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2023/9/15,南京工业大学,1,第 1 章 计算机系统概论,2023/9/15,南京工业大学,2,本章学习内容,计算机的发展历史 计算机系统的硬件组成 计算机的软件系统 计算机系统的组织结构 计算机的特点和性能指标 计算机的分类与应用,2023/9/15,南京工业大学,3,1.1 计算机的发展历史,从1946年2月15日第一台计算机-ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)诞生以来，计算机的发展经历了近60年的迅猛发展。电子数值积分计算器 ENIAC:8英尺高x3英尺宽x100英尺长 18000Vocum,150 kw,30t,5M Add/s,2023/9/15,南京工业大学,4,1.1.1 计算机硬件更新换代,1.电子管时代（1946年-1959年）在第一代电子管阶段，计算机以电子管作为基本逻辑单元，主存储器采用的是汞延迟线、磁鼓等材料，数据用定点表示。我国有:103机、104机、119机,2023/9/15,南京工业大学,5,世界上第一台计算机ENIAC,返回,2023/9/15,南京工业大学,6,2.晶体管时代（1959年-1964年）第二代晶体管阶段的计算机主要以晶体管代替电子管作为基本逻辑元件，主存储器由磁芯构成，通过引入浮点运算硬件加强科学计算能力。我国推出：DJS-5机、DJS-121机、DJS-108机,2023/9/15,南京工业大学,7,3.中、小规模集成电路时代（1964年-1975年）集成电路器件成为了计算机的主要逻辑元件，推动计算机进入了第三个发展阶段中、小规模集成电路（MSI、SSI）时代。主存储器也随之进入了由半导体存储器替代磁芯存储器的发展阶段，采用多处理器并行结构的大型、巨型机和物美价廉的小型机得到快速发展。,2023/9/15,南京工业大学,8,本阶段典型的计算机有：IBM公司的IBM360系列（1964年）、CDC公司的CDC6600（1964年）和DEC公司的PDP-8（1964年）。我国在此时期也推出了大、中、小型计算机，如150机（1973年）、DJS-130机（1974年，并形成了100系列机）、220机（1973年-1981年，200系列机）和182机（1976年，180系列机）。,2023/9/15,南京工业大学,9,4.超、大规模集成电路时代（1975年-1990年）随着集成电路的集成度进一步提高，超规模、大规模电路被广泛应用于计算机，进入了第四个阶段超、大规模集成电路电路（VLSI、LSI）时代。此时半导体存储器已完全替代了磁芯存储器，并发展了并行技术、多机系统和分布式计算技术，出现了RISC指令集。(Large Scale Integrated Circuit）,2023/9/15,南京工业大学,10,在这一时期，巨型向量机、阵列机等高级计算机得到了发展，如美国的Cray-I，我国的YH-I等，同时低档的微处理器开始面世，并迅速推向社会各个领域和家庭。1978年采用Intel 8086微处理器构成的16位微机IBM-PC/XT的面世，真正使得台式个人计算机走进办公室和家庭。与此同时，计算机网络也由实验研究阶段转入商业市场，推动了计算机信息处理的发展和应用。从而带动并形成了信息技术产业IT业。,2023/9/15,南京工业大学,11,5.超级规模集成电路时代（1990年-现在）从集成度来看，计算机使用的半导体芯片的集成度已接近极限，出现了极大、甚大规模集成电路（ULSI、ELSI）。（Ultra、Extremely Large Scale Integrated Circuit）这一阶段，出现了采用大规模并行计算和高性能机群计算技术的超级计算机，如IBM公司的“深蓝”计算机就是一台RS/6000 SP2超级并行计算机，它具有256块处理器芯片。