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第二章计算机系统 打印机 照相机 摄相机 计算机系统外观 计算机系统组成 一个计算机系统主要由 硬件 和 软件 两大系统组成 硬件 是计算机系统中的物理装置的总称 软件 是计算机运行所需的各种程序及其有关资料 JohnvonNeumann冯 诺依曼 美藉匈牙利科学家冯 诺依曼于1946年提出了计算机的结构体系和工作原理 迄今为止所有进入实用的电子计算机都是按冯 诺依曼的提出的设计制造的 计算机工作原理 冯 诺依曼型设计思想 程序存储 程序控制 可以概括为三点 1 计算机由控制器 运算器 存储器 输入设备和输出设备五大部分组成 2 计算机内部采用二进制来表示数据或指令 3 将编好的程序和执行程序所需的数据存储在计算机中 启动程序运行 计算机自动执行指令来完成任务 计算机系统组成图 计算机的工作原理 计算机的工作原理 原始数据 取数 一 计算机的种类与特点 1 计算机的种类随着计算机技术的发展 尤其是微处理器的发展 计算机的类型越来越多样化 按功能分为通用机和专用机 通用机的特点是通用性强 具有很强的综合处理能力 能够解决各种类型的问题 专用机则功能单一 配有解决特定问题的软 硬件 能够高速可靠地解决特定的问题 按规模可分为巨型机 大型机 小型机 工作站 微型机等 巨型计算机 巨型计算机系统是在一定时期内速度最快 存储能力强 结构复杂 价格昂贵 性能最高 体积最大 耗资最多的计算机系统 应用场合 主要用来承担重大的科学研究 国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务 如大范围天气预报 整理卫星照片 原子核物的探索 研究洲际导弹 宇宙飞船等 大型计算机 大型机是用来处理大容量数据的机器 欧盟委员会称 目前全球绝大多数企业数据依然存储在大型机上 应用场合 一般用于大型事务处理系统 特别是过去完成的且不值得重新编写的数据库应用系统方面 其应用软件通常是硬件本身成本的好几倍 小型计算机 小型计算机是相对于大型计算机而言 小型计算机的软件 硬件系统规模比较小 但价格低 可靠性高 便于维护和使用 它是一种运行原理类似于PC 个人电脑 和服务器 但性能及用途又与它们截然不同的高性能计算机 应用场合 目前己广泛应用于工业自动控制 大型分析仪器 测量设备 企业管理 大学和科研机构等 也可以作为大型与巨型计算机系统的辅助计算机 微型计算机 微型计算机简称 微型机 微机 由于其具备人脑的某些功能 所以也称其为 微电脑 是由大规模集成电路组成的 体积较小的电子计算机 它是以微处理器为基础 配以内存储器及输入输出 I 0 接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机 应用场合 微型计算机的应用范围很广 例如科学计算 信息处理和事务管理 过程控制 仪器 仪表控制 家用电器和民用产品控制 计算机辅助设计 计算机辅助制造 人工智等等都需要微型计算机 2 计算机特点计算机是一种可以进行自动控制 具有记忆功能的现代化计算工具和信息处理工具 主要特点如下 1 运算速度快 目前最快的巨型机能每秒百亿次 2 计算精度高 计算机内部采用二进制运算 数值精度非常高 3 超强的 记忆 能力和复杂的逻辑判断能力 人是有思维能力的 思维能力本质上是一种逻辑判断能力 也可以说是因果关系分析能力 借助于逻辑运算 可以让计算机做出逻辑判断 分析命题是否成立 并可根据命题成立与否做出相应的对策 4 通用性强 由于采用了大规模和超大规模集成电路 现在的计算机具有非常高的可靠性和很强的通用性 二 计算机的发展与应用 计算机的发展 一 计算机发展的四个历史阶段 科技的发展推动了计算机的产生和进步 计算机基本运算部件发展从机械齿轮 电子管 晶体管 集成电路向超大规模集成电路发展 迄今为止 计算机发展经历了四代 1946年2月世界上第一台电子计算机ENIAC在美国的宾夕法尼亚大学诞生 它采用电子管作为计算机的基本元件 由18000多个电子管 1500多个继电器 10000多只电容器和7000多只电阻构成 占地170m2 重量30吨 每小时耗电30万千瓦 是一个庞然大物 每秒能进行5000次加法运算 1 第一代计算机 用电子管作为主要元件的计算机 称为第一代计算机 特点 体积大 笨重 运算速度慢 世界第一台计算机 埃尼阿克 ENIAC 电子管 埃尼阿克 2 第二代计算机 兴起于四 五十年代 用晶体管作为主要元件的计算机 称为第二代计算机 晶体管与电子管相比 体积小 寿命长 功耗小 可靠性高 第二代计算机 晶体管 3 第三代计算机 六 七十年代 集成电路迅速发展 以集成电路为主要元件的计算机即第三代电子计算机 第三代计算机 集成电路 4 第四代计算机 七十年代 微电子技术迅速发展 出现大规模集成电路和超大规模集成电路 以它们组成成的计算机就叫第四代计算机 第四代计算机 大规模集成电路 计算机发展四个阶段比较 微型计算机系统由 五大部件组成 中央处理器简称 由 和 组成 第一台电子计算机于 年诞生于 叫做 简称 计算机系统由 系统和 系统组成的 存储器分为 和 运算器 控