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计算机系统-硬件与软件

1937年,德国5)建造了Z-1机 电式计算机;1941年11月5日,Z-3研制成功,这是完全由程序控制 的机电式计算机,全部使用继电器,所有材料耗资25000马克(当时 合6500美元)。
1944年5月,美国哈佛大学的应用数学教授霍华德·阿肯建成了“哈佛 IBM自动序列控制计算机”,后来称为“马克1号”,它的元件还是继电 器。 现代计算机的前身是帕斯卡在1642年建造的第一台机械式的计算机, 后来,巴贝奇在1822年建造了机械式的数字微分机,这些都是在现代 电子计算机诞生前,人类创造计算工具的重要实践。
计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。 硬件系统主要由中央处理器、内存储器、输入/输出设
备(包括外存储器、多媒体配套设备)等组成。 中央处理器CPU 运算器
运算器的功能是对数据进行各种算术运算和逻 辑运算,即对数据进行加工处理。 控制器
是整个计算机的中枢神经,其功能是对程序规 定的控制信息进行解释,根据其要求进行控制,调 度程序、数据、地址,协调计算机各部分工作及内 存与外设的访问等。
模拟计算机的主要特点是:参与运算的数值由不 间断的连续量表示,其运算过程是连续的,模拟 计算机由于受元器件质量影响,其计算精度较低, 应用范围较窄,目前已很少生产。
数字计算机的主要特点是:参与运算的数值用断 续的数字量表示,其运算过程按数字位进行计算, 数字计算机由于具有逻辑判断等功能,是以近似 人类大脑的"思维"方式进行工作,所以又被称为 “电脑”。
输出设备与输入设备同样是计算机的重要组成部分,它把外算机 的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号 等信息输出出来。微机常用的输出设备有显示终端CRT、打印机、激 光印字机、绘图仪及磁带、光盘机等。 输入设备与输出设备合你为外部设备,简称外设,
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计算机可分为模拟计算机和数字计算机 两大类。
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2.1.2 存储程序式计算机的基本结构与工作原理
从某种意义上讲,图灵机模型(1934)与真正 的计算机结构之间还有一段距离。在计算机上运 行的计算机程序实际上就是计算机指令序列。软 件开发的主要任务就是根据人们的需要把特定的 计算机指令序列编制出来。
图灵机提出10年后,经过不断努力,冯.诺依曼 确定了现代存储程序式电子数字计算机的基本结 构和工作原理;主要由5部分组成:存储器、运算 器、控制器、输入设备、输出设备。
第一台有加减乘除四种运算功能的计算器(计算钟),可惜在建造中样 机模型毁于一场大火。 1642年,帕斯卡(BlaiscPascal,1623-1662,法国数学家)发明了一 台手动计算机器。 1673年,莱布尼茨(G.W.Leibnitz,1646-1716,德国伟大的数学家) 建造了一台能进行四则运算的机械计算机器,轰动了整个欧洲。他的机 器在进行乘法运算时采用进位-加(shift-add)的方法,这种方法后来 演化为二进制,也被现代电子计算机采用。 1822年,英国数学家查尔斯·巴贝奇设计了一台差分机的模型,可以执 行算术运算。具有六位数的计算能力,更重要的是能够计算到二次方的 任何函数。
2.1.1 现代计算机的“史前”时代(-1946) digital: 数字的,手指的, 《Being Digital》
中国东汉发明的十进位计数法;宋朝发明了珠算盘。 1617年,苏格兰发明家约翰·奈皮尔(JohnNapier)用骨制工具进行除
法、减法以及加法和乘法的混合运算,发明了计算尺。 1622年英格兰的威廉·奥特雷得(WilliamOughtred)发明了滑动计算尺。 在开普勒的积极参与下,谢克哈特终于在1624年在海德堡大学开始研制
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第一台”存储程序”计算机——EDVAC
冯·诺依曼
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冯.诺依曼型计算机
存储程序,顺序控制 可以采用二进制 指令和数据都可以存储在机器内。(原来
只保存数据,指令由外界输入)机器执行 指令时从存储器读取数据,计算结果又写 入存储器。
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2.2 计算机硬件系统
第二章 计算机系统-硬件与软件
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第二章要点
➢ 计算机的发展史 ➢ 计算机硬件系统 ➢ 计算机软件系统
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2.1 计算机的发展史
计算机是信息处理的主要工具。 计算机系统由硬件系统和软件系统两部
分组成。
• 计算机软件包括系统软件和应用软件两大类。
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2.1.1 现代计算机的“史前”时代(-1946)
1884年,美国工程师赫尔曼·霍勒雷斯(HermanHollerith,18601929)制造了第一台电动计算机。在1890年,他用电磁继电器代替 一部分机械元件来控制穿孔卡片,在美国人口普查时大显身手,是人 类第一台机电式自动计算机。
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数字计算机按用途又可分为专用计算机 和通用计算机
专用与通用计算机在其效率、速度、配置、结构复杂程 度、造价和适应性等方面是有区别的。 专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快速和最经 济的特性,但它的适应性较差,不适于其它方面的应用。 我们在导弹和火箭上使用的计算机很大部分就是专用计算 机。这些东西就是再先进,你也不能用它来玩游戏。 通用计算机适应性很强,应用面很广,但其运行效率、速 度和经济性依据不同的应用对象会受到不同程度的影响。 通用计算机按其规模、速度和功能等又可分为巨型机、大 型机、中型机、小型机、微型机及单片机。
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计算机的五个主要组成部分
1. 输入设备 输入设备的作用是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或
现场采集的数据等信息输入到计算机。常见的输入设备有键盘、鼠标 器、光电输入机、磁带机、磁盘机、光盘机等。 2. 存储器
存储器的功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息,并在 需要时提供这些信息。(内外存储器,内存?ROM,RAM) 3. 运算器 4. 控制器 5. 输出设备
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