计算机基础知识(I)

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1、第1章计算机基础知识1.1计算机概述1.2计算机的类型与用途1.3信息的表示与存储1.4计算机系统的组成与应用1.5PC机的硬件配置1.6计算机应用与信息化社会1.7计算机文化与社会道德上机实训课题11.1计算机概述1.1.1第一台电子计算机的诞生世界上第一台数字式电子计算机是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰·莫克利(JohnMauchly)和工程师普雷斯伯·埃克特(PresperEckert)领导研制的取名为ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorandCalculator)的计算

2、机。1942年，在宾夕法尼亚大学任教的约翰·莫克利提出了用电子管组成计算机的设想，这一方案得到了美国陆军弹道研究所的高尔斯特丹(Goldstine)的关注。当时正值第二次世界大战之际，新武器研制中的弹道问题涉及许多复杂的计算，单靠手工计算已远远满足不了要求，急需能自动计算的机器。于是，在美国陆军部的资助下，1943年开始了ENIAC的研制，并于1946年完成。当时它的功能确实出类拔萃，例如它可以在一秒钟内进行5000次加法运算，3毫秒便可进行一次乘法运算，与手工计算相比运算速度大大加快了，60秒钟射程的弹道计算时间

3、由原来的20分钟缩短到30秒。ENIAC也存在着明显的缺点，它的体积庞大，机器中约有18800只电子管，1500个继电器，70000只电阻及其他各类电气元件，运行时耗电量很大；它的存储容量很小，只能存20个字长为10位的十进制数；另外，它采用线路连接的方法来编排程序，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。尽管如此，ENIAC的研制成功还是为以后计算机科学的发展奠定了基础，而每克服它的一个缺点，都会对计算机的发展带来很大的影响，其中影响最大的就是程序存储方式的采用。将程序存储方式的设想确立为体系的

4、是美国数学家冯·诺依曼(VonNeumann)，其主要思想是：在计算机中设置存储器，将符号化的计算步骤存放在存储器中，然后依次取出存储的内容进行译码，并按照译码的结果进行计算，从而实现计算机工作的自动化。1945年，冯·诺依曼参与新机器EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)的研制，参与该工作的还有研制ENIAC的原班人马埃克特和莫克利等。EDVAC不但采用了汞延迟存储器，而且采用了二进制编码。遗憾的是，在研制过程中，以冯·诺依曼为首的理论界人士和以埃克特

5、、莫克利为首的技术界人士之间发生了严重的意见分歧，致使EDVAC的研制搁浅，直至1950年才勉强完成。1946年，英国剑桥大学的莫利斯·威尔克思参加了EDVAC讲习班，回国后开始研制EDSAC(ElectronicDelayStorageAutomaticCalculator)，并于1949年完成。EDSAC直接受EDVAC方案的影响，采用了二进制和程序存储方式，运算速度为670次加减法每秒，170次乘法每秒，程序和数据的输入采用纸带，输出采用电传打字机。这样，世界上第一台程序存储式计算机的殊荣由EDSAC夺得。以

6、后的计算机采用的都是程序存储方式，而采用这种方式的计算机统称为冯·诺依曼式计算机。1.1.2计算机发展的几个阶段从第一台计算机的诞生到现在，计算机已走过50多年的发展历程。在这期间，计算机的系统结构不断变化，应用领域也在不断拓宽。人们根据计算机所用逻辑元件的种类对计算机的发展阶段进行了划分，习惯上分为四个阶段，如表1.1所示。表1.1计算机发展的四个阶段从第一台计算机的出现直至20世纪50年代后期，这一时期的计算机属于第一代计算机，其主要特点是采用电子管作为基本物理器件。它的体积大，能耗高，速度慢，容量小，价格昂贵

7、，应用也仅限于科学计算和军事目的。20世纪50年代后期到60年代中期出现的第二代计算机采用晶体管作为基本物理器件，并采用了监控程序，这是操作系统(OS)的雏形。在这一期间，适用于事务处理的COBOL语言也得到了广泛应用，这意味着计算机的应用范围已从科学计算扩展到了事务处理领域。与第一代计算机相比，晶体管计算机体积小，成本低，功能强，可靠性高。这时期计算机不仅应用于军事与尖端技术上，而且也被用于工程设计、数据处理、事务管理等方面。1964年4月，IBM公司推出了采用新概念设计的IBM360计算机，宣布了第三代计算机的

8、诞生。正像它名字中的数字所表示的那样，IBM360有360°全方位的应用范围。它分为大、中、小型等6个型号，具有通用化、系列化、标准化的特点。通用化即兼顾了科学计算、数据处理、实时控制等多方面的应用，机器指令丰富。系列化即在指令系统、数据格式、字符编码、中断系统、输入/输出方式、控制方式等方面保持统一，使用户在低档机上编写的程序可以不加修改地运行在以后性能更