第1章 计算机基础知识

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1、35第1章计算机基础知识第1章计算机基础知识1.1概述电子计算机是一种能高速、准确、自动地对预先存储的程序和数据进行处理的电子设备。由于它能模拟人大脑处理各种信息的部分功能，故又俗称电脑。电子计算机是人类20世纪最伟大的发明创造之一，是科学技术和生产力的结晶，经过60多年的飞速发展，如今它以不可阻挡之势迅速渗透到社会各个领域。掌握计算机基础知识和应用技术已成为高等技术人员所不可缺少的基本素质之一，因此对计算机基础文化知识的理解和掌握、计算机基本应用能力的培养，已成为当代大学生知识结构的重要组成部分。1.1.1计算机发展简史1．世界上第一台计算机世界上公认的第一台数字式电子计

2、算机，是由美国宾夕法尼亚大学任教的物理学家约翰·莫齐利（JohnMauchly）和工程师普雷斯伯·埃克特（J.PresperEckert）领导研制的，于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，取名为ENIAC，是电子数值积分计算机（ElectronicNumericalIntergratorAndCalculator）的缩写。它使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，每秒钟可进行5000次加法运算。它是在第二次世界大战中，美国陆军弹道研究所为了解决弹道问题所涉及的许多复杂计算而设计制造的。与现代的计算机相比，它体积庞大，耗电

3、量也特别大，而存储容量却很小，运算速度也非常慢，但在当时它已是运算速度的绝对冠军，并且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。 ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元。有人将其称为人类第三次产业革命开始的标志。ENIAC并不完美，存在许多缺陷，最不能容忍的则是编排程序都要靠人工改接连线，因此每次解题都要靠人工改接连线，准备时间大大超过实际计算时间。美国数学家冯·诺依曼（JohonVonNeumann）考察了ENIAC后，提出了全新的计算机方案，这就是EDVAC（ElectronicDariableAutomaticComputer）。它采用二进

4、制编码表示机器指令和数据，在计算机中设置存储器，将要执行的指令和数据按顺序编成程序存储到计算机存储器中，依次取出存储的内容进行译码，并按照译码结果进行计算，从而实现计算机工作的自动化。整个计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。60年过去了，计算机的基本体系结构仍然沿袭着这种构思和设计，我们把这种体系结构的计算机称之为冯·诺依曼原理计算机。35第1章计算机基础知识2．计算机的发展过程从第一台计算机的诞生到现在，计算机走过了60多年的发展历程。在这期间，计算机技术的发展突飞猛进，应用领域不断拓宽，以至于影响到了人类的生存方式。根据计算机所使用的主要

5、元器件来分，计算机的发展经历了4个阶段：（1）第一代计算机（1946年～1957年）——电子管计算机。其基本器件是电子管，内存为磁鼓，外存为磁带，运算速度为每秒几千次。这个时期计算机的特点是：体积庞大、运算速度慢、可靠性差、耗电量大、维修困难、价格昂贵、没有系统软件，用机器语言或汇编语言编程。计算机只能在少数尖端领域中得到应用，一般用于科学、军事等方面的计算。图1-1世界第一台数字式电子计算机ENIAC（2）第二代计算机（1958年～1964年）——晶体管计算机。其电子元件主要是半导体晶体管，内存为磁芯存储器，外存为磁盘，运算速度为每秒几万次至几十万次。相对于第一代计算机而

6、言，其特点是：体积缩小、重量减轻、耗电量减少、运算速度加快、可靠性增强，系统软件出现了监控程序，提出了操作系统概念，出现了高级语言，如FORTRAN、ALGOL60等。使用范围也扩展到数据处理和实时控制。（3）第三代计算机（1965年～1970年）——中、小规模集成电路计算机。这个时期的计算机采用中、小规模集成电路作为基本器件，内存除磁芯外，还出现了半导体存储器，外存为磁盘，运算速度达每秒几千万次。其特点是：体积更小，耗电量、价格等方面进一步下降、运算速度、可靠性等进一步提高，系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统和会话式语言，采用结构化程序设计方法，为研制复杂的软件提供

7、了技术上的保证。应用范围扩展到更多领域。（4）第四代计算机（1971年至今）——大规模和超大规模集成电路计算机。这个时期的计算机采用大规模和超大规模集成电路作为基本器件，内存为半导体集成电路，外存为磁盘、光盘、U盘，运算速度达每秒几亿次。其特点是：体积、重量、耗电量、价格等方面比上一代计算机进一步下降，运算速度和可靠性等方面大幅度提高，并不断地向大存储容量、高速度方面发展。35第1章计算机基础知识在系统结构方面发展了并行处理技术、分布式计算机系统和计算机网络等。在软件方面发展了数据库系统、分布式操作系统、高效而可靠