,2023/9/15,南京工业大学,12,我国的YH-III（大规模并行处理，128个CPU，1997年）、YH-IV（机群技术）巨型机已达到国际水平.2004年，我国的研制开发的超级计算机曙光4000A进入全球超级计算机500强排行榜的前10名，标志着我国超级计算机技术已跨入了世界前列。微处理器技术也在高速发展，推出了32位、64位的微处理器芯片，如Pentium IV、Itanium II等，使微机性能更上了一个台阶。,2023/9/15,南京工业大学,13,1.1.2 计算机软件日臻完善,1.汇编语言阶段（20世纪50年代）2.程序批处理阶段（20世纪60年代）3.分时多用户阶段（20世纪70年代）4.分布式管理阶段（20世纪80年代）5.软件重用阶段（20世纪90年代）6.Web服务阶段（21世纪初期）,2023/9/15,南京工业大学,14,1.2 计算机系统的硬件组成,个完整的计算机系统由硬件和软件两大部分组成。硬件是指组成计算机的各种设备实体。软件通常泛指各种程序和文件。,2023/9/15,南京工业大学,15,1.2.1 计算机的功能部件,计算机的基本功能主要包括数据加工、数据保存、数据传送和操作控制等。为了实现这些基本功能，计算机必须要有相应的功能部件（硬件）承担有关工作。计算机的硬件系统就是指组成一台计算机的各种物理装置，它是由各种实实在在的器件组成的，是计算机进行工作的物质基础。,2023/9/15,南京工业大学,16,2023/9/15,南京工业大学,17,计算机硬件系统是指计算机的五大部件以及将它们组织成计算机系统的体系结构。计算机的五大部件包括：1.输入设备 输入设备的主要功能是：将程序和数据以机器所能识别和接受的信息形式输入到计算机内。最常见的输入设备是键盘，还有扫描仪、语音输入设备、手写笔、触摸屏、鼠标、数码摄像设备等。,2023/9/15,南京工业大学,18,2.输出设备 输出设备主要功能是：将计算机处理的结果以人们所能接受的信息形式或其它系统所要求的信息形式输出。最常见的输出设备是显示器、打印机。还有绘图仪、音箱等。计算机的输入、输出设备简称为I/0设备。I/O设备是计算机与外界联系的桥梁，没有I/O设备，计算机既不知道干什么，也不知道怎么干，干的结果也无法知道。所以I/O设备是计算机中不可缺少的一个重要组成部分。,2023/9/15,南京工业大学,19,3.存储器 存储器是计算机的存储部件，用于存放程序和数据。存储器是计算机存储信息的核心。存储器可分为 主存储器(也称内存储器，简称主存)CPU能够直接访问的存储器 辅助存储器(也称外存储器，简称外存、辅存)CPU不能直接访问的大容量、速度较慢的存 储器。辅助存储器帮助主存记忆更多的信息，辅助存储器中的信息必须调入主存后，才能为CPU所使用。,2023/9/15,南京工业大学,20,主存分为若干个存储单元。每个单元都有自己唯一的地址编码。每个主存单元的长度依机器而定。通常是一个字节或字节的若干倍。存储器总是按地址进行访问的。如果响应对存储器某个单元进行读/写操作，必须首先给出被访问的存储单元的地址码。,2023/9/15,南京工业大学,21,主存的基本的组成,图1-2 主存储器结构简图,时序控制逻辑,存储体,数据寄存器,地址寄存器,2023/9/15,南京工业大学,22,存储体：存放二进制信息的主体地址寄存器：存放所要访问的存储单元的地址码，由它经地址译码找到被选的存储单元。数据寄存器：主存与其它部件的接口。用于暂存从存储器读出(取出)或向存储器中写入(存入)的信息。控制逻辑：用于产生存储器操作所需各种时序信号。,2023/9/15,南京工业大学,23,4运算器 运算器是计算机的执行部件，用于完成算术逻辑运算以及对数据的加工处理。运算器的核心是算术逻辑部件(Arithmetic and Logical Unit)，简称为ALU。Arithmetic Logic Unit 运算器中设有若干寄存器，用于暂存操作数据和中间结果。由于寄存器往往兼备多种用途，如用作累加器、变址寄存器、基址寄存器等，所以通常称为通用寄存器。,2023/9/15,南京工业大学,24,运算器的简单框图,2023/9/15,南京工业大学,25,5控制器 控制器是整个计算机的指挥中心。