第1章 计算机基础知识
1.1 计算机的概述
计算机又称为电脑,是一种电子设备,它能够按照指令自动地控制操作过程,并对输入的信息进行加工、处理、存储及输出处理后的信息。
计算机作为20世纪*伟大的科技发明之一,在短短的60年中,经过了跨越式的飞速发展,功能越来越强大,应用范围越来越广泛。因此,有必要掌握计算机的基本使用方法。
1.1.1 计算机发展与信息社会
1946年2月,世界上**台电子计算机ENIAC(电子数字积分计算机)在美国宾夕法尼亚大学诞生,其主要元件是电子管。这个庞然大物占地170平方米,重30多吨,运算速度仅仅5000次/秒。但是它的问世却标志着电子计算机时代的到来,开创了一个计算机科学的新纪元。
在ENIAC的研制过程中,美籍匈牙利数学家冯·诺依曼和他的同事针对其存在的问题,提出两点重要的改进设想:一是计算机内部直接采用二进制形式表示数据和指令;二是将指令和数据都存储起来,由程序控制计算机自动执行。
从ENIAC的诞生到现在,计算机的发展经历了数次更新换代,通常可分为大型机阶段、微型机阶段和网络阶段。
1.大型计算机时代
根据使用的电子器件的不同,可以将计算机划分为电子管、晶体管、·集成电路(中、小规模)和大规模超大规模集成电路四代。
1)**代(1946~1957年):电子管计算机
主要电子元件是电子管,其体积大,可靠性差;存储器主要用卡片、磁带和磁鼓等,存储容量小;运算速度每秒几万次,主要用于科学计算;使用机器语言和汇编语言编制程序。UNIVAC一1是**代电子计算机的代表。
2)第二代(1958~1964年):晶体管计算机
主要电子元件是半导体晶体管,与**代计算机相比,其体积小、重量轻、可靠性强、运行速度更快;采用磁芯为主要存储器;出现了操作系统和BASIC等**程序设计语言;使用范围扩展到数据处理和事务管理等其他领域。
3)第三代(1965~1970年):集成电路计算机
主要电子元件是小规模和中规模集成电路,这阶段计算机的体积更小,速度更快;存储器采用半导体器件;出现了分时操作系统,软件在这一时期形成了产业,并出现了结构化程序设计语言PASCAL。
4)第四代(1971年至今):大规模、超大规模集成电路计算机
随着集成电路的发展,大规模和超大规模的集成电���取代了中小规模的集成电路:采用集成度很高的半导体存储器,同时光盘存储器开始出现;计算机的运算速度可以达到每秒上亿次;操作系统向虚拟方向发展,软件行业成为新兴的高科技产业,计算机的应用领域逐渐渗透到社会各个方面。
新一代计算机是第四代以后未来计算机的统称,其主要目标是使计算机具有类似人类大脑一样的看、听、说和思考等能力。新一代计算机从20世纪80年代开始研制,在研究过程中提出了各种设想和描述,例如,光速计算机、超导计算机和人工智能计算机等,虽然取得了一些重要成果,但距离实际使用还有很长的路要走。
2.微型计算机时代
微型计算机(简称微机)是传统计算机微型化发展的产物。微机的产生以1971年**片微处理器的诞生为标志,属于第四代计算机。
微机的发展以微处理器技术的发展为特征,它的发展史同样是微处理器的发展史,并满足摩尔(Moore)定律,平均每18个月性能提高一倍。通常人们以微处理器为标志来划分微型计算机,例如,286、386、486、Pentium、PⅡ、PⅢ和P4等。
未来的计算机将是半导体技术、超导技术、光学技术和仿生技术相结合的产物,并将在巨型化和微型化方向上有更大进展。在应用上,计算机将朝着系统化、网络化和智能化的方向发展。
巨型化是指发展运算速度高,存储容量大,功能强大的巨型计算机;微型化是指计算机的体积更小、更快;网络化是指将计算机互连起来,实现资源共享和协同工作;智能化是指能够模拟人类智能的计算机。
3.我国计算机技术的发展概况
1958年研制成功**台电子计算机。
1983年**台亿次巨型电子计算机银河诞生。
1993年**台10亿次巨型银河计算机Ⅱ型通过鉴定。
1995年曙光1000研制完成,其峰值运算可达每秒25亿次。
1999年曙光2000-Ⅱ**服务器诞生,其峰值运算可达每秒1117亿次。
2003年推出的曙光4000L,运算能力达到3万亿次。
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