微型计算机系统的组成

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1、第4讲计算机系统的组成一、计算机概述（一）计算机的诞生和发展世界公认的真正意义上的第一台数字式电子计算机于1946年2月由美国宾夕法尼亚大学的一批年轻的科技人员研制成功，并被命名为“ENIAC”（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator——电子数字积分机和计算器）。“埃尼阿克”计算机最初是为了第二次世界大战军事上进行弹道的计算而设计的。这台电子计算机由18000多个电子管，1500多个继电器，10000多只电容器和7000多只电阻构成，占地170多平方米，功耗为150千瓦，重量约30吨，采用电子管作为计算机的逻辑元件，存储容量为17000多个单元

2、，每秒能进行5000次加法运算。或者400次乘法。60年来，随着电子技术的不断发展，计算机先后以电子管、晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路为主要元器件，共经历了四代的变革。计算机发展的四个阶段如表2-1所示。表2-1　计算机发展的四个阶段代次起止年份所用电子元器件处理方式运算速度应用领域第一代1946－1957电子管机器语言、汇编语言/符号语言几千－几万次/秒国防及高科技第二代1958－1964晶体管高级语言，作业批量连续处理几万－几十万次/秒工程设计、数据处理第三代1965－1970中、小规模集成电路多道程序，实时处理几十万－几百万次/秒工业控制，数据处理第四代1970至今大规模

3、、超大规模集成电路可扩充语言，实时、从那时起处理，网络系统几百万－上亿条指令/秒或更高工业、生活等各方面（二）计算机的的发展方向目前，科学家们正在使计算机朝着巨型化、微型化、网络化、智能化的方向发展。1．巨型化巨型化是指高速运算、大存储容量和超强功能的巨型计算机。巨型机的运行速度一般在百亿次，千亿次以上；主存储容量在几百兆，几千兆以上。研制费用巨大，生产数量很少。巨型计算机主要用于尖端科学的研究，它反映了一个国家的科学发展水平，因此一直得到政府的扶持。2．微型化由于大规模以及超大规模集成电路的飞速发展，自二十世纪七十年代以来，微型计算机发展十分迅速，尤其是近十年更是日新月异。3．网络化所谓

4、计算机网络，就是用通讯线路将分散在不同地点的计算机连成一个更大的系统，以实现网络中的软件、硬件和数据资源的共享。它是计算机技术和通信技术相结合的产物。4．智能化计算机的智能化是计算机技术（硬件技术和软件）发展的一个高目标。智能化就是要求计算机具有模拟人的感觉和思维的能力，像人一样具有听、看、说和思考的能力，即人们可以用自然语言、文字、图形、图像等与之对话。（三）计算机的特点计算机之所以这么重要，与它的强大功能是分不开的，与以往的计算工具相比，它具有以下特点：（1）运算速度快。计算机内部有一个叫运算器的部件，它由一些数字逻辑电路组成，可以高速准确地帮助用户进行运算。目前计算机的运算速度已超过

5、1万亿次/秒，一般的微型计算机的速度也在几百次/秒以上。（2）存储容量大。计算机具有的数据存储能力，特别是通过外存储器，其存储容量可达到无限大。目前常用来存储信息的硬盘容量达到了80GB。（3）计算精确度高。计算机的计算精度可以根据人们的需要来设定，在理论上不受任何限制。目前一般的计算机均能达到15位有效数字的精度。在特殊需要时，可通过技术手段提高有效数字的位数，实现更高精度的计算。（4）逻辑判断能力强。在相应程序的控制下，计算机具有判断“是”与“否”，并根据判断做出相应处理的能力。（5）自动运行程序。计算机内部的操作运算都是在程序控制下自动完成的，人们只要设计好程序并将其正确地输入到计算

6、机中，发出指令后，机器运行相应的程序就可以自动完成任务，而不需要人的外部干涉。（6）可靠性高由于采用了大规模集成电路技术，使计算机具有非常高的可靠性一，一般可以长期无故障运行。（7）适用范围广，通用性强在不的应用领域中，只要编制和运行相应的软件，计算机就能在此领域中很好地进行服务。（四）计算机的应用（1）科学计算科学计算也称为数值计算，指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。（2）自动控制自动控制称为过程控制也称为实时控制，指用计算机及时采集数据，将数据处理后，按最佳值迅速对控制对象进行调节或控制。（3）数据处理数据处理也称为非数值运算，指对大量的数据进行加工处理，例如分析、合

7、并、分类、统计等，形成有用的信息。（4）计算机辅助系统计算机辅助系统包括计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机集成制造系统CIMS、计算机辅助教学CAI等。计算机辅助设计CAD（Computer-idedDesign），就是利用计算机的计算、逻辑判断和数据处理能力帮助设计人员进行各种工程和产品设计的技术。计算机辅助制造CAM（Computer-idedManufacturing），是指用计算机进行生产设备的管