1.1 计算机发展历程
1.1.1 计算机硬件的发展
计算机系统=硬件+软件
计算机硬件的发展:
- 第一代计算机:(使用电子管),
- 第二代计算机:(使用晶体管),
- 第三代计算机:(使用较小规模的集成),
- 第四代计算机:(使用较大规模的集成),
已经经历了4代,计算机的速度越来越快,并且体积变得越来越小。
发展趋势:更微型、多用途;更巨型、超高速
晶体管之父:肖克利(1956年诺贝尔物理学奖得主)
1957年,"八叛徒"创立了仙童半导体
1959年,仙童半导体发明了“集成电路”
1968年,摩尔离开仙童,创立intel
1969年,仙童销售部负责人桑德斯离开仙童,创立AMD
摩尔定律,集成电路上的晶体管数量每18月就会翻一翻,所以每18月计算机的处理效率就会提高一倍。(也就是说比如你今年2000年买了一款,两年后你可以用同样的价格买一款比前年晶体管数量翻一倍的)
1.1.2 计算机软件的发展
计算机软件技术的发展,促进计算机系统的发展。
计算机语言的发展经历了面向机器的机器语言和汇编语言、面向问题的高级语言。其中高级语言的发展真正促进了软件的发展,它经历了从科学计算和工程计算的 FORTRAN、结构化程序设计的 PASCAL到面向对象的C++和适应网络环境的Java。
同时,直接影响计算机系统性能提升的各种系统软件也有了长足的发展,特别是操作系统,如 Windows、UNIX、 Linux等。
1.1.3 计算机的分类与发展方向
可以分为:
- 电子模拟计算机和电子数字计算机。
数字计算机又可以按照用途分为:
- 专用计算机和通用计算机
- 通用计算机又分为:巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机6类。
按照指令和数据流可以分为:
- 单指令流和单数据流系统(SISD),即传统的冯·诺依曼体系结构。
- 单指令流和多数据流系统(SIMD),包括阵列处理器和向量处理器系统。
- 多指令流和单数据流系统(MISD),这种计算机实际上不存在。
- 多指令流和多数据流系统(MIMD),包括多处理器和计算机系统。
1.2 计算机系统层次结构
1.2.1计算机系统的组成
计算机系统由硬件系统和软件系统共同构建起来
1.2.2 计算机硬件的基本组成
美籍匈牙利科学家冯·诺依曼最先提出“程序存储”的思想,并成功将其运用在计算机的设计之中,根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机。由于他对现代计算机技术的突出贡献,因此冯·诺依曼又被称为“现代计算机之父”。
什么是存储程序原理?按此原理,计算机应具有哪几大功能?
“程序存储”:指令以代码的形式事先输入到计算机的主存储器中,然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令,以后就按该程序的规定顺序执行其他指令,直至程序执行结束。即按地址访问并顺序执行指令
计算机按照此原理应具有5大功能:数据传送功能、数据存储功能、数据处理功能、操作控制功能、操作判断功能
- 冯诺曼体系结构特点:
- 计算机硬件系统由五大部件组成(存储器、运算器、控制器、输出设备、输入设备)
- 指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访
- 指令和数据用二进制表示
- 指令由操作码和地址码组成
- 存储程序
- 以运算器为中心
早期的冯·诺依曼机以运算器为中心,且是单处理机,最根本的特征是采用“存储程序”原理,基本工作方式是控制流驱动方式!
主机=运算器+控制器