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第1章计算机基础知识
1.1计算机概论
1.1.1计算机的发展概况
自从1946年第一台电子计算机问世以来,计算机科学与技术已成为本世纪发展最快的
一门学科,尤其是微型计算机的出现和计算机网络的发展,使计算机的应用渗透到社会的各个
领域,有力地推动了信息社会的发展。多年来,人们以计算机物理器件的变革作为标志,把计
算机的发展划分为四代。
第一代(1946年~1958年)是电子管计算机,计算机使用的主要逻辑元件是电子管,
也称电子管时代。主存储器先采用延迟线,后采用磁鼓磁芯,外存储器使用磁带。软件方面,
用机器语言和汇编语言编写程序。这个时期计算机的特点是,体积庞大、运算速度低(一般每
秒几千次到几万次)、成本高、可靠性差、内存容量小。这个时期的计算机主要用于科学计算,
从事军事和科学研究方面的工作。其代表机型有:ENIAC、IBM650(小型机)、IBM
709(大型机)等。
第二代(1959年~1964年)是晶体管计算机,这个时期计算机使用的主要逻辑元件
是晶体管,也称晶体管时代。主存储器采用磁芯,外存储器使用磁带和磁盘。软件方面开始使
用管理程序,后期使用操作系统并出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等一系列高
级程序设计语言。这个时期计算机的应用扩展到数据处理、自动控制等方面。计算机的运行速
度已提高到每秒几十万次,体积已大大减小,可靠性和内存容量也有较大的提高。其代表机型
有:IBM7090、IBM7094、CDC7600等。
第三代(1965年~1970年)是集成电路计算机,这个时期的计算机用中小规模集成
电路代替了分立元件,用半导体存储器代替了磁芯存储器,外存储器使用磁盘。软件方面,
操作系统进一步完善,高级语言数量增多,出现了并行处理、多处理机、虚拟存储系统以及面
向用户的应用软件。计算机的运行速度也提高到每秒几十万次到几百万次,可靠性和存储容量
进一步提高,外部设备种类繁多,计算机和通信密切结合起来,广泛地应用到科学计算、数据
处理、事务管理、工业控制等领域。其代表机器有:IBM360系列、富士通F230系
列等。
第四代(1971年以后)是大规模和超大规模集成电路计算机。这个时期的计算机主要
逻辑元件是大规模和超大规模集成电路,一般称大规模集成电路时代。存储器采用半导体存储
器,外存储器采用大容量的软、硬磁盘,并开始引入光盘。软件方面,操作系统不断发展和
完善,同时发展了数据库管理系统、通信软件等。计算机的发展进入了以计算机网络为特征的
时代。计算机的运行速度可达到每秒上千万次到万亿次,计算机的存储容量和可靠性又有了很
大提高,功能更加完备。这个时期计算机的类型除小型、中型、大型机外,开始向巨型机和微
型机(个人计算机)两个方面发展。使计算机开始进入了办公室、学校和家庭。
目前新一代计算机正处在设想和研制阶段。新一代计算机是把信息采集、存储处理、通信
和人工智能结合在一起的计算机系统,也就是说,新一代计算机由处理数据信息为主,转向处
理知识信息为主,如获取、表达、存储及应用知识等,并有推理、联想和学习(如理解能力、
适应能力、思维能力等)等人工智能方面的能力,能帮助人类开拓未知的领域和获取新的知识。
计算机的发展日新月异。1983年我国湖南国防科大研制成功“银河—Ⅰ”巨型计算机,
运行速度达每秒一亿次。1992年,国防科技大学计算机研究所研制的巨型计算机“银河
—Ⅱ”通过鉴定,该机运行速度为每秒10亿次。目前我国又研制成功了“银河—Ⅲ”巨型
计算机,运行速度已达到每秒130亿次,其系统的综合技术已达到当前国际先进水平,填
补了我国通用巨型计算机的空白,标志我国计算机的研制技术已进入世界先进行列。
1.1.2计算机的特点
我们通常所说的计算机,全称应叫电子计算机。它可以存储各种信息,会按人们事先设计
的程序自动完成计算、控制等许多工作。计算机又称作电脑,这是因为计算机不仅是一种计算
工具,而且还可以模仿人脑的许多功能,代替人脑的某些思维活动。
实际上,电脑是人脑的延伸,是一种脑力劳动工具。计算机与人脑有许多相似之处,如人
脑有记忆细胞,计算机有可以存储数据和程序的存储器;人脑
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