计算机系统组成系统

1.计算机的发展概况及应用领域

1.1 计算机发展概况

第一台电子计算机

1946.2.14，Penn University，John W. Mauchly，J. Presper Eckert，速度 5000次/秒加法
ENIAC组成：17,468个真空管；7,200个二极管；1500个继电器；70,000个电阻；10,000个电容；约500万个手工连接点。重量：27吨；占地：167平方米；功耗：150 千瓦
体积大，能耗高，速度慢，人工焊接点易出错

第一代：从1946年到1957年的计算机 -- 真空管计算机
◆ 开创了数字化技术的新时代
◆ 计算机采用电子管作为计算机的逻辑元件
◆ 形成电子计算机的基本结构，即冯·诺依曼结构
◆ 用二进制表示的机器语言或助记符表示的汇编语言编写程序
◆ 基本运算速度只有每秒几千次到几万次
◆ 内存只有几千个字
◆ 首次使用阴极射线管CRT作为计算机的显示器
由于体积大、功耗大、重量大、造价高、性能低、使用不便，主要用于军事和科研部门进行数值计算。
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The UNIVAC I, 1951年世界第一台商用电子计算机

第二代：从1958年到1964年的计算机 -- 晶体管计算机
◆ 使用晶体管代替了电子管
◆ 系统软件得到进一步发展，提出了操作系统概念
◆ 开创了计算机处理文字和图形的新阶段
◆ 计算机软件技术也有了很大发展，出现了FORTRAN、ALGOL-60、COBOL等高级程序设计语言
◆ 开始有了通用机和专用机之分
◆ 诞生鼠标作为输入设备
◆ 运算速度提高到每秒几十万次基本运算
◆ 内存容量扩大到几十万字
体积缩小、功耗降低和软件技术的发展，计算机的应用从数值计算扩大到数据处理、工业过程控制等领域，并开始进入商业市埸。
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TRADIC ，世界第一台全部由晶体管和二极管代替真空管的计算机。该计算机由贝尔实验室为美国空军开发，由700个晶体管和10,000个二极管组成。在整个服役期中，仅有17个元件出现故障，故障率远低于真空管。

第三代：从1964年到197年的计算机 -- 集成电路计算机
◆ 使用中小规模集成电路代替了分离元件
◆ 计算机软件技术的进一步发展，尤其是操作系统的逐步成熟是第三代计算机的显著特点。
◆ 多处理机、虚拟存储器系统以及面向用户的应用软件的发展，大大丰富了计算机软件资源。
◆ 出现结构化程序设计方法，为开发复杂软件提供了技术支持
◆ 机器根据性能分成巨型机、大型机、中型机和小型机
◆ 运算速度提高到每秒几十万到几百万次基本运算
◆ 内存容量和可靠性等方面都有较大的提高
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IBM 360，于1964年4月7日推出，使用微代码实现指令集，8位寻址，二进制编码。此后，至1971年，陆续推出了17个不同的机型。

第四代：从1971年到现在的计算机 -- 超大规模IC计算机
◆ 以大规模集成电路或超大规模集成电路来构成计算机的主要功能部件
◆ 在软件方面，出现了数据库系统、分布式操作系统等，应用软件的开发已逐步成为一个庞大的现代产业。
◆ 基本运算速度可达每秒百万亿次-千万亿次
◆ 计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代
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第五代：人工智能计算机

量子计算机
光子计算机
分子计算机
有感知、思考、判断、学习、自然语言能力

1.2 CPU发展历史

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引脚数量变多，引脚形式发生变化
晶体管数量增加
运算位数增加

1.3 计算机分类

1.4 计算机应用领域

◆科学计算也称数值计算，是计算机最基本的应用领域之一，在尖端科学领域中显得尤为重要。如人造卫星轨迹的计算、房屋抗震强度的计算，火箭、宇宙飞船的研究设计以及我们每天收听收看的天气预报都离不开计算机的精确计算。
◆ 数据处理也叫信息处理，即使用计算机对数据进行输入、分类、加工、整理、合并、统计、制表、检索以及存储等，是计算机应用最广泛的领域。
◆ 实时控制是指及时地采集、检测数据，使用计算机快速地进行处理并自动地控制被控对象的动作，实现生产过程的自动化。在钢铁、石油、化工、制造业等工业都需要进行实时控制，以提高生产效率和产品质量。
◆ 人工智能是由计算机来模拟或部分模拟人类的智能。计算机应用于人工智能研究的主要领域包括：自然语言理解、专家系统、机器人、定理自动证明等。
◆ 计算机辅助工程主要包括：计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）、计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）、计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，CIMS）和计算机辅助教育（Computer Aided Instruction，CAI）。
◆ 电子商务是组织或个人用户在以通信网络为基础的计算机系统支持下的网上商务活动。它涉及电子、商业交易、金融、税务、教育等领域。
◆ 娱乐和游戏是指多媒体技术、动漫技术以及网络技术使得计算机能够以图像与声音的集成形式提供最新的娱乐和游戏方式。