中国种学技术大学 不 计算机组成原理 第一章概论 李曦 llxx@ustc.edu.cn
计算机组成原理 第一章 概论 李曦 llxx@ustc.edu.cn
本章教学内容 s》 ·计算机组成的科学基础及发展史 ·计算机系统概述 议程序设计语音编译技天了 指令集设计 -计算机软硬件 体系结构设计 一计算机系统的层次结构 算机组织 计算机实现 -计算机组成VS.计算机体系结构 “花农做电子技术则试平价模拟技术 米轩彩业制渐半粥业 ·计算机的基本组成 -Von Neumann机的特征 一计算机的硬件构成 一计算机的工作过程 ·计算机硬件的性能指标 ·数电基础知识回顾
本章教学内容 • 计算机组成的科学基础及发展史 • 计算机系统概述 – 计算机软硬件 – 计算机系统的层次结构 – 计算机组成 VS. 计算机体系结构 • 计算机的基本组成 – Von Neumann机的特征 – 计算机的硬件构成 – 计算机的工作过程 • 计算机硬件的性能指标 • 数电基础知识回顾
信息、意思、语言、文字，编码 STC 莫尔斯 (Morse)电码 2写 eee 0 3 8 9 =÷三兰兽三兰目 曾 10111213141516 17 18 19 象形文字(pictograph):表音？表意？ -距今5000多年，古埃及 天 话 ⊙ CH 骑 92 VAUTOUR PIED D 5文 奢 文三 文三3 SUPPOR MAIN A CORNES DE JARR正 H D ESSEE SERPENT PLACENTA LION HIBOU 千三讲水 OFFE 以正癸压口医志排日回未志平 SIEGE LEVRES PLIEE 能蛋 ●0RD POUSSIN VE RROU 一纳西族的东巴文（上）和水族的水书（下）仍在使用
信息、意思、语言、文字，编码？ • 莫尔斯（Morse）电码 • 象形文字（pictograph）：表音？表意？ – 距今5000多年，古埃及 – 纳西族的东巴文（上）和水族的水书（下）仍在使用
信息论 ·诺伯特·维纳(Norbert Wiener'）,1948 《控制论》：“信息就是信息，既不是物质，也不是能量” 香农(Claude Shannon),“通信的数学理论”，1948 “信息是用来消除随机不定性的东西”？ “信息的最小单位是比特（二值符号）” 任何复杂信息都可以根据其结构和内容，按照一定的编码规则进行 分割，最终成为一组二值数据。一没语言啥事？ 一度量信息量：一本五十万字的书有多少信息量？ ·任何信息都存在冗余 一冗余量与信息中各符号（数字、字母或单词）出现概率有关 ·信息熵：信息中排除了冗余后的平均信息量 一单位：比特 -熵大=复杂（中文9.65比特，英文4.03比特） ·x:信息是意识的表现和物化（编码）
信息论 • 诺伯特·维纳(Norbert Wiener) ，1948 – 《控制论》： “信息就是信息，既不是物质，也不是能量” • 香农（Claude Shannon），“通信的数学理论”，1948 – “信息是用来消除随机不定性的东西” ？ – “信息的最小单位是比特（二值符号）” • 任何复杂信息都可以根据其结构和内容，按照一定的编码规则进行 分割，最终成为一组二值数据。——没语言啥事？ – 度量信息量：一本五十万字的书有多少信息量？ • 任何信息都存在冗余 – 冗余量与信息中各符号（数字、字母或单词）出现概率有关 • 信息熵：信息中排除了冗余后的平均信息量 – 单位：比特 – 熵大＝复杂（中文9.65比特，英文4.03比特） • llxx：信息是意识的表现和物化（编码）☺
能行计算理论(computability thed) ·计算：是对运算过程的一种高度抽象 ·算法 一对计算的步骤或状态的一种刻画，是计算方法的一种实现方式 一将计算抽象为输入到输出的函数映射，是一个封闭的计算过程 算法可计算性：判断一类数学问题是否机械可解 一可计算问题：算术逻辑运算 一非可计算问题：明天是否下雨？ 计算模型(MoC) 一刻画“计算”概念的抽象的形式化系统或数学系统。 ·入演算（串行、递归）、T演算（并行、分布）等 -状态迁移系统(LTS) ·具有状态转换特征，能够对所处理的对象的数据或信息进行表示、 加工、变换、输出的数学机器。 一图灵机
能行计算理论(computability theory) • 计算：是对运算过程的一种高度抽象 • 算法 – 对计算的步骤或状态的一种刻画，是计算方法的一种实现方式 – 将计算抽象为输入到输出的函数映射，是一个封闭的计算过程 • 算法可计算性：判断一类数学问题是否机械可解 – 可计算问题：算术逻辑运算 – 非可计算问题：明天是否下雨？ • 计算模型（MoC） – 刻画“计算”概念的抽象的形式化系统或数学系统。 • λ演算(串行、递归)、π演算（并行、分布）等 – 状态迁移系统（LTS） • 具有状态转换特征，能够对所处理的对象的数据或信息进行表示、 加工、变换、输出的数学机器。 – 图灵机