和处理方式是采用顺序串行方式，还是采用重叠、流水、分布处理方式； （5）控制机构的组成方式，如控制机构是采用硬布线控制还是微程序控制，是采用单机处理还是多机处理或功能分布处理； （6
30、）缓冲和排队技术，包括如何在部件间设置多大容量的缓冲器来弥补它们的速度差异，对于等待要求处理的事件如何排队，如随机、先进先出、先进后出、优先级、循环队等不同方式；,（7）预估、预判技术，如采用何种原则来预测未来的行为，以优化性能和优化处理；（8）可靠性技术，如采用什么样的冗余技术和容错技术来提高可靠性。,1.4.3 计算机实现,计算机实现（Computer Implementation）是计算机组成的物理实现。包括中央处理器、主存储器、输入输出接口和设备的物理结构，所选用的半导体器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分，电源，冷却、装配等技术，生产工艺和系统调试等各种问题。例如，集成电
31、路采用TTL类型还是MOS类型，最小光刻线条的尺寸，连线采用铝连线还是铜连线，集成电路内部的电容、电阻的设计，集成电路上的晶体管采用什么样的材料和工艺，如不同场合下可以选用硅、硅锗合金、砷化镓等等，其带来的物理特性、响应特性、功耗也各有不同。,随着时间的推移，芯片的封装技术已经历了好几代的变迁，从DIP、QFP、PGA、BGA到CSP，再到MCM等等。计算机所用的基本器件已经从初期的电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路，发展到现在的超大规模集成电路，其生产工艺从上世纪70年代的10微米发展到现在的0.065微米的水平，只用了不到30年的时间。其所能达到的集成度是可以在一个芯片上集成
32、上亿个晶体管。,随着生产工艺以及材料工艺的进展，单个器件的尺寸可以越来越小，单个晶体管的尺寸已经从微米级缩小到纳米级，响应速度可以达到100GHz的量级。例如，IBM使用硅锗材料制造的晶体管，速度达到了350GHz，为CPU的主频达到10G的水平提供了技术保障。器件技术的快速发展，使单个器件或集成电路的性能越来越高，而价格则越来越低，同时，也为各种新的系统结构和组成实现提供了硬件支持，并使计算机的应用得到快速普及。器件技术的发展还促进了算法、语言和软件的发展。,1.4.4 三者之间的关系,计算机系统结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时
33、间和技术的进步，这些含意也会有所改变。计算机系统结构是计算机系统的软、硬件分界面，是机器语言程序设计者或是编译程序生成系统为使其设计或生成的程序能在机器上运行所看到的计算机属性；计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的物理实现。具有相同系统结构的计算机可以采用不同的组成。,计算机实现是计算机系统结构和计算机组成的基础，其技术的发展对计算机系统结构有着很大的影响，而计算机组成也会影响计算机系统结构。例如器件的发展使系统结构由大型机下移到小型机及微机的速度加快，早期用于大型机的各种数据表示、指令系统、操作系统很快应用到小型机以及微机上。,1.5 计算机的应用与发展,1.5.1
34、 计算机的应用计算机具有计算、模拟、分析、处理和推理等功能，是一种具有“思维”能力的机器。现在，计算机已经得到了广泛的应用，深入到人类工作和生活的各个角落，几乎没有哪个领域不使用计算机。计算机的主要应用如下： 科学计算科学计算是指科学和工程中的数值计算。如军事、航天、核物理学、气象等领域都离不开计算机，因为计算机的计算速度和精度是人所无法达到的。,数据处理数据处理是指非数值计算，以计算机为基础，对大量数据进行加工处理，形成有用的信息。当今社会是信息社会，面对浩如烟海的众多信息，为了全面、准确地认识和掌握这些信息所反映的事物本质，必须使用计算机进行处理。 过程控制过程控制又称实时控制，它对计算机
35、的速度要求不高，但可靠性要求很高。在现代化工厂里，计算机普遍用于生产过程的自动控制。如程控机床加工的机械零件具有尺寸精确的特点，而且不需要专用工卡具、模具和熟练技工就可以制造出形状复杂的产品。,计算机辅助系统计算机辅助系统包括计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造(CAM)，由于计算机有快速的数值计算、较强的数据处理以及模拟的能力，因此在飞机、光学仪器、超大规模集成电路等的设计制造中，CAD/CAM占据着越来越重要的地位。 计算机网络与通信利用通讯技术和设备，将不同地理位置的计算机连接起来，可实现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息，把我们的世界缩小成地球村。这是传统的通信技术难以
36、达到的。,1.5.2 计算机的发展趋势,计算机技术是当今世界上发展最快的技术之一，计算机将朝着巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化的方向发展。 巨型化是指研制高速、容量大、功能强大的巨型计算机，主要用于航空航天、核技术、天文、气象、地质等领域。巨型计算机的技术水平是衡量一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。,微型化是指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，使得计算机的体积进一步缩小、成本进一步降低。微型化已成为计算机发展的一个重要方向，各种笔记本式计算机和掌上电脑的大量面市和使用是计算机微型化的标志。 网络化是指用现代化通讯技术和计算机技术把分布在不同地方的计算机连接起来，组成一个规模
37、更大、功能更强的可以互相通信的网络结构，是计算机发展的另一个重要方向。网络化的目的是使得网络中的软、硬件和数据等资源，能被网络中的用户所共享。,智能化是指计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能计算机是新一代计算机要实现的目标，该领域主要研究模拟识别、自然语言的生成和理解、博弈、自动程序设计并生成、专家系统、决策支持系统、学习系统、智能机器人等。 多媒体化近10年来，多媒体计算、通信和应用已经有了很大的进步，计算机和网络不再仅仅处理和传输文本和图像，音频、视频数据以及离散媒体（与时间无关）数据已经成为集成计算机应用的一个重要部分。,习题1,1.1 什么是电子数字计算机？ 1.2 冯诺依曼计算机主要的特点是什么？ 1.3 一台计算机主要的硬件组成有哪些？它们的功能是什么？ 1.4 什么是计算机系统结构？计算机系统结构和计算机组成有什么区别？试举例说明。 1.5 计算机软件有哪些？试说出自己所熟悉的几个软件。 1.6 什么是透明性？对计算机系统结构，下列哪些是透明的？哪些是不透明的？ 1.7 计算机系统性能评价方法都有哪些？,
