2020-03-01計算機文化基礎(二)-計算機的內部原理

計算機的內部原理

1.電子數字計算機與電子模擬計算機

計算機中的數用電表示。

計算機內部是離散的數量。

模擬電路是連續(xù)的信號。

計算機中是以數字計算為主的。

電子模擬計算機與電子數字計算機的區(qū)別

電路、電壓對于數字大和小數沒法做。

燈泡的開與關 :開:1 關:0

計算機是采用二進制的表示形式。

計算機采用的是數字,而不是模擬。

2.二進制

(1)二進制與十進制

????? 都是進制數表示。

??? 進位計數制

二進制的優(yōu)點:

二進制的缺點:

輸入輸出用10進制表示,只有計算機的內部表示是用二進制的。

各進制之間的轉換

如何用電表示數

3.數字邏輯計算-與或非

數字計算機的理論基礎

與:(.)

或:(+)

(+)

非:

復合邏輯運算:

異或:不同為1,相同為0

同或:相同為1,不同為0

門電路:與門、或門、非門

、

4.二進制的數字實現

二進制運算:

加法:

半加器:兩個一位二進制相加,得到一個和和輸出。

二進制+布爾代數+開關電路=電子數字計算機

5.ENIAC到現代計算機

先手工連通和編寫程序來進行運算,比較費時間。

馮.諾依曼-存儲思想

EDVAC計算機

計算機是一個接受輸入,處理數據存儲數據,并產生結果的設備。

微機的結構:

總線是一組公共信息的傳輸線路,能為多個部件服務。

硬件:設備

軟件:程序和數據

6.新材料帶來新發(fā)展

每一次的計算機更新換代使得計算機的體積和耗電量下降,

功能增強,應用領域進一步拓寬。

元器件的發(fā)展歷程:

一個電子管損壞,整體癱瘓。

電子管的放大音量-音響使用

第一個微處理器4004

電路布線圖

7.摩爾定律會失效嗎?

硅材料

摩爾定律是觀察事物的總結,并不是物理定律。

光計算機

量子計算機

8.計算機世界中的巨無霸-超級計算機

多核-多個cpu組成

并行處理:

超級計算機的發(fā)展歷史

Atlas-CDC 6600-Cray1-Cray2-top500

工業(yè)界、科學界對超級計算機的需求

超級計算機的未來:ExaScale(系統(tǒng))

天河二號-2013年建成-國家超算中心-廣州

神威藍光系統(tǒng)-國家超算計算機-濟南

神威太湖之光-排名第一的超級計算機-江蘇無錫

國防科技大學研制

超級計算機的發(fā)展

銀河一號-天河一號-天河二號-神威藍光-神威太湖之光

水冷技術、

主機系統(tǒng)和網絡系統(tǒng)組成

以上6個是國家級的超算中心,下面的兩個是地區(qū)性的

實踐2:計算機器多快

1千萬億次的計算能力
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