大學計算機基礎

影子Z發表於2020-11-08

第一臺計算機

第一臺計算是由賓西法尼亞大學在1945年底產生出的ENIAC(電子數值積分與計算機)
ENIAC是在“計算機之父”馮.諾依曼的一份報告的基礎上研製的。

計算機的基本工作過程:

通過鍵盤、滑鼠等輸入裝置將資料及程式輸入到計算機內部 —— CPU根據儲存在記憶體中的程式處理資料 —— 計算機的處理結果可以在顯示器或印表機上輸出;也可以使用磁碟等外部儲存裝置長期儲存資料及程式。

計算機內部裝置

CPU(中央處理器):計算機處理資料的部件。
在計算機系統中,不管輸入的資訊是什麼,在儲存時,都已經全部轉換成為二進位制形式的資料。對於CPU而言,它的處理物件都是用二進位制表示的。
上圖為計算機系統的基本組成框架圖,對於初學者來說,是一個重要的學習點

計算機的發展

第一階段:電子管計算機—— ENIAC(1946年——未詳)
(人類歷史上第一臺通用計算機)。組成計算機的元器件基本是電子管。

第二階段:電晶體計算機(1958年——1964年)
(1)組成計算機的元器件基本是電晶體
(2)相較於第一階段計算機,電晶體計算機的體積進一步縮小,效能及可靠性得到了大幅度的提升,其執行速度一般能夠達到百萬次/秒,應用範圍擴大到了資料處理等民用行業。

第三階段:積體電路計算機
(1)組成計算機的元器件主要是一塊幾平方釐米的矽片,可以整合幾十個或者幾百個分立的電子元件。
(2)積體電路晶片上整合的電子元件的數量可以被稱為整合度。
(3)採用積體電路的計算機在體積、能源消耗及價格方面均有大幅度的降低,其運算速度及可靠性等有了巨大的提高。
在此期間,歷史上第一個計算機網路——ARPANet問世。20世紀60年代後期,ARPA美國國防部的一個機構提出建立一個網路將美國幾所著名的大學的計算機聯絡起來,網路由此問世。

第四階段:大規模積體電路計算機(現代廣泛使用的計算機均屬於第四代計算機)
我國於2007年12月使用國產的龍芯晶片成功研製出執行速度為萬億次/秒的巨型計算機。

微型計算機是一個象徵性的名稱。他的體積相對於那些巨型計算機來說太小了,所以說是微型。它的體積小是因為它的運算器和控制器做在一塊積體電路晶片上,這塊晶片又被稱為微處理器。

世界上第一臺微型計算機於1971年11月問世,由Intel公司的工程師M.E.Hoff研製成功。

計算機的分類

計算機的分類標準一般有:技術、功能、體積大小。一般會將計算機分為4類。

嵌入式系統

嵌入式系統是為特定應用而設計的專用計算機系統。其以應用為中心、以計算機技術為基礎,通過對軟體及硬體的定製與裁剪以滿足應用系統對功能、可靠性、成本、體積及功能消耗等的嚴格要求。

嵌入式系統中執行的是特定的軟體,向使用者提供專門的功能,一般不能隨意改變。例如MP4,MP3以及GPS導航儀等均是典型的消費嵌入式系統。

微型計算機

又稱個人計算機或桌上型電腦,是目前使用最普遍的計算機。微型計算機體積較小,對使用環境的要求較低,有很強的適應性與實用性。

網路中的PC伺服器實際上也是一種功能更強大的微型計算機。

小型計算機

一般都包含多顆CPU,其體積比微型計算機要大一些,速度一般能夠達到每秒鐘百億次或者更高。對使用環境的要求很嚴格。

小型計算機一般在一箇中小規模的網路中承擔伺服器的角色,有時被稱為主機,以便讓更多的使用者通過終端或微型計算機來共享他的處理器以及儲存在他的儲存系統中的資料。終端是一個僅僅起輸入與輸出作用的外部裝置,一般由一個鍵盤以及一個監視器組成,其外形很像微機,但終端本身不具有處理能力。

大型計算機

體積龐大,速度快,價格昂貴。巨型計算機是價格最貴,功能最強大的計算機,按照目前的技術水平,巨型計算機系統中的CPU的運算速度一般能夠達到每秒百萬億次甚至更高。

計算機的特點

速度快、精確度高、具有記憶和邏輯推理能力、能夠自動地根據程式執行、良好的連線性。

計算機的應用

  1. 數值計算,又稱科學計算,指用於完成科學研究和工程技術中提出的複雜數學問題的計算;
  2. 資料處理。典型的資料處理方面的應用是管理資訊系統(MIS);
  3. 過程控制:
  4. 計算機輔助技術。計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助製造(CAM)、計算機整合製造系統(CIMS)、計算機輔助教學(CAI);
  5. 人工智慧;
  6. 基於網路及多媒體技術的應用。

計算機的資訊素養

  1. 運用資訊工具的能力
  2. 獲取資訊的能力
  3. 處理資訊的能力
  4. 生成資訊的能力
  5. 創造資訊的能力
  6. 發揮資訊效益的能力
  7. 資訊協作的能力
  8. 資訊免疫能力

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