1 計算機的發展

1.0 計算機發展歷史

1.0.1 計算機的理論模型——圖靈機

現代計算機產生于 抽象的 圖靈機 (Turing Machine)

?大半個世紀以來，數學家、計算機科學家提出了各種各樣的計算模型，但最終都被證明是同圖靈機等價的

1.0.2 第一臺電子數字計算機——ENIAC

1946，美國賓夕法尼亞大學

每秒5000次加法運算，用于計算炮彈的彈道軌跡

缺點：

1，沒有存儲器

2，用布線板進行控制，控制效率極低

1.0.3?第一臺現代意義上的計算機——EDVAC

1945年提出設計方案，1951年完成

占地面積和消耗電力只有ENIAC的1/3

每秒2000次乘法運算，或10000次加法運算

主要設計者為馮諾依曼

特點：

1，采用二進制表示數據和程序

2，使用“存儲程序”的方式對計算機進行控制

1.1 計算機發展趨勢

微型化—— 更高的集成度和更低的功耗

巨型化—— 更高速度的運算和更大的存儲能力

網絡化—— 更大范圍的網絡連接和更快捷的接入方式

智能化—— 更高級的人類認知能力

1.2 摩爾定律

半導體芯片上集成的晶體管數將每兩年翻一番。

微處理器的性能將每隔兩年提高一倍，而價格下降一倍。?

發展方向：更快、更小、更便宜。

2 馮諾依曼機

計算機由五個部分組成。由這五部分組成的計算機，一般稱為馮· 諾依曼機，我們目前使用的計算機都是馮· 諾依曼機。

?1）控制器 ?

? ? ? ? ?控制器是指揮和控制計算機的所有部件協調工作的裝置，是整個計算機的控制中樞，其功能是執行指令。

? 2）運算器 ?

? ? ? ? ? 運算器是進行算術運算（如加、減、乘、除等）和邏輯運算（如非、與、或等）的裝置。

? ? ? ? ? 核心組成部件是算術邏輯單元 ?(ALU，Arithmetic-Logic Unit)。

? 3）存儲器 ?

? ? ? ? ?存儲器是用來保存數據和程序的裝置。

? ? ? ? ?廣義的存儲器包含內存和硬盤，邏輯結構上的存儲器僅指內存。

? ? ? ? 存儲器由一系列存儲單元組成，每一個存儲單元有一個唯一的地址，所有的存儲單元形成一個線性的存儲空間。

? ? ? ? ?按地址存取的工作方式：每次讀、寫存儲器時都必須首先給出存儲單元的地址，然后按照地址訪問其中的內容。

? 4）輸入設備 ?

? ? ? ?輸入設備是用來輸入數據和程序的裝置，其功能是將外界的信息轉換成機器內部的表示形式并傳送到計算機內部。

? ? ? ?常見的輸入設備包括：鍵盤、鼠標、掃描儀、數字照相機等。、

? ?5）輸出設備

? ? ? ?輸出設備是用來輸出數據和程序的裝置，其功能是將計算機內部的數據和程序轉換成人們所需要的形式并傳送到計算機外部。

? ? ? 常見的輸出設備包括：顯示器、打印機、繪圖儀等。

2.1 馮諾依曼機存儲原理

1）采用二進制編碼形式表示數據和程序；

2）要執行的程序存儲在存儲器中，計算機能夠自動地依次從存儲器中取出指令執行；

3）計算機由控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大基本部件組成。

2.2 馮諾依曼機邏輯結構

2.3 中央處理器CPU

運算器和控制器集成在一塊芯片上成為中央處理器 CPU，其功能是解釋和執行指令，是計算機的心臟。

2.4 總線結構

總線（bus）是指計算機部件與部件之間進行信息傳輸的一組公共信號線，是能為計算機的多個部件服務的公用的信息傳輸通路。

用于傳送地址的總線稱為地址總線。

用于傳送數據的總線稱為數據總線。

用于傳送狀態信號或命令信號的總線稱為控制總線。

2.5 時鐘頻率、主頻

系統時鐘周期性地發出脈沖式信號，為各種操作建立同步信號。

通常在一個脈沖周期內，計算機完成一個基本操作。

系統時鐘所發出的信號的頻率稱為時鐘頻率，通稱主頻。

CPU 的主頻即CPU在一秒鐘內能夠完成的工作周期數。

時鐘頻率是計算機性能好壞的一個重要表征指標。一般而言，時鐘頻率越高，計算機速度越快。

時鐘頻率的單位是赫茲Hz，兆赫MHz，千兆赫GHz，1 MHz ＝100萬赫茲，1GHz=1000 MHz.

3 計算機系統的組成

4 計算機的主要性能指標

4.1 運算速度

是指計算機每秒鐘所能執行的指令條數.一般用“百萬條指令／秒”來描述。

微型計算機一般采用主頻來描述運算速度。

4.2 字長

字(Word, W)：計算機一次最多能同時加工處理的一串連續的二進制數碼稱為一個二進制字。字是計算機運算與操作數據時的最大單位。

字長(word size)：一個二進制字中所含二進制數碼的位數稱為字長。

字長：計算機在單位時間（每秒）內能處理的二進制信息的位數，字長越長，精度越高，速度越快。

4.3 內存容量

內存容量表示存儲數據的容量大小，內存越大，速度越快。

4.4 硬盤容量

磁盤容量主要指硬盤存儲量的大小，硬盤容量越大，可存儲的信息就越多，可安裝的應用軟件就越豐富。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的文计笔记1： 计算机基本原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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