用于控制整个计算机系统中的各部件有条不紊地进行工作。计算机控制器是根据事先编好的程序进行指挥的。程序：就是解题步骤，控制器按着事先安排好的解题步骤，控制计算机各个部件有条不紊地自动工作。程序按指令序列的形式存放在存储器中，控制器依次读出存储器中存放的程序指令实施控制。这种工作方式称为存储程序方式。,2023/9/15,南京工业大学,26,1.2.2 冯诺依曼计算机,1.存储程序概念存储程序概念是美国数学家冯诺依曼于1946年6月首先提出来的，它奠定了现代计算机的结构基础，尽管几十年来，计算机体系结构发生许多重大变革，但存储程序的概念仍是普遍采用的结构原则，现在广泛应用的计算机仍属于冯诺依曼的结构格式。,2023/9/15,南京工业大学,27,冯诺依曼思想的基本要点：(1)采用二进制形式表示数据和指令 指令是程序的基本单位，程序是若干指令的有序集合。冯诺依曼结构计算机中，指令与数据均以二进制代码的形式同存于存储器中。(2)采用存储程序方式 存储程序方式是指在用计算机解题之前，事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。在解题过程(运行程序)中，由控制器按照事先编好并存入存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令并执行，直到获得所要求的结果为止。存储程序方式是诺依曼思想的核心，是计算机能高速自动运行的基础。,2023/9/15,南京工业大学,28,（3）指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。(4)计算机由输入设备、输出设备、运算器、存储器和控制器五大部件组成。通常把运算器和控制器统称为 CPU，把CPU与主存储器(内存)统称为计算机主机，而把输入设备、输出设备、外存储器称为计算机的外部设备，简称为I/O设备。,2023/9/15,南京工业大学,29,2.早期的冯诺依曼计算机,在微处理器问世之前，运算器和控制器是两个分离的功能部件，加上当时存储器还是以磁芯存储器为主，计算机存储的信息量较少，因此早期冯诺依曼提出的计算机结构是以运算器为中心的，其它部件都通过运算器完成信息的传递。,2023/9/15,南京工业大学,30,2023/9/15,南京工业大学,31,3.现代计算机组组织结构 微处理器将运算器和控制器两个主要功能部件合二为一，集成到一个芯片里。同时半导体存储器代替磁芯存储器，存储容量成倍地扩大，加上需要计算机处理、加工的信息量与日俱增，以运算器为中心的结构已不能满足计算机发展的需求，甚至会影响计算机的性能。必须改变这五大功能部件的组织结构，以适应发展的需要，因此现代计算机组织结构逐步转变为以存储器为中心，如图1-5所示。但是现代计算机的基本结构仍然遵循冯诺依曼思想。,2023/9/15,南京工业大学,32,2023/9/15,南京工业大学,33,1.3 计算机的软件系统,在计算机系统中，各种软件的有机组合构成了软件系统。基本的软件系统应包括系统软件与应用软件两大类。,2023/9/15,南京工业大学,34,1.3.1 系统软件,系统软件是一组保证计算机系统高效、正确运行的基础软件，通常作为系统资源提供给用户使用。主要有以下几类:1.操作系统2.语言处理程序4.数据库管理系统5.分布式软件系统6.网络软件系统7.各种服务程序,2023/9/15,南京工业大学,35,1.3.2 应用软件,应用软件是指用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的程序，如各种科学计算类程序、工程设计类程序、数据统计与处理程序、情报检索程序、企业管理程序、生产过程控制程序等。由于计算机已应用到各种领域，因而应用程序是多种多样，极其丰富的。,2023/9/15,南京工业大学,36,14 计算机系统的组织结构,1.4.1 硬件与软件的关系计算机系统由硬件、软件两大部分组成。硬件和软件是紧密相关、缺一不可的整体。