计算机工作原理与发展历程

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"计算机基础知识大全(1).doc" 这篇文档主要涵盖了计算机基础知识,包括计算机的工作原理、发展历程以及计算机的特点和性能指标。 1. 计算机工作原理: - 计算机是一种能够接收、存储信息,并根据预设程序处理输入信息后输出结果的高度自动化电子设备。 - 冯·诺依曼原理(存储程序原理)是计算机工作基础,主要包括:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分;所有程序和数据以二进制形式存储在存储器中;计算机在程序控制下自动运行。 2. 计算机的发展历程: - 计算机发展经历了四个阶段,从电子管时代到集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的使用,运算速度和应用领域不断扩展。 - 微型计算机的发展约有六个阶段,从Intel 4004到Pentium系列,数据位数从4位到64位,主频从1MHz提升至2GHz以上,显著提升了处理能力和速度。 3. 我国计算机的发展: - 中国计算机事业始于20世纪50年代,从107机到银河系列巨型计算机,再到高性能计算机“神威I”和自主知识产权的“龙芯二号”,展现了我国在计算机领域的进步和创新能力。 4. 计算机的特点: - 处理速度快,通常用MIPS作为衡量单位。 - 计算精度高,取决于二进制位数。 - 存储能力强,可以存储大量数据和程序。 - 具备可靠的逻辑判断能力,实现了信息处理自动化。 - 可靠性和通用性强,适应各种应用场景。 5. 计算机的性能指标: - 主频(时钟频率)是决定计算机运行速度的关键,单位为MHz。 - 字长,指一次处理的数据宽度,影响计算精度和效率。 - 内存容量、存取周期等其他指标也是评价计算机性能的重要参数。 这篇文档详细介绍了计算机的基础知识,对于理解计算机的工作方式、历史背景和关键性能指标提供了全面的信息。
2023-06-04 上传
1、计算机工作原理: 1)什么是计算机 计算机(Computer)是一种能接收和存储信息,并按照存储在其内部的程序(这些程 序是人们意志的体现)对输入的信息进行加工、处理,然后把处理结果输出的高度自动 化的电子设备。 2)计算机工作原理——冯·诺依曼原理(又称为存储程序原理) (1)组成计算机的物理设备(硬件)包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设 备五部分; (2)所有程序和数据都以二进制形式存储在存储器中; (3)计算机系统在程序控制下自动运行。 2、计算机的发展: 1)计算机的发展: 计算机从诞生发展到今天,已经经历了四个阶段,现正向第五代过渡。见下表。 "计算机发展的四个阶段 " "代次 "起止年 "所用电子元器"数据处理方式 "运算速度 "应用领域 " " "份 "件 " " " " "第一 "1946~19"电子管(真空"汇编语言、代 "几千~几万次/ "国防及高科技 " "代 "57 "管) "码程序 "秒 " " "第二 "1958~19"晶体管 "高级程序设计 "几万~几十万次"工程设计、数 " "代 "64 " "语言 "/秒 "据处理 " "第三 "1965~19"中、小规模集"结构化、模块 "几十万~几百万"工业控制、数 " "代 "70 "成电路 "化程序设计, "次/秒 "据处理 " " " " "实时控制 " " " "第四 "1970~今"在规模、超大"分时、实时数 "几百万~上亿条"工业、生活等 " "代 " "规模集成电路"据处理,计算 "指令/秒 "各方面 " " " " "机网络 " " " 2)微型计算机的发展: 上世纪70年代初,美国Intel公司等采用先进的微电子技术将运算器和控制器集成到 一块芯片中,称之为微处理器(MPU)。其发展大约经历了六个阶段,如下表。 "微机的六个发展阶段 " "代次 "起止年份 "典型CPU "数据位数 "主频 " "第一代 "1971~1973 "Intel 4004、8008 "4位、8位 "1MHz " "第二代 "1973~1975 "Intel 8080 "8位 "2MHz " "第三代 "1975~1978 "Intel 8085 "8位 "2~5MHz " "第四代 "1978~1981 "Intel 8086 "16位 ">5MHz " "第五代 "1981~1993 "Intel 80386、80486 "32位 ">25MHz " "第六代 "1993~今 "Pentium系列 "64位 "60MHz~2GHz " 3)我国计算机的发展情况 我国的计算机事业始于20世纪50年代。 1952年我国的第一个电子计算机科研小组在中科院数学所内成立。 1960年,我国第一台自行研制的通用电子计算机107机问世。 1964年,我国研制了大型通用电子计算机119机,用于我国第一颗氢弹研制工作的计 算任务。 20世纪70年代以后,我国生产的计算机进入了集成电路计算机时期。 1974年,我国设计的DJS-130机通过了鉴定并投入批量生产。 进入20世纪80年代,我国又研制成功了巨型机。 1982年,我国独立研制成功了银河I型巨型计算机,运算速度为每秒1亿次。 1997年6月研制成功的银河 型巨型计算机,运算速度为每秒130亿次。这些机器的出 现,标志着我国的计算机技术水平踏上了一个新的台阶。 1999年,银河四代巨型机研制成功。 2000年,我国自行研制成功高性能计算机"神威I",其主要技术指标和性能达到国际 先进水平。我国成为继美国、日本之后世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家 。 2005年4月18日,完全由我国科学界自行研发、拥有自主知识产权的中国首款六十四 位高性能通用CPU芯片CPU———"龙芯二号"芯片正式发布。