第1章计算机组装概述.docx
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1、回;第1章.ppt第1章计算机组装概述学习目的与要求:本章通过对计算机发展和分类的学习,要求对计算机系统的历史演进有较深入的了解,并且能够把握未来发展趋势;通过简要介绍计算机组成与基本结构,要求明确计算机的整体组成和软、硬件系统的划分,以方便后面章节知识点的学习。1.1计算机发展简介随着人类科技的发展,人们在生产劳动中创造并改进了多种计算工具。计算工具是人类大脑的延伸,可以让人的潜力得到更大的发展。人类最初用手指计算。人有两只手,10个手指头,所以人们自然而然地习惯运用十进制记数法。用手指计算固然方便,但不能存储计算结果,于是人们用石头、刻痕或结绳来延长自己的记忆能力。以算筹为基础产生的算盘是
2、计算工具发展史上的第一次重大改革,是公认的最早使用的计算工具。随着历史的发展,商业、航海和天文学等方面都提出了许多复杂的计算问题,为计算工具的发展提供了契机。1642年,法国数学家、物理学家布莱士帕斯卡(BlaiSePaSCaI)发明了第一台机械加法器Pascaline,这也是机械式计算工具的代表。1888年,美国统计学家赫尔曼霍勒瑞斯(HermanHonerith)为人口统计局创建了第一台机电式穿孔卡系统制表机。这台制表机参与了美国1890年的人口普查,是人类历史上第一次利用计算工具进行的大规模数据处理。1 .现代计算机的发展阶段1944年8月至1945年6月是计算机科学技术快速发展的时期。
3、冯诺依曼(JohnvonNeUmarm)博士(见图1.1)与莫尔学院科研小组合作,提出了一个全新的存储程序通用数字电子计算机方案EDVAC(electronicdiscretevariableautomaticcomputer,离散变量自动电子计算机),这就是人们通常所说的冯诺依曼型计算机,如图1.2所示。该计算机采用“二进制”代码表示数据和指令,并提出了“程序存储”的概念,从而奠定了现代计算机的坚实基础。1)第一代电子管计算机(19451956年)1946年,美国宾夕法尼亚大学莫尔学院物理学家莫奇利(JohnW.Mauchly,如图1.3所示)和工程师埃克特(J.PresperECkert)
4、领导的科研小组共同开发了数字电子计算机ENIAC(electronicnumericalintegratorandcalculator,电子数值积分计算机)。ENIAC是计算机发展史上的里程碑,被广泛认为是世界上第一台现实意义上的计算机,如图1.4所示。图 1.2 EDVAC图1.3 ENIAC研发团队(左为莫奇利)图1.4第一台电子管计算机(ENIAC)ENlAC是一个庞然大物,其占地面积为WOn?,总重量达301。机器中约有18000支电子管、1500个继电器以及其他各种元器件,其机器表面布满电表、电线和指示灯,每小时耗电量约为MOkW.这样一台“巨大”的计算机,每秒可以进行5000次加法
5、运算,相当于手工计算的20万倍,机电计算机的100O倍。ENIAe的成功是计算机发展史上的一座里程碑。第一代计算机的特点是操作指令为特定任务而编制,每种机器有各自不同的机器语言,功能受到限制,速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓存储数据,如图L5所示。2)第二代晶体管计算机(19561963年)1948年,晶体管的发明大大促进了计算机的发展,晶体管代替了体积庞大的电子管,电子设备的体积不断减小,如图1.6所示。1956年,晶体管在计算机中广泛使用,晶体管和磁芯存储器促使了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。首先使用晶体管技术的是早期的超级计算机,主要用
6、于原子科学的大量数据处理,这些机器价格昂贵,生产数量极少。I960年,出现了一些成功用于商业领域、大学和政府部门的第二代计算机,比如著名的UNIVACLARC计算机。LARC机是20世纪60年代初期功能最强的一台计算机,也是最早的晶体管计算机之一。它在设计上有许多创新,例如能与主机并行操作的外围处理机,用以控制各种输入输出设备并行地与主存交换信息,从而使机器能高速地同时完成几个操作。它有2个运算器,10个存储器模块。图15电子管图1.6晶体管第二代计算机用晶体管代替电子管,还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性,可以更有效地用
7、于商业用途。在这一时期出现了更高级的COBC)L(COmmOnbusiness-orientedlanguage)#FoRTRAN(formulatranslation)等语言,以单词、语句和数学公式代替了二进制机器码,使计算机编程更容易。新的职业,如程序员、分析员和计算机系统专家,甚至整个软件产业由此诞生。3)第三代集成电路计算机(19641971年)虽然晶体管比起电子管是一个明显的进步,但晶体管在使用中会产生大量的热量,这会损害计算机内部的敏感部件,集成电路的出现使得这种状况得到了改善,集成电路如图L7所示。1964年,美国IBM公司成功研制了第一个采用集成电路的通用电子计算机系列IBM3
8、60系统,如图1.8所示。它的体系结构既便于事务处理,又便于科学计算;系列中各机型具有兼容性;有标准的输入、输出接口和通用的输入、输出设备,它们与中央处理器相对独立;软件既有兼容性又有可扩充性,从而可最大限度地保护用户的软件投资。这些特征大多成为以后计算机设计与开发所遵循的基本原则。1964年IBM为美国Airlines提供SABRE系统;1966年IBM为社会保障管理机构提供管理系统;在1969年APolIoll登月计划中,IBM360系统更是大显身手。图1.7集成电路图1.8旧M 360系统随后,计算机变得更小,功耗更低,速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统,使得计算机在中心程序的
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- 计算机 组装 概述