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计算机基础知识 一、计算机的发展与应用 1.1 计算机的概念与发展 1.1.1、内容要点 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 起止年份 所用电子元器件 数据处理方式 运算速度 应用领域 第一代 1946~1957 电子管（真空管） 汇编语言、代码程序 几千~几万次/秒 国防及高科技 第二代 1958~1964 晶体管 高级程序设计语言 几万~几十万次/秒 工程设计、数据处理 第三代 1965~1970 中、小规模集成电路 结构化、模块化程序设计，实时控制 几十万~几百万次/秒 工业控制、数据处理 第四代 1970~今 在规模、超大规模集成电路 分时、实时数据处理，计算机网络 几百万~上亿条指令/秒 工业、生活等各方面 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Ⅲ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。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：是指计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数。字长决定运算精度。 3）内存容量：是指内存贮器中能存贮的信息总字节数。通常以8个二进制位(bit)作为一个字节（Byte）。 4）存取周期：存贮器连续二次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间，单位来纳秒（ns,1ns=10-9s）。存储器完成一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间）。 5）运算速度：是一个综合性的指标，单位为MIPS（每秒百万条指令）。影响运算速度的因素，主要是主频和存取周期，字