一、计算机的发展与作用

（一）第1台数字电子计算机诞生

1946年美国宾州大学研制成功第1台数字电子计算机-ENIAC——18 000 电子管,6000 开关

判断题：由于集成电路的发展，诞生了世界上第一台ENIAC电子数字式计算机。

（二）计算机分代

（1）按制造CPU所使用的主要逻辑无器件来划分。
（2）一共分为：4 代。
（3）每一代的具体情况如下：

第1代数字电子计算机：

时间：约1946-1957
使用的元器件：电子管    

● 速度：几十～几万次/秒   

  ● 内存：磁鼓，千字    

● 外设：磁带    

● 机器语言或汇编语言编程

电子管；       美国于20世纪50年代生产的IBM704型电子管计算机

第2代数字电子计算机

时间：约1957-1964
使用的元器件：晶体管
      ●  速度：几十万次/秒，
      ●  内存：磁芯，十万字
      ●  外设：磁盘
      ●  高级语言编程

晶体管

       ●  内存：磁芯存储器

第3代数字电子计算机

时间：约1965-1973
使用的元器件：中小规模集成电路   

速度：几十万次～几百万次/秒   

内存：半导体存储器  

 软件：

（1）高级语言,
（2） OS(操作系统)
（3) DBMS（数据库管理系统）

第4代数字电子计算机

时间：从1974年起
使用的元器件：大规模和超大规模集成电路（VLSI）
速度：几百万次～亿次/秒
内存：半导体存储器
（1）软件工程
（2）分布式处理等

 第1～4代计算机的对比 （小结）

 （三）计算机的发展趋势

由于集成电路技术的发展和微处理器的出现，计算机发展速度之快，大大超出人们的预料：

1. 性能不断提高
2. 体积不断变小
3. 功耗不断降低
4. 价格越来越便宜
5. 软件越来越丰富
6. 使用越来越容易
7. 应用领域越来越普遍
8. 计算机数量不断增加

•  上述趋势不仅仍在继续，且节奏进一步加快
•  已不再沿用“第x代计算机”的说法。
•  正在研究开发智能化的计算机系统，它以知识处理为核心，可以模拟或部分替代人的智能活动，具有自然的人机通信能力

（四）计算机的特点与作用

（1）速度快
（2）存储容量大
（3）通用性好

1. 不仅能处理数字和文字，而且能对图像、声音等多种形式的信息进行处理
2. 不仅能进行数学运算，而且能进行逻辑运算
3. 不仅能进行运算，而且具有信息的获取、存储、传输、展现等功能

（4）计算机与计算机具有互连、互通和互操作的能力

二、 计算机的逻辑组成

计算机是一个复杂的系统

• 复杂性：硬件由数以亿计的元器件组成，软件由数以亿计的指令组成
• 多样性：硬件与光、机、电、声等有关，软件与数学、逻辑···等有关
• 层次性：分层(hierarchical) 结构

经典计算机的逻辑结构（冯.诺依曼计算机）

（注：逻辑结构意指概念上（即功能上）的结构）

现代计算机的逻辑结构

注意：

（1）现代计算机硬件组成：CPU、内存、外存、输入设备、输出设备。通过总线相连。
（2）主机：CPU+内存+总线
（3）外围设备（简称：外设）：输入设备+输出设备+外存储器。
（4）外设与自己相应的控制器是通过_I/O接口___相连接的。

（一）输入设备

输入(input)的双重含义：
1.把信息送入计算机的过程;   2.向计算机输入的内容
源头：输入设备。目的地：内存。
输入设备(input devices)
功能：用来向计算机输入信息
输入设备有多种，例如:

• 键 盘  —— 输入文字、符号和命令
• 鼠标器——输入鼠标器移动的位置信息及按钮命令
• 扫描仪——输入图片
• 麦克风——输入声音
• 数码相机
• 触摸屏
• 指点杆
• 条码、磁卡、IC卡等的扫描器/阅读器——输入文字符号
• 注意：硬盘、U盘、光盘不是。它们都是外部存储设备。

输入设备的共性：不论信息的原始形态如何，输入到计算机中的信息都使用二进位来表示

（二）输出设备

输出(output)的双重含义：
1.把信息送出计算机的过程;   2.从计算机输出的内容
源头：内存。目标：输出设备
输出设备(output devices)
功能：从计算机输出信息
输出设备有多种，例如:

• 显示器——输出文字、符号和图形
• 打印机——打印文字、符号和图形
• 扬声器——输出声音
• 音箱
• 绘图仪

(多数)输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等)

（三） 中央处理器(运算控制器)

什么是处理器(processor)br> 能高速执行指令，完成二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作的部件，特点是：
由数字电路组成（二进制数据），结构非常复杂
所有电路都制作在大规模集成电路芯片上(仅几个平方厘米)，称为“微处理器” (microprocessor)

 （四）关于(微)处理器和中央处理器(CPU)

现代计算机中一般包含有多个 (微)处理器，它们各有不同的分工和任务：
用于执行系统软件和应用软件的处理器称为CPU，CPU是计算机必不可少的核心组成部件
完成其它功能的处理器举例：

• 显卡包含的绘图处理器（用于加速图形绘制）
• 声卡包含的DSP（用于数字声音信号的处理）
• 注意：CPU是处理器，处理器不一定是CPU。

注意，CPU和CPU芯片是两个概念：

• CPU是逻辑上的概念，强调的是它的功能

• CPU芯片是IC产品的概念，1个CPU芯片可包含1个、2个或更多个CPU(称为内核)，还可以包含cache，存储控制器，甚至GPU等

• 需根据上下文进行区别

1. 过去，个人计算机通常只有1个CPU；现在，大部分PC机虽然仍只有1个CPU芯片，但其内部却包含有2个、4个、6个甚至更多个CPU，目的是提高系统性能
2. 并行处理：使用多个CPU实现超高速计算的技术。
3. 多处理器系统：包含多个CPU的计算机系统。

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来源：xiaochuhe.