计算机基础概论
主要内容
本章重点
1.1 认识计算机
随着社会的进步和科学技术日新月异的发展,作为这个时代的标志——计算机,在人们的日常生活中扮演着越来越不可替代的作用,计算机正作为一种工具慢慢地走进我们的生活,改变着我们的工作和学习方式.
1.1.1 计算机的概念及其发展史
本书所说的计算机,是指微型计算机,也称个人计算机(PC,Personal Computer).那么到底什么才是计算机呢 简单地说,计算机就是一种能够按照指令对收集的各种数据和信息进行分析并自动加工和处理的电子设备.
世界上的第一台计算机,于1946年2月诞生于美国的宾夕法尼亚大学,当时取名为ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator),读作"埃尼克".它是一台电子数字积分计算机,占地170平方米,共用了18 000多个电子管,1 500个继电器,重达30吨,每小时耗电140千瓦,可谓一个庞然大物,如图1-1所示.这台计算机每秒钟能完成5 000次加法运算,300多次乘法运算,比当时最快的计算工具快300倍.用现在的标准看,它的功能远不及一只可编程的计算器,但它使科学家们从繁杂的计算中解放出来,它的诞生标志着人类进入了一个崭新的信息革命时代.
电子计算机的发展阶段通常以构成计算机的电子器件来划分,至今已经历了四代,目前正在向第五代过渡.每一个发展阶段在技术上都是一次新的突破,在性能上都是一次质的飞跃.下面就来介绍计算机的发展简史.
图1-1 ENIAC
1. 第一代——电子管计算机(1946-1957年)
第一代计算机采用的主要原件是电子管,称为电子管计算机.它们的主要特征如下:
采用电子管元件,体积庞大,耗电量高,可靠性差,维护困难.
计算速度慢,一般为每秒钟一千次到一万次运算.
使用机器语言,几乎没有系统软件.
采用磁鼓,小磁芯作为存储器,存储空间有限.
输入输出设备简单,采用穿孔纸带或卡片.
主要用于科学计算.
2. 第二代——晶体管计算机(1958-1964年)
晶体管的发明给计算机技术的发展带来了革命性的变化.第二代计算机采用的主要元件是晶体管,称为晶体管计算机.它们的主要特征如下:
采用晶体管元件,体积大大缩小,可靠性增强,寿命延长.
计算速度加快,达到每秒几万次到几十万次运算.
提出了操作系统的概念,出现了汇编语言,产生了FORTRAN和COBOL等高级程序设计语言和批处理系统.
普遍采用磁芯作为内存储器,磁盘,磁带作为外存储器,容量大大提高.
计算机应用领域扩大,除科学计算外,还用于数据处理和实时过程控制.
3. 第三代——集成电路计算机(1965-1969年)
20世纪60年代中期,随着半导体工艺的发展,制造出了集成电路元件.集成电路可以在几平方毫米的单晶硅片上集成十几个甚至上百个电子元件.计算机开始使用中小规模的集成电路元件,它们的主要特征如下:
采用中小规模集成电路软件,体积进一步缩小,寿命更长.
计算速度加快,可达每秒几百万次运算.
高级语言进一步发展.操作系统的出现,使计算机功能更强,计算机开始广泛应用在各个领域.
普遍采用半导体存储器,存储容量进一步提高,而体积更小,价格更低.
计算机应用范围扩大到企业管理和辅助设计等领域.
4. 第四代——大规模,超大规模集成电路计算机(1971年至今)
随着20世纪70年代初集成电路制造技术的飞速发展,产生了大规模集成电路元件,使计算机进入了一个崭新的时代,即大规模和超大规模集成电路计算机时代.它们的主要特征如下:
采用大规模(LSI,Large Scale Integration)和超大规模集成电路(VLSI,Very Large Scale Integration)元件,体积与第三代相比进一步缩小.在硅半导体上集成了几十万甚至上百万个电子元器件,可靠性更好,寿命更长.
计算速度加快,可达每秒几千万次到几十亿次运算.
软件配置丰富,软件系统工程化,理论化,程序设计部分自动化.
发展了并行处理技术和多机系统,微型计算机大量进入家庭,产品更新速度加快.
计算机在办公自动化,数据库管理,图像处理,语言识别和专家系统等各个领域大显身手,计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代.

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