principle of computer composition

1. 计算机发展历程

1.1 计算机硬件的发展

  1. 计算机的四代变化
    1. 电子管时代
    2. 晶体管时代
    3. 中小规模集成电路时代:这时候有了高级语言和分时系统
    4. 超大规模集成电路时代(1972~现在):并行、流水线、高速缓存和虚拟存储器
  2. 计算机元件的更新迭代
    1. 摩尔定理:集成电路上可容纳的晶体管数量每隔 18 个月便会增加一倍。
    2. 半导体存储器的发展:也就是内存条,现在学生标配都是 8 G 了。
    3. 微处理器的发展:现在的处理器都是 64 位处理器了,64 位指的是机器字长,是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。

1.2 计算机软件的发展

  1. 面向机器的机器语言和汇编语言
  2. 面向问题的高级语言:高级语言的发展真正促进了软件的发展,经历了从科学计算和工程计算的 FORTRAN、结构化程序设计的 PASCAL 到面向对象的 C++ 和适应网络环境的 JAVA 。

同时,直接影响计算机系统性能的各类系统软件也有了发展,特别是操作系统,如 Windows、UNIX、Linux 。

1.3 计算机的分类和发展方向

电子计算机分为电子模拟计算机(??)和电子数字计算机。

数字计算机又可按用途分为专用计算机和通用计算机。这是根据计算机的效率、速度、价格以及运行的经济性和适应性来划分的。

通用计算机分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和单片机 6 类,它们的体积、功耗、性能、数据存储量、指令系统的复杂程度和价格依次递减。

此外,计算机按指令和数据流还可分为:

  1. 单指令流和单数据流系统(SISD),即传统冯·诺依曼体系结构
  2. 单指令流和多数据流系统(SIMD),包括阵列处理器和向量处理器系统
  3. 多指令流和单数据流系统(MISD),这种计算机实际上不存在
  4. 多指令流和多数据流系统(MIMD),包括多处理器和多计算机系统

计算机发展呈 “两级” 分化:微型计算机向更微型化、网络化、高性能、多用途方向发展;另一极是巨型机向更巨型化、超高速、并行处理、智能化方向发展。

1.4 习题

  1. 4 代计算机的主要原件分别是:
  2. 微型计算机的发展以什么技术为标志?
  3. 可以在计算机中直接执行的语言和用助记符编写的语言分别是:
  4. 边翻译边执行的是什么程序,将汇编转变为机器语言的过程称为什么?
  5. 计算机中所有的信息仍以二进制方式表示的理由是:

1.5 习题答案

  1. 看计算机的四代变化
  2. 微处理器
  3. 机器语言;汇编语言
  4. 解释程序;汇编
  5. 物理器件决定。高电压为 1,低电压为 0 。