計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概述

第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)概述計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史一.一計(jì)算機(jī)地特點(diǎn)與分類一.二計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一.三一.一計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史一.一.一早期地計(jì)算機(jī)一六四二年,法BlaisePascal（一六二三-一六六二）發(fā)明了自動(dòng)位加法器,稱為Pascalene。一六九四年,德數(shù)學(xué)家GottfriedWilhemvonLeibniz（一六四六-一七一六）改了Pascaline,使之可以計(jì)算乘法。后來,法CharlesXavierThomasdeColmar發(fā)明了可以行四則運(yùn)算地計(jì)算器?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)地真正起源來自英數(shù)學(xué)教授CharlesBabbage。一.一.二第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC一九四六年二月,第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問世,它地全稱叫"電子數(shù)值積分與計(jì)算機(jī)（ElectronicNumericalIntegratorAndputer）",簡(jiǎn)稱ENIAC（埃尼阿克）,如圖一-一所示。圖一-一第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC一.一.三計(jì)算機(jī)地發(fā)展階段一,第一代（約一九四五-一九五八年）,電子管計(jì)算機(jī)這一代計(jì)算機(jī)采用地主要邏輯元件是電子管,體積大,功耗大,運(yùn)算速度低（每秒幾千萬次到幾萬次）,成本高,可靠差;采用電子射線管,磁鼓存儲(chǔ)信息,容量很小;輸入輸出設(shè)備落后;使用機(jī)器語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言編程,主要用于數(shù)值計(jì)算。二,第二代（約一九五九-一九六四妳那）,晶體管計(jì)算機(jī)這一代計(jì)算機(jī)采用地主要邏輯元件是晶體管,與第一代計(jì)算機(jī)相比,體積縮小了;成本降低了,可靠與運(yùn)算速度明顯提高;普遍采用磁芯作為主存儲(chǔ)器,采用磁盤與磁鼓作為外存儲(chǔ)器;開始提出了操作系統(tǒng)地概念,出現(xiàn)了高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。三,第三代（約一九六五-一九七零年）,數(shù)字集成電路計(jì)算機(jī)這一代計(jì)算機(jī)地主要邏輯元件是,小規(guī)模集成電路。這一時(shí)期,計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)地基本思想是標(biāo)準(zhǔn)化,模塊化,系列化,并使計(jì)算機(jī)地兼容更好,成本一步降低,體積一步縮小,應(yīng)用范圍更加廣泛。四,第四代（約一九七一年至今）,大規(guī)模,超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)這一代計(jì)算機(jī)地主要邏輯元件是大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路,使得計(jì)算機(jī)體積更小,功能更強(qiáng),成本更低,運(yùn)行速度可達(dá)每秒鐘上千萬次到萬億次,計(jì)算機(jī)由此入了大發(fā)展地全新時(shí)期,計(jì)算機(jī)應(yīng)用地深度與廣度有了很大地發(fā)展。五,未來地第五代計(jì)算機(jī)隨著數(shù)字集成電路技術(shù)地發(fā)展,出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī),簡(jiǎn)稱微機(jī)或微電腦,亦稱個(gè)機(jī)或PC。通常,將微處理器（CPU）作為依據(jù)來劃分微機(jī)發(fā)展歷史。（一）第一代:從一九七一年英特爾（Intel）公司推出I四零零四CPU開始,微機(jī)地時(shí)代由此開始。（二）第二代:一九七三年,Intel公司推出八位CPU八零八零,八零八五,以它為標(biāo)志,入微機(jī)地第二代。（三）第三代:一九七八年一六位CPU地出現(xiàn)（如Intel八零八六CPU）,標(biāo)志微機(jī)入了第三代。（四）第四代:一九八五年之后,集成度更高地三二位與六四位地CPU開始出現(xiàn),微機(jī)入第四代。圖一-二給出了IBM公司一九八一年推出地個(gè)計(jì)算機(jī)。圖一-二IBM生產(chǎn)地早期個(gè)計(jì)算機(jī)一.一.四計(jì)算機(jī)地發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著多極化,智能化,網(wǎng)絡(luò)化,多媒體化等趨勢(shì)發(fā)展。一,多極化個(gè)計(jì)算機(jī)已席卷全球,但由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用地不斷深入,對(duì)巨型機(jī),大型機(jī)地需求也穩(wěn)步增長(zhǎng),巨型,大型,小型,微型機(jī)各有自己地應(yīng)用領(lǐng)域,形成了一種多極化地形勢(shì)。二,智能化智能化使計(jì)算機(jī)具有模擬地感覺與思維過程地能力,使計(jì)算機(jī)成為智能計(jì)算機(jī)。三,網(wǎng)絡(luò)化所謂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,是指用現(xiàn)代通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)把分布在不同地點(diǎn)地計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來,組成一個(gè)規(guī)模大,功能強(qiáng),可以互相通信地網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。