第1章 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)_4235

1、第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1概述電子計(jì)算機(jī)是一種能高速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地對(duì)預(yù)先存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的電子設(shè)備。由于它能模擬人大腦處理各種信息的部分功能，故又俗稱電腦。電子計(jì)算機(jī)是人類20世紀(jì)最偉大的發(fā)明創(chuàng)造之一，是科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的結(jié)晶，經(jīng)過60多年的飛速發(fā)展，如今它以不可阻擋之勢(shì)迅速滲透到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用技術(shù)已成為高等技術(shù)人員所不可缺少的基本素質(zhì)之一，因此對(duì)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)文化知識(shí)的理解和掌握、計(jì)算

2、機(jī)基本應(yīng)用能力的培養(yǎng)，已成為當(dāng)代大學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。1.1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史1世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)世界上公認(rèn)的第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)，是由美國賓夕法尼亞大學(xué)任教的物理學(xué)家約翰莫齊利（JohnMauchly）和工程師普雷斯伯埃克特（J.PresperEckert）領(lǐng)導(dǎo)研制的，于1946年2月15日在美國賓夕法尼亞大學(xué)正式投入運(yùn)行，取名為ENIAC，是電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)（ElectronicNumericalIntergratCal

3、culat）的縮寫。它使用了17468個(gè)真空電子管，耗電174千瓦，占地170平方米，重達(dá)30噸，每秒鐘可進(jìn)行5000次加法運(yùn)算。它是在第二次世界大戰(zhàn)中，美國陸軍彈道研究所為了解決彈道問題所涉及的許多復(fù)雜計(jì)算而設(shè)計(jì)制造的。與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)相比，它體積龐大，耗電量也特別大，而存儲(chǔ)容量卻很小，運(yùn)算速度也非常慢，但在當(dāng)時(shí)它已是運(yùn)算速度的絕對(duì)冠軍，并且其運(yùn)算的精確度和準(zhǔn)確度也是史無前例的。ENIAC奠定了電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展基礎(chǔ)，開辟了一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)

4、技術(shù)的新紀(jì)元。有人將其稱為人類第三次產(chǎn)業(yè)革命開始的標(biāo)志。ENIAC并不完美，存在許多缺陷，最不能容忍的則是編排程序都要靠人工改接連線，因此每次解題都要靠人工改接連線，準(zhǔn)備時(shí)間大大超過實(shí)際計(jì)算時(shí)間。美國數(shù)學(xué)家馮諾依曼（JohonVonNeumann）考察了ENIAC后，提出了全新的計(jì)算機(jī)方案，這就是EDVAC（ElectronicDariableAutomaticComputer）。它采用二進(jìn)制編碼表示機(jī)器指令和數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)中設(shè)置存儲(chǔ)器

5、，將要執(zhí)行的指令和數(shù)據(jù)按順序編成程序存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，依次取出存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行譯碼，并按照譯碼結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)工作的自動(dòng)化。整個(gè)計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五個(gè)基本部分組成。60年過去了，計(jì)算機(jī)的基本體系結(jié)構(gòu)仍然沿襲著這種構(gòu)思和設(shè)計(jì)，我們把這種體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)稱之為馮諾依曼原理計(jì)算機(jī)。第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)3化等，并逐漸形成軟件產(chǎn)業(yè)部門。計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為特征的時(shí)代。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用深入到社會(huì)

6、生活的方方面面。從20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)國家開始研制第五代智能計(jì)算機(jī)，它是一種有知識(shí)、會(huì)學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，并且具有說話的能力，使人機(jī)能夠用自然語言直接對(duì)話，它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識(shí)，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問題，具有匯集、記憶、檢索有關(guān)知識(shí)的能力。智能計(jì)算機(jī)突破了傳統(tǒng)的馮諾依曼式機(jī)器的概念，舍棄了二進(jìn)制結(jié)構(gòu)，把許多處理機(jī)并聯(lián)起來并行處理信息，大大提高了運(yùn)行

7、速度。它的智能化人機(jī)接口使人們不必編寫程序，只需發(fā)出命令或提出要求，電腦就會(huì)完成推理和判斷，并且給出解釋，目前仍處于研制中。3微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程微型計(jì)算機(jī)，簡稱微機(jī)或PC（PersonalComputer）機(jī)是1971年出現(xiàn)的，屬于第四代計(jì)算機(jī)。它的一個(gè)突出特點(diǎn)是將運(yùn)算器和控制器做在一塊集成電路芯片上，一般稱為微處理器MPU（MicroProcessUnit）。根據(jù)微處理器的集成規(guī)模和功能，又形成了微機(jī)的不同發(fā)展階段，如Intel80

8、486、Pentium、PⅡ以及當(dāng)前流行的PⅢ等。世界上第一臺(tái)微機(jī)是由美國Intel公司年輕的工程師馬西安霍夫(M.E.Hoff)于1971年研制成功的。它把計(jì)算機(jī)的全部電路做在四個(gè)芯片上：4位微處理器Intel4004、320位(40字節(jié))的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、256字節(jié)的只讀存儲(chǔ)器和10位的寄存器，它們通過總線連接起來，于是就組成了世界上第一臺(tái)4位微型電子計(jì)算機(jī)——MCS4。從此揭開了微機(jī)發(fā)展的序幕。第一代微處理器是在1972年由Int

9、el公司研制的8位微處理器Intel8008，主要采用工藝簡單、速度較低的P溝道MOS電路，由它裝備起來的計(jì)算機(jī)稱為第一代微型計(jì)算機(jī)。第二代微處理器是在1973年研制的，主要采用速度較快的N溝道MOS技術(shù)的8位微處理器。代表產(chǎn)品有Intel公司的Intel8085、Motola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。第二代微處理器的功能比第一代顯著增強(qiáng)，以它為核心的微型計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備都得到相應(yīng)的發(fā)展，由它裝備起來的計(jì)算機(jī)稱為第二

10、代微型計(jì)算機(jī)。第三代微處理器是在1978年研制的，主要采用HMOS新工藝的16位微處理器。其典型產(chǎn)品是Intel公司的Intel8086。Intel8086比Intel8085在性能上提高了十倍。由第三代微處理器裝備起來的計(jì)算機(jī)稱為第三代微型計(jì)算機(jī)。從1985年起采用超大規(guī)模集成電路的32位微處理器，標(biāo)志著第四代微處理器的誕生。典型產(chǎn)品有Intel公司的Intel80386、Zilog公司的Z80000、惠普公司的HP32等。由第四代微

11、處理器裝備起來的計(jì)算機(jī)稱為第四代微型計(jì)算機(jī)。1993年Intel公司推出第五代32位微處理器芯片Pentium(中文名為奔騰)，它的外部數(shù)據(jù)總線為64位，工作頻率為66～200MHz。1998年Intel公司推出PentiumⅡ、Celeron，后來又推出PentiumⅢ。第六代都是更先進(jìn)的32位高檔微處理器，工作頻率為300～860MHz，主要用于高檔微機(jī)或服務(wù)器。微機(jī)具有體積小、重量輕、功耗小、可靠性高、對(duì)使用環(huán)境要求低、價(jià)格低廉、