计算机基础知识

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1、11J第1章计算机基础知识计算机基础知识电子计算机的产生和计算机技术的迅速发展是当代科学技术最突出的成就之一。计算机的发明和应用延伸了人类的大脑，提高和扩展了人类脑力劳动的效能，发挥和激发了人类的创造力，标志着人类文明的发展进入了一个崭新的阶段。同任何先进的科学技术的发展一样，计算机也是社会生产和科学技术发展到一定阶段的产物，计算机技术也随着社会生产和科学技术的进一步发展而不断发展。1.1计算机的发展和应用1.1.1计算机的产生1．第一台电子计算机世界上第一台电子计算机ENIAC（electronicnumerical

2、integratorandcalculator），即“电子数字积分计算机”，于1946年2月诞生在美国宾夕法尼亚大学。ENIAC以电子管为基本部件，其体积约85m3，重达30t，使用了18 000个电子管，1500个继电器，70000个电阻，10000个电容，功率为140kW，占地170m2，真可谓是“庞然大物”。它每秒可进行五千多次加法运算。ENIAC产生后立即用于军事计算。原先，美国陆军部用人工计算发射弹道需七个多小时，而用ENIAC来计算只需3s，速度提高了8400倍，显示了巨大的威力。至今人们仍公认，ENIAC

3、的问世表明了电子数字计算机时代的到来，具有划时代的伟大意义。2．存储程序式计算机虽然ENIAC的研制成功把世界带入了一个新的时代，但是ENIAC在计算题目时，需事先根据计算步骤花费几天时间连接好外部线路。而且每换一个题目又得重新连线，所以只有少数专家才能使用。美籍匈牙利人冯·诺依曼（JohnvonNeumann）教授针对ENIAC应用中的问题，于1946年6月发表的论文中提出了“存储程序”11J第1章计算机基础知识的设想。按照这种设想，将组成解题程序的一条条指令像数据一样事先存入计算机中，运行时，只须顺序取出这些指令，

4、经译码后执行相应的操作即可，从而可以实现真正的全自动运算。冯·诺依曼的“存储程序”的思想成了后来计算机设计的主要依据。半个多世纪以来，计算机技术有了飞速的发展，但是其工作原理还是没有跳出“存储程序”这个范围。基于以上原因，有时也将以“存储程序”方式工作的计算机称为冯·诺依曼机。第一台存储程序计算机是EDSAC（electronicdelaystorageautomaticcalculator，电子延时存储自动计算机），在英国剑桥大学研制成功，1949年5月投入运行。1.1.2电子计算机的发展半个多世纪以来，根据电子计算

5、机所采用的电子器件，一般将电子计算机的发展分成以下几个阶段，其主要性能见表1-1。表1-1各代电子计算机比较第一代（1946—1956年）第二代（1957—1964年）第三代（1965—1970年）第四代（1971年至今）电子器件电子管晶体管中、小规模集成电路大规模、超大规模集成电路主存储器磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、半导体存储器半导体存储器辅助存储器磁带、磁鼓磁带、磁鼓、磁盘磁带、磁鼓、磁盘磁盘、磁带、光盘处理方式机器语言汇编语言作业连续处理编译语言多道程序实时处理网络结构实时、分时处理运算速度/（次·s–1）5

6、000~4万几十万~百万百万~几百万几百万~几十亿代表机种ENIAC、EDVAC、IBM705IBM7090、CDC6600IBM360、PDP11、NOVA1200IBM370、CRAY Ⅱ、VAX11、IBMPC1．第一代电子计算机电子管（又称真空管）是1913年发明的，起初用于雷达等电子设备中。它于1946年才被用于ENIAC及其之后的电子计算机。电子器件是电子管的计算机被统称为第一代电子计算机，开创了电子数字计算机的新时代。2．第二代电子计算机第二代电子计算机的特点是用晶体管代替了电子管。半导体晶体管于1948

7、年由贝尔实验室研制出来，从1956年开始用于制作电子计算机部件。晶体管的优点是体积小、发热少、耗电少、寿命长、价格低，特别是工作速度比电子管更快。另外，第二代计算机普遍采用磁芯存储器作内存，采用磁盘与磁带作外存，使存储容量增大，可靠性提高，加快了汇编语言取代机器语言的步伐，并为FORTRAN和COBOL等高级语言的应用提供了条件。3．第三代电子计算机11J第1章计算机基础知识第三代电子计算机的主要特征是以中、小规模集成电路取代了晶体管。集成电路（IC）是将许多个晶体管和电子元件集中制造在同一块很小的硅片上。集成电路的体

8、积更小，耗电更少，功能更强，存储器开始集成电路化，内存容量大幅增加。随着计算机硬件技术的更新，系统软件和应用软件也有了很大发展，出现了结构化、模块化程序设计方法，为电子数字计算机进一步快速发展奠定了基础。第三代计算机的典型机型有IBM360系统、PDP11系列等。其主存储器容量达1～4MB，运算速度达200万次/s。4．第四代电子