硬件是计算机系统的物质基础。没有硬件，再好的软件也无法运行；没有强有力的硬件支持，就不可能编制出高质量、高效率的软件；没有好的硬件环境，一些先进的软件也无法运行。软件是计算机系统的灵魂。没有软件，再好的硬件也毫无用途；没有高质量的软件，硬件也不可能充分发挥它的效率。,2023/9/15,南京工业大学,37,虽然在一个具体的计算机系统中，硬件、软件是紧密相关、缺一不可的，但是对某一具体功能来说，可以用硬件实现，也可以用软件实现，这就是硬件、软件在逻辑功能上的等效。,2023/9/15,南京工业大学,38,硬件、软件在逻辑功能上的等效,任何由硬件实现的操作，在原理上，均可用软件来实现；同样，任何由软件实现的操作，在原理上都可硬化由硬件来实现。如乘除运算，早期均由软件编程实现。现已由硬件乘、除法器实现。在一些大型机中由硬件实现的功能，在微小型机中，为了降低系统复杂程度和成本，也可由软件编程实现。,2023/9/15,南京工业大学,39,硬件的软化：将由硬件实现的功能用软件实现。软件的硬化：将由软件实现的功能用硬件实现。固件：将复杂且常用的程序写入只读存储器就构成了固件。固件从功能上看是软件，但从形态上看是硬件。,2023/9/15,南京工业大学,40,硬件软件的功能分配,在设计一个计算机系统时，必须根据设计要求、现实技术与器件条件，首先确定哪些功能直接由硬件实现，哪些功能通过软件实现。这就是硬件软件的功能分配。随着电子技术的发展，可以使软件逐渐“固化”乃至“硬化”。所以设计计算机系统时必须首先解决硬、软件的功能分配问题。,2023/9/15,南京工业大学,41,l 42 计算机系统的多级层次结构,现代的计算机是一个硬件与软件组成的综合体。由于面对的应用范围越来越广，所以必须有复杂的系统软件和硬件的支持。由于软件、硬件的设计者和使用者是从不同的角度，以各种不同的语言来对待同一个计算机系统。因此，他们各自看到的计算机系统的属性及对计算机系统提出的要求也就不一样。如硬件设计人员要求机器能够高速有效地执行机器指令所规定的各种操作。而高级语言使用者则关心机器能否提供高效方便的编程环境。,2023/9/15,南京工业大学,42,对不同的对象而言，一个计算机系统就成为实现不同语言的、具有不同属性的机器。假如在软件、硬件之间，系统设计者和使用者之间不能很好地协调、配合，就会大大影响系统的性能与效率。,2023/9/15,南京工业大学,43,计算机系统的多级层次结构,根据从各种角度所看到的机器之间的有机关系，可以将计算机系统分为多级层次结构。将计算机系统分为多级层次结构的目的在于：分清各级层次结构彼此之间的界面，明确各自的功能，以便构成合理、高效的计算机系统。,2023/9/15,南京工业大学,44,计算机系统的多级层次结构,2023/9/15,南京工业大学,45,第一级 微程序机器层实际的硬件层，它由机器硬件直接执行微指令。第二级 传统机器语言层实际的硬件层，由微程序解释机器指令系统。第三级 操作系统层由操作系统程序实现。操作系统程序是由机器指令和广义指令组成的。其中广义指令是为扩展机器功能而设置的，是由操作系统定义和解释的软件指令。这一层也称为混合层。,2023/9/15,南京工业大学,46,第四级 汇编语言层汇编语言是一种符号形式语言，用户借此可编写汇编语言源程序。这一层由汇编程序支持和执行。第五级 高级语言层高级语言层为方便用户编写各类应用程序而设置的。它是面向用户的。该层由各种高级语言编译程序支持和执行。第六级 应用语言层应用语言层是直接面向某个应用领域，为方便用户编写该应用领域的应用程序而设置的。由相应的应用软件包支持和执行。,2023/9/15,南京工业大学,47,高级语言程序CAB汇编语言程序MOV AL,AADD AL,BMOV C,AL,机器语言程序,2023/9/15,南京工业大学,48,在多级层次结构中，第一级和第二级是实机器，上面几层均为虚机器。虚机器：是指用软件技术构成的机器。虚机器建立在实机器的基础上，利用软件技术扩充实机器的功能。从整体看就好像有了一台更强功能的机器，所以称它为虚机器。