这款芯片性能经检测已达到英特 尔"奔3"水平,比2002年9月28日发布的"龙芯一号"提高了10倍。 3、计算机的特点: 计算机是高度自动化的信息处理设备。主要特点有处理速度快、计算精度高、记忆能 力强、可靠的逻辑判断能力、可靠性高、通用性强。 1)处理速度快:计算机的运算速度用MIPS(每秒钟执行多少百万条指令)来衡量。 2)计算精度高:数的精度主要由表示这个数的二进制码的位数决定。 3)记忆能力强:存储器能存储大量的数据和计算机的程序。 4)可靠的逻辑判断能力:具有可靠的逻辑判断能力是计算机的一个重要特点,是计 算机能实现信息处理自动化的重要原因。 5)可靠性高,通用性强。 4、计算机的性能指标: 计算机的主要技术性能指标有主频、字长、内存容量、存取周期、运算速度及其他指 标。 1)主频(时钟频率):是指计算机CPU在单位时间内输出的脉冲数。它在很大程度上 决定了计算机的运行速度。单位MHz。 2)字长:是指计算
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计算机基础知识 一、 计算机的发展、类型及其应用领域。 1、 计算机(computer)就是一种能自动、高速进行大量算术运算与逻辑运算的电子设备。 其特点为:速度快、精度高、存储容量大、通用性强、具有逻辑判断与自动控制能力。 2、 第一台计算机:ENIAC,美国,1946年 宾夕法尼亚大学 冯·诺依曼 "存储程序"与"程序控制" 3、 冯·诺依曼思想的核心要点就是: 1)计算机的基本结构应由五大部件组成:运算器、控制器、存储器、输入设备与输出设备 。 2)计算机中应采用二进制形式表示数据与指令。 采用"存储程序"与"程序控制"的工作方式。 4、 计算机的发展过程 阶段 年份 物理器件 软件特征应用范围 第一代 1946-1959 电子管 机器语言、汇编语言科学计算 第二代 1959-1964 晶体管 高级语言科学计算、数据处理、工业控制 第三代 1964-1970 小规模集成电路 操作系统科学计算、数据处理、工业控制、 文字处理、图形处理 第四代 1970-至今 大规模集成电路 数据库网络等各个领域 主要特点:运算速度快、精确度高、具有记忆与逻辑判断能力 6、 计算机的主要应用 科学计算:例如:气象预报、海湾战争中伊拉克导弹的监测 数据/信息处理:例如:高考招生中考生录取与统计工作,铁路、飞机客票的预定系统,银行 系统的业务管理 计算机控制 计算机辅助系统:例如:用CAI演示化学反应 人工智能:例如:代替人类到危险的环境中去工作 办公自动化系统中的应用:例如:Internet发email CBE:计算机辅助教育 CAI:计算机辅助教学 CMI:计算机管理教学 CAD:计算机辅助设计 CAT:计算机辅助翻译 CAM:计算机辅助制造 CAE:计算机辅助工程 7、 计算机的分类: 1)、根据规模大小分类:巨型机、大型通用机、微型机、工作站、服务器 2)、根据用途分类:通用计算机、专用计算机 3)、根据计算机处理数据的类型:模拟计算机、数字计算机、数字与模拟计算机 8、 计算机科学研究与应用 人工智能:研究如何让计算机来完成过去只有人才能做的智能的工作。 网格计算:专门针对复杂科学计算的新型计算模式。 中间件技术:就是介于应用软件与操作系统之间的系统软件。 云计算:就是分布式计算、网格计算、并行计算、网络存储及虚拟化计算机与网络技术发 展融合的产物,或者说就是它们的商业实现,。 计算机中数据的表示与存储。 1、 数制 二进制的优点: 技术实现简单 简化运算规则 适合逻辑运算 易于进行转换 各种进制的后缀 B:二进制 D:十进制 H:十六进制 O:八进制 2、数据的存储 1) 数据:所有能够被计算机接受与处理的符号的集合都称为数据 2) 信息:有意义的数据的内容。指数据经过加工处理后得到的有价值的知识。 位(Bit) 每一个能代表0与1的电子线路称为一个二进制位,就是数据的最小单位。 4) 字节(Byte) 通常每8个二进制位组成一个字节,字节就是最基本的存储单位。字节的容量一般用KB、 MB、GB、TB来表示,它们之间的关系如下: 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB 5) 字长(Word) 在计算机中作为一个整体被存取、传送、处理的二进制数字串叫做一个字或单元,每个字 中二进制位数的长度,称为字长。一个字由若干个字节组成,不同的计算机系统的字长就 是不同的,常见的有8位、16位、32位、64位等。字长就是计算机的一个重要指标,直接反 映一台计算机的计算能力与精度。字长越长,存放数的范围越大,计算机的数据处理速度 越快。 地址(Address) 为了便于存取,每个存储单元必须有唯一的编号,这个编号就称为地址,通过地址可以找到 所需的存储单元,取出或存入信息。 1、4、3 编码 1、字符编码 目前国际上通用的字符编码就是ASCII码,即美国标准信息交换代码。 ASCII码用七位二进制数表示一个字符,可表示27共128个字符。包括:32个通用控制符、 10个十进制数字、52个大小写英文字母与34个专用符号。在一个字节(8个Bit)中后七位 用于表示字符的编码,最高位为奇偶校验位,一般作0瞧待。 2、 汉字编码 ASCII码只对英文字母、数字与标点符号进行了编码。同样,要想处理汉字,也要对汉字进 行统一编码,给每个汉字一个惟一的编码,我国于1980年发布了国家汉字编码标准GB2312 -1990。。汉字数量庞大,用一个字节无法区分,故汉字编码采用2个字节。 一个汉字占用二个字节 一个字符占用一个字节 N*N点阵的汉字所用的空间就是N*N/8 国标码、机内码、区位码的关系 国标码=区位码+2020H 机内码=国标码+8080H 机内码=区位码+a0a0H 三、 计算机软硬件系统的组成及主要技术指