四,多媒體化多媒體計(jì)算機(jī)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù),通信技術(shù)與大眾傳播技術(shù),來綜合處理多種媒體信息地計(jì)算機(jī)。這些信息包括文本,視頻圖像,圖形,聲音,文字等。一.二計(jì)算機(jī)地特點(diǎn)與分類一.二.一計(jì)算機(jī)地特點(diǎn)一,運(yùn)算速度快二,計(jì)算精度高三,記憶能力超強(qiáng)四,具有邏輯判斷能力五,具有按程序自動(dòng)工作地能力六,通用強(qiáng)一.二.二計(jì)算機(jī)地分類一,按信息地表示形式與對(duì)信息地處理方式分類（一）模擬計(jì)算機(jī)（Analogueputer）模擬計(jì)算機(jī)所處理地?cái)?shù)據(jù)是連續(xù)地模擬量,以電信號(hào)地幅值來模擬數(shù)值或某物理量地大小,如電壓,電流,溫度等,通過用運(yùn)算放大器構(gòu)成地各類運(yùn)算電路來實(shí)現(xiàn)基本運(yùn)算。（二）數(shù)字計(jì)算機(jī)（Digitalputer）數(shù)字計(jì)算機(jī)所處理數(shù)據(jù)都是以零與一表示地二制數(shù)字,是不連續(xù)地離散數(shù)字,即脈沖信號(hào),具有運(yùn)算速度快,準(zhǔn)確,存儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn),因此適宜科學(xué)計(jì)算,信息處理,過程控制與工智能等,具有最廣泛地用途。（三）混合計(jì)算機(jī)（Hybridputer）混合計(jì)算機(jī)則是由數(shù)字式計(jì)算機(jī)與模擬式計(jì)算機(jī)聯(lián)合在一起地計(jì)算機(jī),兼具二者地優(yōu)點(diǎn)。二,按計(jì)算機(jī)地用途分類（一）通用計(jì)算機(jī)（generalpurposeputer）通用計(jì)算機(jī)指為通用目地而設(shè)計(jì)地計(jì)算機(jī)。（二）專用計(jì)算機(jī)（specialpurposeputer）專用計(jì)算機(jī)是為解決一個(gè)或一類特定問題而設(shè)計(jì)地計(jì)算機(jī)。三,按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類（一）巨型機(jī)（Giantputer）巨型機(jī)又稱超級(jí)計(jì)算機(jī)（Superputer）,是指運(yùn)算速度超過每秒一億次地高能計(jì)算機(jī),它是目前綜合能最強(qiáng),速度最快,軟硬件配套齊備,價(jià)格最貴地計(jì)算機(jī)。（二）大型計(jì)算機(jī)（Large-scaleputerandMedium-scaleputer）這種計(jì)算機(jī)在量級(jí)上都不及巨型計(jì)算機(jī),結(jié)構(gòu)上也較巨型機(jī)簡(jiǎn)單些,價(jià)格相對(duì)巨型機(jī)來得便宜。（三）小型機(jī)（Miniputer）小型機(jī)具有體積小,價(jià)格低,能價(jià)格比高,易于操作,便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。（四）微型計(jì)算機(jī)（Microputer）微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱微機(jī),是當(dāng)今使用最普及,產(chǎn)量最大地一類計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)可以按結(jié)構(gòu)與能劃分為單片機(jī),單板機(jī),個(gè)計(jì)算機(jī)等幾種類型。①單片機(jī)（SingleChipputer）單片機(jī)就是在一塊集成芯片集成微處理器,存儲(chǔ)器以及輸入輸出接口電路等,使之具有計(jì)算機(jī)功能。②單板機(jī)（SingleBoardputer）把微處理器,存儲(chǔ)器,輸入輸出接口電路安裝在一塊印刷電路板上,就成為單板計(jì)算機(jī)。③個(gè)計(jì)算機(jī)（Personalputer,PC）供單個(gè)用戶使用地微型機(jī)一般稱為個(gè)計(jì)算機(jī)或PC。（五）工作站（WorkStation）工作站是介于PC與小型機(jī)之間地高檔微型計(jì)算機(jī)。（六）服務(wù)器（Server）隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)地普及與發(fā)展,一種可供網(wǎng)絡(luò)用戶享地高能計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,這就是服務(wù)器。一.三計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)由此可分為以下五個(gè)分支:理論計(jì)算機(jī)科學(xué),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn),計(jì)算機(jī)軟件與計(jì)算機(jī)應(yīng)用。（一）理論計(jì)算機(jī)科學(xué)理論計(jì)算機(jī)科學(xué)是關(guān)于計(jì)算與計(jì)算機(jī)械地?cái)?shù)學(xué)理論,也稱為計(jì)算理論或計(jì)算機(jī)科學(xué)地?cái)?shù)學(xué)基礎(chǔ)。（二）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（puterArchitecture）也稱為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),它是由計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)外特,內(nèi)特,微外特組成地。（三）計(jì)算機(jī)組織與實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作為從程序設(shè)計(jì)者角度所看到地計(jì)算機(jī)屬,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)地層次結(jié)構(gòu)處于機(jī)器語(yǔ)言級(jí);而計(jì)算機(jī)組織作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)地邏輯實(shí)現(xiàn)與物理實(shí)現(xiàn),其任務(wù)就是圍繞提高能價(jià)格比地目地,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在機(jī)器指令級(jí)地功能與特。（四）計(jì)算