机器语言层和操作系统层是虚、实机器的分界面。软、硬件功能的分配，决定了虚、实机器的界面。,2023/9/15,南京工业大学,49,利用多级层次结构观点，可以在设计计算机系统时，明确哪些功能由硬件完成，哪些功能由软件完成。同样还可以明确在虚机器中各层次应完成的功能，上级应得到下级的哪些支持。多级层次结构观点，对于了解掌握计算机的组成，设计一个良好的计算机系统结构有很大的帮助。,2023/9/15,南京工业大学,50,计算机硬件系统的组织,如何把五大基本部件互连起来构成计算机的硬件系统，是计算机硬件系统的组织问题。在计算机的五大部件之间，有大量的信息需要传送，如何实现信息的传送，取决于数据通路的逻辑结构。早期的计算机往往在各部件之间直接连接传送线路，数据通路复杂、零乱，控制不便，而且没有多少扩展余地。,2023/9/15,南京工业大学,51,总线结构,现在的计算机普遍采用总线结构。1.总线：一组可为多个功能部件共享的公共信息传送线路。2.总线的使用规定 共享总线的各个部件必须分时使用总线发送信息，保证总线上的信息在任何时候都是唯一的。总线上的各个部件可同时接收总线上的信息。总线的使用规定，保证了总线上的信息不冲突，且总线上的各部件可以共享总线信息。,2023/9/15,南京工业大学,52,3.总线的分类按总线所在位置分(1)CPU内部总线 用于连接CPU内部各寄存器和算术逻辑部件的总线。在微型计算机系统中，CPU内部总线也就是芯片内的总线。(2)部件内总线 在计算机中各功能模块插件上芯片之间的总线。属于芯片间的总线。如内存条、声卡等插件上的总线。,2023/9/15,南京工业大学,53,(3)系统总线 连接系统内各大部件如CPU、主存、I/O设备等的总线，是连接整机系统的基础。系统总线包括地址总线、数据总线、控制/状态总线。(4)外总线 计算机系统之间或计算机系统与其它系统之间的通信总线。外总线往往借用电子工业领域已有的标准。如RS232串行总线标准。,2023/9/15,南京工业大学,54,按总线上信息传送的方向分(1)单向总线 连接在总线上的部件只能有选择地将信息进行单向传送。如地址总线。(2)双向总线 连接在总线上的任何部件既能通过总线发送信息，也能通过总线接受信息。如数据总线。采用总线结构的好处：可以大大减少系统中的信息传输线数，减轻发送部件的负载可以简化硬件结构，灵活地修改与扩充系统。,2023/9/15,南京工业大学,55,4.总线的连接方式,单机系统中采用的总线类型(1)单总线结构 用一组系统总线把CPU、主存及各种I/O接口连接起来。,2023/9/15,南京工业大学,56,单总线结构的特点总线上各设备之间（CPU与MEM、MEM与I/O、CPU与I/O、I/O与I/O）都通过单总线交换信息。可将I/O与存储器同等对待，统一进行编址。控制简单，易于扩充。同一时刻只能在一对设备之间或部件之间传送信息，因此系统速度受到限制。把主存与I/O设备同等对待，降低了主存的地位。因为主存与CPU间的信息传送要比CPU与I/O设备间的信息传送频繁很多。,2023/9/15,南京工业大学,57,(2)双总线结构 面向主存的双总线结构在单总线的基础上，在CPU与主存之间增加了一组存储器总线，CPU访存直接通过存储器总线实现，面向主存的双总线结构保持了单总线结构的优点，同时由于通过存储器总线访存，提高了CPU的访存速度，也减轻了系统总线的负担。,2023/9/15,南京工业大学,58,面向存储器的双总线结构,2023/9/15,南京工业大学,59,以CPU为中心的双总线结构，采用以CPU为中心的存储器总线和I/O总线，分别进行数据传送。以CPU为中心的双总线，结构简单，控制容易。但由于I/O设备与主存间的信息传送都必须通过CPU进行，使CPU要花费大量时间进行信息的输入输出处理，从而降低了CPU的工作效率。所以只在早期的机器中使用。,2023/9/15,南京工业大学,60,以CPU为中心的双总线结构,2023/9/15,南京工业大学,61,由于I/O设备的增多使I/O处理成为又一个十分突出的问题。