计算机发展历程与冯·诺依曼体系解析

"计算机导论知识点总结" 计算机的发展历程被划分为五个阶段，这五个阶段主要基于计算机硬件逻辑元器件的演变。从1946年ENIAC（电子数值积分计算机）诞生开始，计算机经历了电子管时代，这是第一代计算机，体积庞大，能耗高，但标志着电子计算时代的开启。随后是晶体管的使用，使得计算机变得更加小巧，效率也有了显著提升，这是第二代计算机。接着是集成电路的引入，包括中小规模集成电路，这构成了第三代计算机，使得计算机的集成度大大提高。第四代计算机则以大规模和超大规模集成电路为主，这极大地降低了成本并提高了性能。最后，随着微处理器的出现和极大规模集成电路的应用，我们进入了第五代计算机，即现代个人电脑和服务器的基础。 冯·诺依曼原理是计算机科学的基石，由约翰·冯·诺依曼提出，他的理论体现在冯·诺依曼结构中。这一结构包括了五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。其中，存储程序的概念允许程序和数据共享同一存储空间，指令和数据都可以被处理；存储器按地址线性编址，指令由操作码和地址码组成；运算器为核心部件，控制数据的处理和传输；数据以二进制形式表示，并通过时钟周期和主频来衡量处理速度。 计算机系统的性能指标包括：字长，决定了计算机处理数据的宽度和精度；时钟周期和主频，主频是CPU执行指令的速度，单位是赫兹，影响着计算速度；运算速度通常以每秒执行的指令数（MIPS或FLOPS）衡量；内存容量，决定了计算机可以同时处理的信息量；存储器容量，通常以字节为单位，如KB、MB、GB、TB等，是衡量计算机存储能力的关键指标；数据输入输出最高速率，关乎数据传输的效率。 在文件管理中，CPU的工作频率是由倍频和外频相乘得到的，而文件命名规则有特殊限制，不允许出现“\/:*?”<>|这些特殊字符。通配符 "? 和 *" 在搜索文件时使用，前者代表任何单个字符，后者代表任何字符串。 RAM（随机存取存储器）是计算机的临时数据存储区域，具有读写功能，且读写速度快速。然而，RAM中的信息在电源断开后会丢失，因此被称为易失性存储。它的三大特性是：可读可写、随机存取以及断电后数据不保留。这些基本概念构成了现代计算机科学的基础，对于理解和操作计算机系统至关重要。