计算机导论

电脑的诞生酝酿已久。1946年2月，第一台电子计算机ENIAC在美国加利福尼亚州问世。ENIAC使用了18000个电子管和86000个其他电子元件，有两个教室那么大，但其运行速度仅为每秒300次操作或5000次添加，花费超过100万美元。虽然ENIAC有很多缺点，但它是计算机的鼻祖，开启了计算机时代的序幕。到目前为止，计算机的发展已经经历了四次。从1946年到1959年，我们称之为“电子管计算机时代”。第一代计算机的内部组件使用电子管。由于一台计算机需要成千上万个电子管，每个电子管都会散发出大量的热量，如何散热是一个令人头疼的问题。电子管最长的使用寿命只有3000小时，电脑在运行的时候经常会因为电子管烧坏而死机。第一代计算机主要用于科学研究和工程计算。从1960年到1964年，因为计算机中使用了比电子管更先进的晶体管，我们把这个时期称为“晶体管计算机时代”。晶体管比电子管小得多，电子管不需要预热时间，消耗的能量更少，处理速度更快、更可靠。第二代计算机的编程语言已经从机器语言发展到汇编语言。然后，高级语言FORTRAN和cOBOL得到了发展和广泛应用。此时，磁盘和磁带被用作辅助存储。第二代计算机的尺寸和价格已经下降，使用它们的人数增加了。计算机行业发展迅速。第二代计算机主要用于商业、大学教学和政府机构。从1965年到1970年，集成电路应用于计算机，因此这一时期被称为“中小型集成电路计算机时代”。集成电路(R)是在芯片上制作的完整电子电路，比指甲盖还小，但包含数千个晶体管元件。第三代计算机的特点是体积更小、价格更低、可靠性更高、计算速度更快。第三代计算机的代表是IBM 360系列，由IBM以50亿美元开发。从1971年至今，被称为“大规模集成电路计算机时代”。第四代计算机使用的元件仍然是集成电路。然而，这种集成电路已经有了很大的改进，它包含了几十万到几百万个晶体管。人们称之为大规模集成电路和超大规模集成电路。1975年，美国1BM公司推出了个人电脑。从此，人们对计算机不再陌生，计算机开始渗透到人类生活的方方面面。计算机的基本组件计算机的主要组件可以概括为以下五个部分：输入设备、存储器、算术单元、控制器和输出设备。输入设备输入设备是计算机的重要组成部分。输入设备和输出设备是外部设备，简称外设。输入设备的功能是将现场采集的程序、原始数据、字符、控制命令或数据输入计算机。常见的输入设备有键盘、鼠标、光电输入机、磁带机、磁盘机、光盘机等。存储器的功能是存储程序、数据、各种信号、命令等信息，并在必要时提供这些信息。算术单元的功能是对数据进行各种算术和逻辑运算，即处理数据。控制器是整个计算机的中枢神经。它的功能是解释程序指定的控制信息，根据其要求进行控制，调度程序、数据和地址，协调计算机各部分的工作和内存及外设的访问。输出设备输出设备和输入设备也是计算机的重要组成部分，输出外部计算机的中间或最终结果，计算机中的各种数据符号和字符或各种控制信号。微机常用的输出设备包括显示终端CRT、打印机、激光打印机、绘图仪、磁带和光盘播放器等。 计算机的分类计算机可以分为模拟计算机和数字计算机。模拟计算机的主要特点是运算中涉及的数值用不间断的连续量表示，运算过程是连续的。由于受元器件质量的影响，模拟计算机计算精度低，适用范围窄，目前已很少生产。数字计算机的主要特点是运算中涉及的数值用间断的数字量表示，运算过程用数字位计算。数字计算机也被称为“计算机”，因为它具有逻辑判断的功能，工作方式类似于人脑的“思维”。数字计算机根据用途可以分为专用计算机和通用计算机。专用计算机和通用计算机在效率、速度、配置、结构复杂性、成本和适应性方面是不同的。专用计算机能对某类问题表现出最有效、最快速、最经济的特点，但适应性差，不适合其他应用。我们在导弹和火箭上使用的大多数计算机都是专用计算机。不管这些东西有多先进，你都不能和它们玩游戏。通用计算机适应性强，应用广泛，但根据不同的应用对象，其运行效率、速度和经济性都会受到不同程度的影响。根据规模、速度和功能，通用计算机可分为巨型计算机、大型计算机、中型计算机、小型计算机、微型计算机和单片机。这些类型的基本区别通常在于它们的大小、结构的复杂性、功耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等。一般来说，超级计算机的计算速度很高，每秒钟可以执行上亿条指令。它们数据存储容量大、规模大、结构复杂、价格昂贵，主要用于大规模科学计算。也是衡量一个国家科学实力的重要标志之一。单片机只由一个集成电路组成，体积小，重量轻，结构简单。性能介于巨型计算机和单片机之间的主机、中型计算机、小型计算机和微型计算机。其绩效指标和结构规模依次相应下降。