许多I/O设备由于具有机械动作，其工作速度远比CPU的速度低，因此，如何解决速度匹配问题，使CPU与I/O操作尽可能并行地工作以提高CPU的工作效率，成为系统结构中的一个关键问题，为此；提出了“通道”的概念。,2023/9/15,南京工业大学,62,通道,通道是一种具有处理机功能的专门用来管理I/O操作的控制部件。具有通道的计算机系统通常采用主机、通道、I/0设备控制器、I/O设备四级连接方式。通道结构具有较大的变化和扩展余地，对较小的系统，可将设备控制器与I/O设备合并在一起，将通道与CPU合并在一起。对较大的系统，则可单独设置通道。对更大的系统，可将通道发展为专门的I/O处理机，甚至更强功能的前端机。,2023/9/15,南京工业大学,63,2023/9/15,南京工业大学,64,1.5 计算机的特点和性能指标,1.5.1 计算机的工作特点(1)能自动连续地工作 由于计算机采用存储程序工作方式，一旦输入了编制好的程序，启动计算机后，它就能按程序自动地执行下去，直到完成预定的任务为止。除非工作本身要求采用人机对话方式，一般在运算处理过程中不需要人的直接干预。这是数字计算机的一个突出特点。,2023/9/15,南京工业大学,65,(2)运算速度快 由于计算机采用高速的电子器件组成硬件，能以极高的速度工作。现在普通的微机每秒可执行数十万甚至上亿次加减运算，而巨型机每秒可完成数亿、数十亿甚至数万亿次基本运算。随着计算机体系结构的发展，更新的技术和更高速器件的诞生，计算机将达到更高的速度。,2023/9/15,南京工业大学,66,(3)运算精度高 由于计算机采用二进制数字表示数据，因此它的精度主要取决于表示数据的二进制位数，位数越多，精度越高。所以在计算机中不仅有单字长运算，为了获得更高的精度，还可以进行双倍字长、多倍字长的运算。,2023/9/15,南京工业大学,67,(4)具有很强的存储能力和逻辑判断能力计算机的存储器具有存储大量信息的功能，这是数字计算机的又一主要特点。计算机的许多功能和特点也是由此派生的。由于存储程序，所以能自动连续地工作；存储容量大，可存储的信息多，计算机功能就越强，使许多信息处理得以实现。,2023/9/15,南京工业大学,68,(5)通用性强 由于计算机具有上面一些特点，使计算机的使用具有很大的灵活性和通用性，能应用于各个科学技术领域，并渗透到社会生活的各个方面。,2023/9/15,南京工业大学,69,1.5.2 计算机的性能指标,1.基本字长基本字长是指参与运算的数的基本位数。字长是硬件组织的基本单位，它决定着寄存器、ALU、数据总线的位数，因而直接影响着硬件成本。字长标志着运算精度。10i=2j,要保证i位十进制数的精度，至少要采用3.3倍i位二进制数的位数，否则精度难以满足要求。为了适应不同应用需要，兼顾精度和硬件成本，许多计算机都允许变字长运算，例如双字长运算。常用的字长单位是字节（8位二进制数位）。字长单位通常是字节的倍数。,2023/9/15,南京工业大学,70,2.主存容量主存储器所能存储的最大信息量称为主存容量。CPU需要执行的程序和要处理的数据都存放在主存中。主存容量大，就可以运行比较复杂的程序，并可存入大量信息，可利用更完善的软件支撑环境。所以，计算机的处理能力在很大程度上取决于主存容量的大小。,2023/9/15,南京工业大学,71,通常以字节数表示主存容量，如4MB，表示可存储4M(1M1024k)个字节。在以字为单位的计算机中常用字数乘以字长表示主存容量，如512k32位。1K21010241M220210K 10485761G230210M220K 10737418241T240 210G 220M 230K,2023/9/15,南京工业大学,72,3.运算速度 由于计算机执行不同的操作所需时间可能不同，因而对运算速度的描述常采用不同方法。以加法指令的执行时间为标准来计算。例如DJSl30机一次加法时间为2s，所以运算速度为50万次/s。根据不同指令在程序中出现的频度，乘上不同的系数，求得系统平均值，得到平均运算速度。