信息处理机器：计算机系统

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1、第2章信息处理机器：计算机系统主要内容：§2.1从历史走向未来——计算机的发展史§2.2微型计算机硬件系统本章小结思考与练习§2.1从历史走向未来——计算机的发展史2.1.1现代计算机的“史前”时代（—1946）中国古代普遍采用的一种计算工具——“算筹”。更为先进的计算工具是两千年前中华民族发明的算盘，这是人类借助于工具进行数字计算的开端。§2.1从历史走向未来——计算机的发展史图2-1中国古老的计算工具：算筹（左）与算盘（右）19世纪和20世纪前半叶，是计算机发展史上不寻常的时代。如果按时间序列划分，在近代对计算机的发展史做出贡献的重要的人物和事件有：（1）1642至1643年

2、，帕斯卡(BlaisePascal)发明了一个用齿轮运作的加法器。（2）1674年，德国数学家莱布尼茨改进了帕斯卡的计算机，使之成为一种能够进行连续运算的机器，并且提出了“二进制”数的概念。（3）1812年，为现代计算机的发明做出过重要贡献的英国数学家查尔斯·巴贝奇(CharlesBabbage，1792—1871)开始考虑设计机械操纵的计算机。§2.1从历史走向未来——计算机的发展史（4）1847年，英国科学家乔治·布尔(George·Boole)创立了逻辑代数，亦称布尔代数。（5）1925年左右，美国马萨诸塞理工学院制成了一台大型的模拟计算机，他们用齿轮的旋转角度来表示所要计

3、算的量。（6）1936年，英国科学家图灵(A1anM.Turing)，提出了可计算计算机的概念，后来人们称他描述的计算机为“图灵机”。（7）1943年1月，霍华德·艾肯（HowardH.Aiken）在哈佛大学研制成功名为“ASCCMarkI”的世界上第一台通用计算机。（8）1943年，美国宾夕法尼亚大学的工程师普雷斯珀·埃克特(J.PrespcrEckert）博士和物理学家约翰·莫克利(JohnMauchly)博士开始着手研制“埃尼阿克”。§2.1从历史走向未来——计算机的发展史2.1.2冯·诺依曼型计算机的基本结构冯·诺依曼提出计算机工作原理可概括为：“存储程序，顺序控制”。其

4、基本思想是：(1)计算机可以使用二进制；(2)计算机的指令和数据都可以存储在机内。冯·诺依曼提出的“存储程序原理”，导致现代意义的计算机的诞生。主要由5部分组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。§2.1从历史走向未来——计算机的发展史2.1.3第一台现代电子数字计算机的诞生1946年2月5日，是人类文明历史上的重要转折点。世界上第一台真正的现代电子数字计算机“ENIAC”研制成功了（图2-4）。§2.1从历史走向未来——计算机的发展史图2-4采用电子管的世界上第一台数字计算机ENIAC（1946）ENIAC的计算速度比以前的计算工具有了显著的提高，每秒钟可作5000次

5、加法或400次乘法。2.1.4现代计算机发展的四个阶段1.采用电子管计算机的第一代计算机（1946—1957）第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢。§2.1从历史走向未来——计算机的发展史图2-51904年，世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生图2-6电子芯片、晶体管和LED都是由半导体材料制成2.采用晶体管的第二代电子计算机（1958—1964）在这一时期出现了更高级的COBOL和FORTRAN等语言，以单词、语句和数学公式代替了晦涩难懂的二进制机器码，使计算机编程更容易。§2.1从历史走向未来——计

6、算机的发展史图2-7IBM公司于1959年生产的IBM7090型是采用晶体管的第二代电子计算机3.采用集成电路的第三代计算机（1965—1970）1964年4月IBM360系统问世，使它成为使用集成电路的第三代电子计算机的里程碑式的产品（图2-8）。§2.1从历史走向未来——计算机的发展史图2-8用于美国航空和航天局(NASA)的IBM360计算机（1964）4.使用超大规模集成电路的第四代计算机（1970年至今）目前超大规模集成电路(VLSI)可在硬币大小的芯片上容纳上千万个乃至更多的元器件，如此高的集成度使得计算机的体积和价格不断下降，而功能和可靠性不断得到增强。在20世纪8

7、0年代发生的特别重要事件是个人计算机（PC）的问世与普及。§2.1从历史走向未来——计算机的发展史图2-9世界上第一台个人计算机IBMPC(1981)图2-10Apple公司生产的iMac计算机2.1.5超级计算机（高性能计算机）由数千个甚至更多的处理器组成，能完成普通PC机和服务器不能完成的大型复杂任务。天河一号：我国首台千万亿次超级计算机，由6144颗CPU和5120颗GPU组成，内存容量98TB，共享磁盘容量1PB，每秒4700亿万次运算速度，2010年列世界第一。§2.1