文档介绍：第1章计算机基础知识
计算机的发展和分类
计算机的特点及应用
数据在计算机中的表示
数据与编码
计算机系统的组成
软件系统和计算机语言
计算机的分类及硬件
香侬是现代信息论的著名创始人。1938年,香侬在发表的论文中,
首次用布尔代数进行开关电路分析,并证明布尔代数的逻辑运算可
以通过继电器电路来实现。
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,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
Claude Shannon
计算机的发展及分类
计算机的产生和发展
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。
John von Neumann
冯诺依曼
1949 EDSAC
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。
第一台电子计算机(ENIAC)
在ENIAC的研制过程中,美国数学家冯诺伊曼针对它存在的问题,提出一个全新的通用计算机方案,这就是EDVAC方案。在这个方案中,冯诺伊曼提出了三个重要设计思想:
(1) 计算机由5个基本部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备;
(2) 采用二进制形式表示计算机的指令和数据;
(3) 将程序(由一系指令组成)和数据存放在存储器中,并让计算机自动地执行程序——这就是“存储程序”思想的基本定义。
5000次加法/秒
体重28吨
占地170m2
18800只电子管
1500个继电器
功率150KW
第一代
(1946~1958)
电子管
5千~4万(次/秒)
第二代
(1959~1964)
晶体管
几十万~百万(次/秒)
第三代
(1965~1970)
集成电路
百万~几百万(次/秒)
第四代
(1971~至今)
集成电路
几百万~几亿(次/秒)
1964年911机
1966年112机
计算机的发展
按硬件划分计算机年代(四代——电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路)
计算机的发展阶段
逻辑器件
运算速度
起止年代
代表的机型
特点
第1代
电子管
几千次/秒
1946~1958
UNIVAC-I、IBM650(小型机)和IBM709(大型机)
内存储器采用水银延迟线,外存储器有纸带、卡片、磁带和磁鼓。程序设计语言还处于最低阶段,使用机器语方编程,尚无操作系统出现,操作机器困难。
第2代
晶体管
几十万次/秒
1959~1964
IBM-7090 IBM-7094
CDC7600
内存储器使用磁性材料制成的磁芯,外存储器有磁盘、磁带。出现了监控程序并发展为后来的操作系统,出现了高级程序设计语言BASIC、FORTRAN和COBOL,大大提出了计算机的工作效率。
第3代
集成电路
几千万次/秒
1965~1970
IBM-360系列
富士通F230系列
体积、重量、功耗都进一步减小,出现了结构化、模块化的程序设计思想,出现了结构化的程序设计语言PASCAL。
第4代
大规模集成电路
几亿次/秒
1971~至今
IBM-4300系列
3080系列、3090系列和9000系列
开始引入光盘,外部设备种类和质量都有很大提高。操作系统向虚拟操作系统发展、数据库管理系统不断完善和提高,程序语言进一步发展和改进
计算机的分代
计算机发展大体上经历了三个阶段,即大型机阶段、微型机阶段和计算机网络阶段。1946~1981年,计算机应用主要是在传统大型计算机中进行的;1981~1991年,掀起了微型计算机(简称微型机、微机或PC机)的普及应用热潮;从1991年开始进入了以计算机网络为中心的新时代。
1965年Intel公司的创始人之一戈登·摩尔曾预言,集成电路中的晶体管数每年(后来改成了每隔18个月)将翻一番,芯片的性能也随之提高一倍。这一预言,被计算机界称为“摩尔定律”,近代计算机的发展历史充分证实了这一定律。随着芯片集成度的日益提高和计算机体系结构的不断改