計算機基礎

2021-09-24 22:27:11 字數 2265 閱讀 2940

定義

​ 一種用於高速計算的電子計算機器,可以進行數值計算/邏輯計算,還具備儲存記憶功能,是能夠按照程勳執行,自動、高速處理好靚資料的現代智慧型電子裝置。

​ 程式自動化:可以將預先編號的程式組納入計算機記憶體,在程式控制下,計算機可以連續、自動地工作,不需要人的干預

​ 高速:當今計算機系統的運算速度已達每秒億萬次,普通電腦也可達每秒億次以上,使大量複雜的科學計算問題得以解決。

​ 關鍵字: 數值計算 邏輯計算 儲存記憶功能

計算機發展過程

​ 計算工具的演化經歷了由簡單到複雜、從低階到高階的不同階段,例如從「結繩記事」中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用,同時也啟發了電子計算機的研製和設計思路。

​ ​ 2023年,美國科學家赫爾曼·何樂禮研製出以電力為基礎的電動製表機,用以儲存計算資料。

​ 2023年,美國科學家範內瓦·布希造出世界上首颱模擬電子計算機。

​ 2023年2月14日,由美**方定製的世界上第一台電子計算機「電子數字積分計算機」(eniac electronic numerical and calculator)在美國賓夕法尼亞大學問世了。eniac(中文名:埃尼阿克)是美國奧伯丁**試驗場為了滿足計算彈道需要而研製成的,這台計算器使用了17840支電子管,大小為80英呎×8英呎,重達28t(噸),功耗為170kw,其運算速度為每秒5000次的加法運算,造價約為487000美元。eniac的問世具有劃時代的意義,表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡,計算機技術以驚人的速度發展,沒有任何一門技術的效能**比能在30年內增長6個數量級。

1、第一代:電子管數字機(1946—2023年)

硬體方面,邏輯元件採用的是真空電子管,主儲存器採用汞延遲線、陰極射線示波管靜電儲存器、磁鼓、磁芯;外儲存器採用的是磁帶。軟體方面採用的是機器語言、組合語言。應用領域以軍事和科學計算為主。

特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢(一般為每秒數千次至數萬次)、**昂貴,但為以後的計算機發展奠定了基礎。

2、第二代:電晶體數字機(1958—2023年)

硬體方的作業系統、高階語言及其編譯程式。應用領域以科學計算和事務處理為主,並開始進入工業控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高(一般為每秒數10萬次,可高達300萬次)、效能比第1代計算機有很大的提高。

3、第三代:積體電路數字機(1964—2023年)

硬體方面,邏輯元件採用中、小規模積體電路(msi、ssi),主儲存器仍採用磁芯。軟體方面出現了分時作業系統以及結構化、規模化程式設計方法。特點是速度更快(一般為每秒數百萬次至數千萬次),而且可靠性有了顯著提高,**進一步下降,產品走向了通用化、系列化和標準化等。應用領域開始進入文書處理和圖形影象處理領域。

4、***:大規模積體電路機(2023年至今)

硬體方面,邏輯元件採用大規模和超大規模積體電路(lsi和vlsi)。軟體方面出現了資料庫管理系統、網路管理系統和物件導向語言等。特點是2023年世界上第一台微處理器在美國矽谷誕生,開創了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。

由於整合技術的發展,半導體晶元的整合度更高,每塊晶元可容納數萬乃至數百萬個電晶體,並且可以把運算器和控制器都集中在乙個晶元上、從而出現了微處理器,並且可以用微處理器和大規模、超大規模積體電路組裝成微型計算機,就是我們常說的微電腦或pc機。微型計算機體積小,**便宜,使用方便,但它的功能和運算速度已經達到甚至超過了過去的大型計算機。另一方面,利用大規模、超大規模積體電路製造的各種邏輯晶元,已經製成了體積並不很大,但運算速度可達一億甚至幾十億次的巨型計算機。我國繼2023年研製成功每秒運算一億次的銀河ⅰ這型巨型機以後,又於2023年研製成功每秒運算十億次的銀河ⅱ型通用並行巨型計算機。這一時期還產生了新一代的程式語言以及資料庫管理系統和網路軟體等。

​ 隨著物理元、器件的變化,不僅計算機主機經歷了更新換代,它的外部裝置也在不斷地變革。比如外儲存器,由最初的陰極射線顯示管發展到磁芯、磁鼓,以後又發展為通用的磁碟,現又出現了體積更小、容量更大、速度更快的唯讀光碟(cd—rom)。

計算機的構成

一台完整的計算機由硬體系統和軟體系統兩大部分組成.

硬體系統:

運算器/控制器/儲存器/輸入裝置/輸出裝置

運算器:負責算術運算與邏輯運算。與控制器共同組成**處理器cpu

控制器:負責傳送和接收指令

儲存器:用來儲存正在進行的程式、將要進行的程式的資料以及剛處理完的資料

輸入裝置

輸出裝置

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