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第1章 计算机基础知识 1.1 计算机的发展 1946年2月，世界上第一台计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）诞生于美国宾夕法尼亚大学。它使用了18000个电子管、10000只电容和7000个电阻，占地170平方米，重达30吨，耗电150千瓦，每秒可进行5000次加、减法运算，价值40万美元。当时它的设计目的是为了美国陆军弹道实验室解决弹道特性的计算问题。 1.1.1计算机的发展 从第一台计算机诞生以来，每隔数年，计算机在软、硬件方面就会有一次重大的突破，根据计算机所使用的逻辑元件不同，可以将计算机的发展划分为以下四代。 第一代计算机（1946年～1955年） 从1946年至1955年，计算机的用途已从军事进入到为公众服务方面。第一代计算机其特征是：使用电子管作为逻辑原件；内存储器开始使用水银延迟线或静电存储器，后来采用磁芯；外存储器有纸带、卡片、磁带等；运算速度可达每秒几千次到几万次；程序设计语言采用二进制码表示的机器语言和汇编语言。第一代计算机体积都比较庞大，造价很高，速度低，主要用于科学计算。其代表机型为ENIAC。 1.1.1计算机的发展 第二代计算机（1955年～1964年） 这个时期计算机使用的主要逻辑元件是晶体管，所以也称晶体管时代。第二代计算机的主要特征为：用磁芯做主存储器，用磁盘或磁带做外存储器，运算速度达到每秒几十万次。程序设计语言也在这一时期取得了较大发展，如ALGO 60、FORTRAN、COBOL等高级语言都相继投入使用。程序的编制方便了，通用性也增强了，因而计算机的应用也扩展到事务管理及工业控制等方面。 1.1.1计算机的发展 第三代计算机（1964年～1970年） 第三代计算机的特征，是用中、小规模集成电路代替了分立的晶体管元件，内存开始是用半导体存储器，计算速度可达到每秒几十万次到几百万次，个别的可以达到一千万次，内存储容量可达到兆字节。软件方面，操作系统进一步完善，高级语言数量增多。代表机型有美国IBM公司研发的360系列机。 1.1.1计算机的发展 第四代计算机（1971年～现在） 1971年，因特尔公司制成了第一代微处理器，它集成了2250个晶体管组成的电路。它标志着计算机的发展已进入到了大规模、超大规模集成电路的应用时代。大规模、超大规模集成电路的应用是第四代计算机的基本特征，在这一代计算机上采用集成度更高的半导体芯片做存储器，计算机的速度可以达到每秒几百万次到上亿次。操作系统不断完善，应用软件层出不穷。在计算机系统结构方面发展了分布式计算机、并行处理技术和计算机网络等。这一时期计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代。 表1-1 计算机的时代划分 1.1.2微型计算机的发展 1.1.3计算机的类型 计算机的分类方法很多，有按计算机的原理将其分为数字计算机、模拟计算机和混合式计算机三大类；也有按用途将其分为通用机和专用机两大类。这里我们按照1989年美国电气和电子工程师协会（IEEE）的科学巨型机委员会对计算机的分类提出的报告，来对计算机的各种类型进行分别介绍。按照这一分类方法，计算机被分成巨型机、小巨型机、主机、小型机、工作站、个人计算机等六类。 1.1.4计算机的特点 1.1.5计算机的应用 1.1.5计算机的应用 1.1.6计算机发展趋势 1.多极化 2.网络化 3.多媒体 4.智能化 1.2 计算机系统概述 1.计算机硬件系统 计算机硬件系统是指构成计算机的物理设备，看得见、摸得着，由机械、电子器件构成的实体部件。硬件也称硬设备，它是计算机的“躯体”。从硬件体系结构来看，它采用的基本上还是计算机的经典结构——冯· 诺依曼结构，即由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成，采用总线结构将各部分连接起来。 2.计算机软件系统 “软件系统”是控制、管理和指挥计算机工作和解决各类应用问题的所有程序和技术资料的总和。软件系统是计算机的“灵魂”。只有硬件而没有任何软件支持的计算机称为“裸机”，裸机几乎是不能工作的。要使计算机能正常工作还必须要有相应的软件支撑。我们把计算机的程序、要处理的数据及其有关的文档统称为软件。计算机功能的强弱不仅取决于它的硬件构成，也取决于软件配备的丰富程度。 计算机软件系统分为系统软件和应用软件两大类。 系统软件是计算机系统必备的软件，主要功能是管理、控制和维护计算机