微型计算机基础与应用第一章

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1、第１章计算机基础知识2021/9/21本章要求：2021/9/22基本知识点了解计算机的发展、特点及用途掌握计算机中使用的数制及数制间的转换弄清计算机的主要组成部件及其功能重点及难点计算机的系统组成计算机系统中数据的表示形式数制之间的转换1-1电子计算机的发展与应用什么是计算机2021/9/23计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。计算机的产生和发展是人类生产力的一场革命。约翰·阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算

2、，以保证精度；2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的结构。奠定现代计算机发展的重要人物和思想图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于1966年设立了“图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。JohnvonNeumann冯诺依曼1949EDSAC冯·诺依曼计算机存储程序工作原理计算机的两个基本能力：一

3、是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。一、电子计算机的发展第一代电子管计算机第二代晶体管计算机第三代中小规模集成电路计算机第四代大规模和超大规模集成电路计算机2021/9/27一、电子计算机的发展1946年第一台计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学问世。人们常按制造计算机所用的主要元器件将计算机分为四代：体积庞大、速度低、成本高、可靠性差、内存容

4、量小体积大大减小、速度提高、可靠性和内存容量有较大提高速度、可靠性和内存容量都进一步提高，外设种类繁多速度可靠性和内存容量又有了很大提高计算机发展史简表时代年份器件软件应用一1946-1957电子管机器语言、汇编语言科学计算二1958-1964晶体管高级语言数据处理工业控制三1965-1970中小规模集成电路操作系统、会话式语言社会的各个领域四1971年迄今大规模和超大规模集成电路操作系统日益完善、软件产业高度发达计算机网络2021/9/28根据电子计算机所采用的特理器件的发展，一般把电子计算机的发展分成

5、4个阶段：第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法/秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW第一台电子计算机的研制与军事目的有着密切关系。1．第一代（1946年~1958年）：电子管阶段2021/9/210电子管基本特征采用电子管作为计算机的逻辑元器件，每秒运算速度仅为几千次，内存容量仅数KB。其数据表示主要是定点数，使用机器语言或汇编语言编写程序。第一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，用于军事和科学研究工作。其代表机型有IBM650（小型机）、IBM709（大型机）。

6、2．第二代（1959年~1964年）：晶体管阶段2021/9/211晶体管基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件，由于电子技术的发展，运算速度达每秒几十万次，内存容量增至几十KB。与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。与第一代计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。其代表机型有IBM7094、CDC7600。3．第三代（1965年~1970年）：集成电路阶段2021/9/21

7、2集成电路基本特征是采用小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，随着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单晶硅集成电路片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻辑电路。它的运算速度每秒可达几十万次到几百万次，体积越来越小，价格越来越低，软件越来越完善，在监控程序的基础上发展形成了操作系统。其代表机型有IBM360。4．第四代（1971年~现在）：大规模/超大规模集成电路阶段2021/9/213超大规模集成电路基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，20世纪70

8、年代以来，集成电路制作工艺取得了迅猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到每秒几百万亿次浮点运算。操作系统不断完善，高级程序设计语言功能更加完善，人们的生活与计算机应用息息相关。2021/9/214420,000,0002,300晶体管数目4004奔腾410微米芯片2021/9/215晶体管数单位时间执行的指令数百万条/每秒每18个月芯片能力增长一倍。计算机的特