具体指明每条指令的执行时间。,2023/9/15,南京工业大学,73,大、中型机常使用每秒平均执行的指令条数(IPS)作为运算速度单位。如：MIPS(每秒钟百万条指令)=（指令条数/执行时间）10-6 MFLOPS(每秒钟百万个浮点运算)=（浮点指令数/执行时间）10-6微型机常用主时钟频率反映速度的快慢。如以Intel系列的CPU为核心的微机系统的时钟频率就从4.77MHz直到目前的8GHz。,2023/9/15,南京工业大学,74,4.所配置的外部设备及其性能指标 外部设备的配置也是影响整个系统性能的重要因素，所以在系统技术说明中常给出允许配置情况与实际配置情况。5.系统软件的配置 计算机系统允许配置的系统软件原则上是可以不断扩充的，但实际购买的系统究竟已配置了哪些软件，包括操作系统、高级语言、应用软件等，则表明它的当前功能。此外，可靠性、可用性、可维护性、以及安全性、兼容性等也是从各种角度反映了计算机系统的性能。,2023/9/15,南京工业大学,75,1.6 计算机的分类与应用,1.6.1 计算机的分类 1.按处理的信息形式分 2.按计算机字长分 3.按计算机应用范围分 4.按计算机规模分,2023/9/15,南京工业大学,76,1.6.2 计算机的应用,1.科学计算 科学计算的特点是计算量大、求解的问题复杂，如核反应堆方程式、卫星轨道、材料结构受力分析等的计算，飞机、汽车、船舶、桥梁等的设计。,2023/9/15,南京工业大学,77,2.数据处理 包括政府公文、报表和档案的归类与管理；企事业单位的财务、人事、生产调度等信息的收录、整理、统计、检索等。数据处理的特点是：处理的数据量大，但计算比较简单，存在许多逻辑运算与判断，处理的结果以表格和文件（数据库）形式存储、输出。常见数据处理系统有：银行储蓄系统、证券交易系统、办公自动化、管理信息系统、专家系统等。,2023/9/15,南京工业大学,78,3.现代控制 主要是指计算机通过传感设备控制某领域的操作或加工过程，大部分体现为工业生产的过程控制。现代控制技术可以提高生产的自动化程度、降低工人的劳动强度、促进产品质量和生产水平的全面上升，是一门涉及面很广的学科。,2023/9/15,南京工业大学,79,4.辅助设计计算机辅助设计（CAD）是利用计算机帮助设计人员进行工程、产品、建筑等设计工作的过程和技术。设计人员通过计算机辅助设计系统（如CAD2004设计系统）输入任务需求，由计算机产生设计结果，并通过图形设备进行交互，以便及时对设计做出判断和修改，最终完成设计工作。,2023/9/15,南京工业大学,80,5.人工智能人工智能是指用计算机来模拟、延伸和扩展人的智能的技术。人工智能技术的研究与应用主要体现在模式识别、自然语言翻译、博弈、专家系统、虚拟仿真、机器人等方面。,2023/9/15,南京工业大学,81,博弈是并行处理技术和专家系统结合的又一新的应用技术。1997年5月12日，IBM的“深蓝”超级并行计算机出奇制胜，以3.5:2.5的总比分战胜了国际象棋特级大师俄罗斯名将卡斯帕罗夫，实现了人机对决的首场胜利。“深蓝”的256块处理器芯片中，每片都能完成200万步棋/秒的推算量，加起来共有2亿步棋/秒的神速。同时还存储了100多年来全球所有国际象棋特级大师开局和残局的棋谱。可见“深蓝”威力非同一般。,2023/9/15,南京工业大学,82,6.网络应用虽然Internet网络起源于60年代的阿网，但直到80年代中期，Novell公司推出开放的、模块化的Netware网络系统后，计算机网络才从实验研究阶段转向公众，走向社会。由此各种基于网络的MIS系统应运而生，从而加快了社会信息自动化的前进步伐。,2023/9/15,南京工业大学,83,随着计算机技术和网络通信技术的进一步发展，Internet网络的应用全面推广，电子邮件、电子商务、企业Web应用系统、计算机远程网络教育、网络聊天、多媒体音视频点播等等，一切都说明了我们已处在计算机网络时代。,2023/9/15,南京工业大学,84,作业：1.2,1.3,1.5,1.7,1.9,1.10,