计算机的发展历程(计算机组成原理知识点总结)
計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程包括兩個(gè)方面一個(gè)是硬件方面的發(fā)展一個(gè)是軟件方面的發(fā)展。
硬件方面的發(fā)展
第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的誕生是在1946年:電子數(shù)字計(jì)算機(jī)(ENIAC)
計(jì)算機(jī)的硬件大致可以分為四代:
第一代:1946-1957年的電子管時(shí)代。特點(diǎn)是邏輯元件采用電子管;機(jī)器語(yǔ)言編程,主存用延遲線或者是磁鼓存儲(chǔ)信息。容量極小;體積龐大,成本高;運(yùn)算速度較低。
第二代:1958-1964年的晶體管時(shí)代。特點(diǎn)是邏輯元件采用晶體管;高級(jí)語(yǔ)言編程,主存用磁心存儲(chǔ)器。速度提高了幾十倍達(dá)到了幾萬(wàn)次幾十萬(wàn)此一秒。到此有了操作系統(tǒng)的雛形。
第三代:1965-1971年的中小規(guī)模集成電路時(shí)代。特點(diǎn)是邏輯元件采用中小規(guī)模集成電路;高級(jí)語(yǔ)言編程;主存采用了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器;開(kāi)始有了分時(shí)操作系統(tǒng)。
第四代:1972年-今天的大規(guī)模集成電路時(shí)代。特點(diǎn)是邏輯元件采用了大規(guī)模的集成電路;高級(jí)語(yǔ)言編程;有了微處理器。并且并行,流水線,高速緩沖區(qū)和虛擬存儲(chǔ)器等概念也被用到這一代計(jì)算機(jī)中。
在《計(jì)算機(jī)組成原理第四版》白中英等先生的編寫的書中,還有第五代計(jì)算機(jī):超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。
硬件的發(fā)展速度和規(guī)模可以參考摩爾定律:
當(dāng)價(jià)格不變的同時(shí)每過(guò)18個(gè)月,集體管的數(shù)目將會(huì)增加一倍,性能也會(huì)提高一倍。
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的發(fā)展
在1970年以前,存儲(chǔ)器都是采用磁心做成的,也就是用細(xì)導(dǎo)線將其穿在網(wǎng)格板上,。每個(gè)磁心的磁化方向有兩種一種我們邏輯上為1一種為0。但是價(jià)格過(guò)于昂貴并且不易制作和重復(fù)利用。
在1970年仙童半導(dǎo)體公司制作了半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,讀寫速度很快并且可以重復(fù)使用,唯一的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。但是隨著發(fā)展,價(jià)格持續(xù)快速的下跌,存儲(chǔ)密度也在不斷上漲。
微處理器的發(fā)展
處理器的發(fā)展僅僅需要記住的是Intel 4004他是第一個(gè)將cpu的所有元件都放入同一個(gè)芯片內(nèi)的產(chǎn)品。他標(biāo)志了微處理器的誕生。4004的原因是因?yàn)樗梢詫?shí)現(xiàn)四位數(shù)的相加。
8008的誕生是第一個(gè)8位微處理機(jī),復(fù)雜了整整一倍。
而后來(lái)的8080則是讀一個(gè)通用處理器。
計(jì)算機(jī)的分類
電子計(jì)算機(jī)可以分為兩類:
1.電子模擬計(jì)算機(jī)
特點(diǎn)是數(shù)值由連續(xù)量來(lái)表示,運(yùn)算過(guò)程連續(xù)。精度和解題能力有限。
2.電子數(shù)字計(jì)算機(jī)
特點(diǎn):安慰運(yùn)算,并且不連續(xù)的跳動(dòng)。接近于人類的“思維過(guò)程”;
數(shù)字計(jì)算機(jī)按用途可以劃分為專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)。
通用計(jì)算機(jī)又分為:巨型機(jī),大型機(jī),中型機(jī),小型機(jī),微型機(jī),單片機(jī)。體積,功耗,
性能,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量,指令復(fù)雜程度和價(jià)格依次遞減。
按照指令和數(shù)據(jù)流可以分為:
1.單指令,單數(shù)據(jù)流(馮諾依曼機(jī))
2.單指令,多數(shù)據(jù)流(陣列處理器和向量處理器)
3.多指令,多數(shù)據(jù)流(多處理器和多計(jì)算機(jī)系統(tǒng))
4.多指令,單數(shù)據(jù)流(沒(méi)有找到有這種,但是博主認(rèn)為要分這個(gè)類)
計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展
第一代軟件(1946-1953)
第一代軟件是用機(jī)器語(yǔ)言編寫的,機(jī)器語(yǔ)言是內(nèi)置在計(jì)算機(jī)電路中的指令,由0和1組成。
第二代軟件(1954-1964)
當(dāng)硬件變得更強(qiáng)大時(shí),就需要更強(qiáng)大的軟件工具更有效地使用計(jì)算機(jī)。匯編語(yǔ)言的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題,但是程序員還是必須記住很多匯編指令。
第三代軟件(1965-1970)
在這個(gè)時(shí)期,由于用集成電路取代了晶體管,處理器的運(yùn)算速度得到了大幅度的提高,處理器在等待運(yùn)算器準(zhǔn)備下一個(gè)作業(yè)時(shí),造成了資源的浪費(fèi),因此我們需要一個(gè)更有效的方式來(lái)控制計(jì)算機(jī)中的各個(gè)硬件來(lái)協(xié)調(diào)工作,(最好是無(wú)縫銜接的工作)。我們引入了操作系統(tǒng)的概念。
第四代軟件(1971-1989)
20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù),Pascal語(yǔ)言和Modula-2語(yǔ)言都是采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)規(guī)則制定的,Basic這種為第三代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的語(yǔ)言也被升級(jí)為具有結(jié)構(gòu)化的版本,此外,還出現(xiàn)了靈活且功能強(qiáng)大的C語(yǔ)言。
第五代軟件(1990-至今)
第五代軟件中有三個(gè)著名事件:在計(jì)算機(jī)軟件業(yè)具有主導(dǎo)地位的Microsoft公司的崛起、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法的出現(xiàn)以及萬(wàn)維網(wǎng)(World Wide Web)的普及。
計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
微型計(jì)算機(jī)向著微型化,網(wǎng)絡(luò)化,高性能,多用途方向發(fā)展。
巨型機(jī)向著巨型化,超高速,并行處理,智能化方向發(fā)展。
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總結(jié)
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