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1.1计算机发展历程

1.1.1计算机的硬件发展

发展变化

• 第一代：电子管时代

  • 特点

    • 使用机器语言编码
    • 容量小，体积大，成本高，性能低

• 第二代：晶体管时代

  • 特点

    • 速度提升
    • 软件使用高级语言
    • 形成操作系统雏形

• 第三代：中小规模集成电路时代

  • 特点

    • 使用半导体存储器
    • 操作系统继续发展，出现分时操作系统
    • 高级语言开始发展

• 第四代：超大规模集成电路时代

  • 特点

    • 微处理器出现
    • 并行，流水线，高速缓存，虚拟存储器出现

元件的更新变化

• 摩尔定律

  • 18个月晶体管翻一倍

• 半导体存储器不断发展

• 微处理器不断发展

1.1.2计算机软件发展

面向机器

• 机器语言
• 汇编语言

面向问题的高级语言

• FORTRAN-->PASCAL-->C++-->JAVA

1.1.3计算机的分类与发展方向

电子计算机

• 电子模拟计算机
• 电子数字计算机

数字计算机

• 专用计算机
• 通用计算机

通用计算机

• 巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机

按照指令与数据流分类

• 单指令与单数据流（SISD）

  • 冯诺依曼结构

• 单指令与多数据流（SIMD）

  • 阵列存储器与向量存储器

• 多指令与单数据流（MISD）

  • 不存在

• 多指令与多数据流（MIMD）

  • 多处理器和多计算机系统

1.2计算机系统结构（上）

1.2.1计算机系统构成

硬件

软件

功能实现

• 1.功能使用频繁 2.硬件实现成本低

  • 综上使用硬件实现

• 特点

  • 硬件实现效率要高于软件实现

1.2.2计算机硬件的基本组成

早期冯诺依曼机

• 组成：运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备

• 指令与数据共存于存储器，按地址访问

• 指令与数据以二进制代码构成

• 指令组成：操作码与地址码

  • 操作码表示操作
  • 地址码表示操作数存储位置

• 指令顺序存放，顺序执行（特定条件可以改变执行顺序）

• 运算器为中心，输入输出设备通过运算器与存储器传送数据（现代以存储器为中心）

• “存储程序”：将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器。然后按其在储存其中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按改程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束

现代计算机结构

• 存储器为中心
• I/O操作尽可能绕开CPU，实现I/O设备与存储器直接完成，从而提高运行效率

1.2.3计算机软件的分类

以功能进行分类

• 系统软件

  • 操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、语言处理程序、分布式软件系统、网络软件系统、标准库程序、服务性程序

• 应用软件

  • 为解决摸个问题的程序：科学计算类程序、工程设计程序、数据统计与处理程序

以语言分类

• 机器语言（二进制代码语言）

  • 机器语言是计算机唯一可以直接识别和执行的语言

• 汇编语言

  • 利用英文单词代替二进制指令代码

• 高级语言

  • 方便程序设计人员使用的语言

    • 高级语言-->汇编语言--->机器语言或者高级语言-->机器语言

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