一、 计算机系统概述 通常所说的计算机称之为电子计算机,或称电子数字计算机,是一种能自动、快速的运行大量算术运算和逻辑运算的电子设备。
1、 计算机发展简史
世界上第一台计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator
and Cakulator)于1946年在诞生在美国宾夕法尼亚大学,使用了18000个电子管,1500个继电器,占地167平方米,耗电量150kw。自第一台计算机问世以来,已经历了四个时期,按构成计算机逻辑线路的器件的变革划分,每一次器件变革都产生出新一代的计算机,具体特征如下:
第一个发展时期是1946--1957年,主要是以电子管计算机为特征。第二个发展时期是1958年--1964年,主要是以晶体管计算机为特征。第三个发展时期是1965--1972年,主要是以固体组件(集成电路)计算机为特征。第四个发展时期是1972年至今,主要是以大规模集成电路计算机为特征。当前超大规模集成电路(1000万个晶体管/片)比早期(2000个晶体管/片)的集成度高若干个数量级。
从第一代计算机到第四代计算机,所没有发生的是其体系结构,即这些计算机均由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备组成的冯·诺依曼(J。Von。Neumann)体系结构。匈牙利数学家冯·诺依曼除了指出计算机硬件的基本构成之外,还指出计算机必须使用二进制数;在程序运行之前,要先将指令和数据存入存储器中,然后,机器自动到存储器中取指令和数据执行,即程序存储控制系统。
计算机和其他电子产品一样,有各种各样的分类方法。按其用途分类,分为通用和专用两类。通用计算机是人们觉的计算机,可以用于各种目的。专用计算机是为专门场合使用的计算机,如仪器计算机,将装在固定的仪器上,作为仪器的一部分。
根据计算机规模大小和功能强弱,又可分为巨开型计算机,大型计算机,中型计算机,小型计算机和微型计算机五种。人们常用的计算机是微型计算机,微型计算机简称为微型机、微机、微电脑、电脑、个人电脑、家用电脑和PC机等。
一般说来,电子计算机大约每隔5--8年更新换代一次,运算速度提高10倍,体积缩小10倍,价格降低10倍。目前的计算机朝着两极方向发展,即巨型计算机的微型计算机。巨型计算机标志着一个国家的科技发展水平,微型计算机标志着一个国家的计算机应用水平,而超大规模集成电路技术是这两个发展方向的物质基础。
2、计算机基本组成
计算机尽管很复杂,但其基本组成如图所示。
· 运算器
运算器又名算术逻辑部件,简称算逻件ALU(Arithmatic Logic Unit)。它是实现各种算术运算和逻辑运算的实际执行部件。算术运算是指各种数值运算,逻辑运算则是指因果关系判断的非数值运算。运算器的核心部件是加法器和若干高速寄存器。前者用于实施运算,后者用于存放参加运算的各类数据及运算结果。
· 控制器
控制器是分析和执行指令的部件,也是统一指挥和控制计算机各个部件按时序协调操作的部件。计算机之所以能够自动、连续地工作是依赖于人们事先编制好的程序(一组指令序列),而程序的执行则是由控制器统一指挥完成的。
运算器和控制器是计算机的核心部件,通常将这两个部件集成在一块芯片上,称为中央处理器CPU(Central
Processing Unit)。微型机的中央处理器又称为微处理器。
· 存储器
存储器根据其组成介质,存取速度及使用上的差别又分为内存储器(又称主存储器)和外存储器(又称辅助存储器)。外存储器一般是磁性介质的存储设备,作为外部设备来使用;而内存储器是半导体器件的存储器,被用来作为计算机的内存(主存)使用。在微型计算机中,内存储器常常与中央处理器CPU制作在一块芯片上。
· 输入设备
输入设备是计算机用来接受外界信息的设备。人们利用输入接口电路和输入装置。输入接口电路是输入设备中将输入装置(外部设备)与主机实际相连产部件。也就是说,输入装置一般必须通过输入接口电路挂接到计算机上才能使用。输入装置则是实际用于输入的设备。输入装置一般可以同用户选择。微机中最基本的输入装置是键盘。常用
的输入装置还有鼠标、扫描仪等。
· 输出设备
输出设备的功能与输入设备相反,它是将计算机处理后的结果或中间结果以某种人们能认识并能按受的形式或其他机器设备所需要的形式表示出来(称谓输出)。与输入设备类似,输出设备是由输出接口电路和输出装置两面三刀部分组成。输出接口电路的作用是将输出装置与主机相连。输出装置可以由用户选择。策机中最基本的输出装置是显示器。常用的输出装置还有打印机、绘图仪等。通常在微机中,将键盘作为标准输入设备,而将显示器作为标准输出设备。
3、 计算机系统的组成
用计算机来完成某一给定的任务需要依靠硬件和软件的协同工作,所以,一台真正实用的的计算机必须是硬件和软件的结合体,这就是计算机系统。
二、 计算机软件概述
· 软件的概念
让计算机做某件事,首先将要做的工作变成一步一步的指令,将其变成一个程序交给计算机,计算机根据程序的指令顺序,去完成程序规定的任务。通俗地讲,计算机程序就是操作命令的有序集合(注意是有序的)。将操作命令排为有序的过程,就是编写程序的过程。一般来说,程序具有如下一些特征:
(1) 目的性 一个程序必须有一个明确的目的,即为了解决什么问题。
(2) 有序性 解决问题必须一步一步,有顺序地执行相应的指令,最后完成要解决的问题。
(3) 有限性 一个程序解决的问题是明确的、有限的,不能无穷无尽。
计算机之所以能自动地、连续地工作,主要是依靠程序的运行。程序通常都是用某一种计算机语言来编制。用计算机语言编制程序的工作往往很复杂,一般都是由专门从事这项工件的程序员去做。编制程序的工作称谓程序设计。
编写程序的计算机计算机语言比较抽象,所编程序不易阅读。通常需要对所编写的程序进行描述,即用自然语言去注释程序中的若干细节,形成程序的文档。文档实际上是用自然语言(汉语或英语)描述程序中若干细节和程序说明的文字档案资料。
从这个角度可把计算机软件理解为程序+文档,这就是软件的通俗定义。 (未完)
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