计算机基础(计算机概述)

计算机概述一.计算机、微机发展简史１、世界上第一台计算机ENIAC（第一代）1946年2月，美国研制成功ENIAC(ElectronicNumbericalIntergratorAndCaculator爱尼克)。它由18000多个电子管、1500多个继电器等组成，重30吨，耗电150千瓦，占地170平方米，运算速度为每秒5000次。这是以电子管为逻辑元件的计算机，称为第一代计算机。从计算能力来看，不如现在的小计算器。ENIAC的照片:（见下图）电子计算机之父以美籍匈牙利数学家约翰·冯·诺依曼（1903-1957，电子计算机之父）为首的研制小组提出了“存储程序控制”的计算机结构(即诺依曼机），奠定了现代计算机的体系结构。冯·诺依曼模型的主要思想⑴计算机（指硬件）由五大基本部件组成——运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；⑵计算机内部采用二进制来表示指令和数据；⑶将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再执行程序。计算机的基本结构——冯·诺依曼模型2、第二代计算机是以晶体管为逻辑元件的计算机，其特点是体积小，重量轻，耗电少，工作可靠，运算速度达每秒几万至几十万次。3、第三代计算机是以集成电路为逻辑元件的计算机，其特点是体积大为缩小，耗电极少，可靠性与速度明显提高。4、第四代计算机是以大规模集成电路为逻辑元件的计算机，其各方面性能进一步提高。集成电路图示集成电路图示•集成电路是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。•特点：集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。二、微机发展简史微机的核心是中央处理器CPU，CPU的发展代表了微机的发展，下面以最具代表性的Intel系列CPU为例说明。１、第一代CPU（４位）1971年Intel公司推出了世界上第一个CPU：Intel4004，是用于计算器的4位微处理器，主频740KHz，1200个晶体管。２、第二代CPU（８位）从1972年到1977年，先后推出Intel8008、8080、8085A等，主频800KHz至6MHz，含晶体管2000至9000个。3、第三代CPU（16位）1978年、1979年、1982年，分别推出8086、8088、80286，主频为4.77MHz至12.5MHz，含晶体管2.9万至13.4万个。特别是1981年8088芯片首次用于IBMPC机，从此开创了全新的PC时代。二、微机发展简史4、第四代CPU（32位）1985年的80386，主频33MHz,含27.5万个晶体管；1989年的80486，是将80386和80387（数学协处理器，支持浮点运算）及8KB高速缓存器Cache集成在一个芯片内，并首次采用了RISC技术，其性能较80386DX/80387的组合提高4倍，其主频逐步提高到100MHz，单片集成了120万个晶体管。二、微机发展简史５、第五代CPU（64位）1993年推出Pentium（奔腾）处理器，即80586，集成晶体管320万个，主频逐步提高到166MHz，实现了超标量体系结构，性能明显提高；1995年PentiumPro（多能奔腾）处理器面世，俗称P6，集成550万个晶体管，主频高达200MHz。二、微机发展简史计算机系统包括硬件和软件计算机硬件包括主机和外部设备计算机主机包括CPU和存储器三、计算机的基本结构三、计算机的基本结构四.计算机分类、特点、用途计算机的分类巨型机：运算速度达每秒上亿次。如我国研制的银河、曙光、神州等超级计算机。大型机：速度和性能比巨型机稍低，其特点是有自己的专用操作系统。（以上两类主要用于国防、能源、气象、航天等领域)小型机：速度和性能再低一些，但其通用性强，应用软件丰富，适用于政府、企业、学校等领域。PC机：即PersonalComputer，个人计算机，其通用性更强，广泛应用于各个领域。微型计算机的特点体积桌面化――→掌上化通用化，满足多种使用要求操作简单化，用户平民化，维护简单化价格低廉化多媒体化网络化微型计算机中大型计算机的特点结构：为多个机柜，主机系统、硬盘机、磁带机、打印机、通信处理机等。性能：一般具备高速处理能力，大容量内存和外存储系统。大容量的存储系统可能要求磁盘阵列。可靠性：要求连续运行不能停机，在要求可靠性很高的场合要有（异地）双（多）主机热备份。定时数据备份。联网：一般要求具备快速的网络、通道处理能力。中大型计算机超高速度，目前的水平是每秒上10亿亿次浮点运算)结构上为多处理器结构······主要应用领域是仿真（如气象预测）、实时控制（如飞行器控制）、模式识别、密码运算、基因工程等。我国“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首，成为世界上首台运算速度超过十亿亿次的超级计算机。巨型计算机计算机速度的度量单位一般是MIPS（MillionInstructionPerSecond），但MIPS和指令复杂度没有关系，为了描述浮点数的运算速度，另一个指标是FLOPS(FLOPS：FloatingpointnumberOperationsPerSecond)影响计算机运算速度的主要因素•CPU时钟频率•指令系统•CPU的构造技术，流水线、Cache、超标量、超线程等•多CPU并行技术•存储器速度五.计算机的速度指标计算机的存储容量以二进制位为最小存储单位（bit）以字节为最小访问单位（Byte），8位构成一个字节1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB内存和外存内部存储器——由半导体器件构成易失性存储器——运行期间的临时存储器外部存储器——由磁性存储器和光存储器构成非易失性存储器——永久性存储器六、计算机的容量微型化和巨型化微型化——满足更广泛的应用，更高的集成度和更低的功耗使得计算机进一步微型化。巨型化——实现更高速度的运算能力智能化使计算机具备学习、推理、判断的能力，实现自然语言能力和视觉能力，让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理。网络化多种接入方式——在目前计算机网络已经比较普及的情况下，逐步普及无线接入方式（无线公网或无线局域网）主干通信实现三网合一——整合计算机网、电信网和广播电视网，实现数据包交换。七、计算机的发展趋势◆PC---我们使用的最多的就是personalcomputer，即个人计算机的意思。pc是什么意思?PC一词源自于1978年IBM的第一部桌上型计算机型号PC，指所有台式机及笔记本，一般为个人所使用故得名PC(个人电脑)。PC是一个具有广泛含义的词语，很多地方就是电脑的统称。◆IT----是InformationTechnology英文的缩写，全称含义为“信息技术”涵盖的范围很广，主要包括：现代计算机、网络通讯等信息领域的技术。IT行业主要指包括计算机、网络通讯以及相关服务的行业。名称解读