1、计算机系统的组成1.1计算机的概念： 计算机俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。 1.2 计算机发展史 第一代电子管计算机——ENIAC(The Electronic Numerical Integrator And Computer)，1946年在费城公诸于世，它通过不同部分之间的重新接线编程，还拥有并行计算能力，但功能受限制，速度也慢。ENIAC的问世标志现代计算机的诞生，是计算机发展史上的里程碑。 第二代晶体管计算机 晶体管的发明大大促进计算机的发展，晶体管代替电子管，电子设备体积减小。1956年，晶体管在计算机中使用，晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。 第三代集成电路计算机 晶体管比起电子管进步，但产生的大量热量损害计算机内部的敏感部分。1958年发明了集成电路(IC)，将电子元件结合到一片小小的硅片上，使更多的元件集成到单一的半导体芯片上。 第四代大规模集成电路计算机 大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了80年代，超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件，后来的ULSI将数字扩充到百万级。 第五代智能计算机 1981年，在日本东京召开了第五代计算机研讨会，随后制订出研制第五代计算机的长期计划。智能计算机主要特征是具备人工智能，能像人一样思考，并且运算速度极快，其硬件系统支持高度并行和推理，其软件系统能够处理知识信息。 第六代生物计算机半导体硅晶片的电路密集，散热问题难以彻底解决，影响了计算机性能的进一步突破。研究发现，DNA的双螺旋结构能容纳巨量信息，其存储量相当于半导体芯片的数百万倍。 1.3 计算机组成 计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。 计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机硬件是看得见、摸得着的，实实在在存在的物理实体。 计算机软件 是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的集合。 程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。 没有安装任何软件的计算机通常称为“裸机”，裸机是无法工作的。如果计算机硬件脱离了计算机软件，那么它就成为了一台无用的机器。如果计算机软件脱离了计算机的硬件就失去了它运行的物质基础；所以说二者相互依存，缺一不可，共同构成一个完整的计算机系统。 1.4计算机硬件组成 计算机硬件由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。 1．运算器（ALU） 运算器也称为算术逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit）。它的功能是完成算术运算和逻辑运算。算术运算是指加、减、乘、除及它们的复合运算。而逻辑运算是指“与”、“或”、“非”等逻辑比较和逻辑判断等操作。在计算机中，任何复杂运算都转化为基本的算术与逻辑运算，然后在运算器中完成。 2．控制器（CU） 控制器CU（Controller Unit）是计算机的指挥系统，控制器一般由指令寄存器、指令译码器、时序电路和控制电路组成。它的基本功能是从内存取指令和执行指令。指令是指示计算机如何工作的一步操作，由操作码（操作方法）及操作数（操作对象）两部分组成。控制器通过地址访问存储器、逐条取出选中单元指令，分析指令，并根据指令产生的控制信号作用于其它各部件来完成指令要求的工作。上述工作周而复始，保证了计算机能自动连续地工作。 通常将运算器和控制器统称为中央处理器，即CPU（Central Processing Unit）,它是整个计算机的核心部件，是计算机的“大脑”。它控制了计算机的运算、处理、输入和输出等工作。 ３．存储器（Memory） 存储器是计算机的记忆装置，它的主要功能是存放程序和数据。程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。 4. 输入设备 输入设备是从计算机外部向计算机内部传送信息的装置。其功能是将数据、程序及其他信息，从人们熟悉的形式转换为计算机能够识别和处理的形式输入到计算机内部。常用的输入设备有键盘、鼠标、光笔、扫描仪、数字化仪、条形码阅读器等。 5. 输出设备 输出设备是将计算机的处理结果传送到计算机外部供计算机用户使用的装置。其功能是将计算机内部二进制形式的数据信息转换成人们所需要的或其他设备能接受和识别的信息形式。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。通常我们将输入设备和输出设备统称为I/O设备（Input/Output）。它们都属于计算机的外部设备 1.5 计算机软件系统 一个完整的计算机系统是由硬件和软件两部分组成的。硬件是组成计算机的物理实体。但仅有硬件计算机还不能工作，要使计算机解决各种问题，必须有软件的支持，软件是介于用户和硬件系统之间的界面。 国际标准化组织（ISO）将软件定义为：电子计算机程序及运用数据处理系统所必需的手续、规则和文件的总称。对此定义，一种公认的解释是：软件由程序和文档两部分组成。 程序由计算机最基本的指令组成，是计算机可以识别和执行的操作步骤； 文档是指用自然语言或者形式化语言所编写的用来描述程序的内容、组成、功能规格、开发情况、测试结构和使用方法的文字资料和图表。 程序是具有目的性和可执行性的，文档则是对程序的解释和说明。 计算机系统组成:系统软件和应用软件 系统软件（System Software） 系统软件一般是指控制和协调计算机及外部设备支持应用软件和运行的系统，是无需用户干预的各种程序的集合，主要功能是调度，监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当作一个整体而不需要顾及到底层每个硬件是如何工作的。 应用软件 应用软件是指在计算机各个应用领域中，为解决各类实际问题而编制的程序。如word、Excel等。 1.6 计算机的应用及展望 应用：科学计算、数据处理、工业控制和实时控制、网络技术应用、电子商务、网络教育、敏捷制作、虚拟现实、办公自动化和管理信息系统、CIMS、多媒体技术、人工智能。 当初仅仅应用在军事领域的计算机，经过几十年发展，已渗透到我们生活的各行各业，将来计算机必将变得更加智能，为世界创造更多更大的价值。 总结：计算机由硬件软件组成、软件包括程序和文档、程序是用计算机语言编写的指令集合。 2、 计算机程序设计语言程序设计语言按其发展演变过程可分为三种：机器语言、汇编语言和高级语言，前二者统称为低级语言。 机器语言（Machine Language）是直接由机器指令（二进制）构成的，因此由它编写的计算机程序不需要翻译就可直接被计算机系统识别并运行。这种由二进制代码指令编写的程序最大的优点是执行速度快、效率高，同时也存在着严重的缺点：机器语言很难掌握，编程繁琐、可读性差、易出错，并且依赖于具体的机器，通用性差。 汇编语言（Assemble Language）采用一定的助记符号表示机器语言中的指令和数据，是符号化了的机器语言，也称作“符号语言”。汇编语言程序指令的操作码和操作数全都用符号表示，大大方便了记忆，但用助记符号表示的汇编语言，它与机器语言归根到底是一一对应的关系，都依赖于具体的计算机，因此都是低级语言。同样具备机器语言的缺点，如：缺乏通用性、繁琐、易出错等），只是程度上不同罢了。用这种语言编写的程序（汇编程序）不能在计算机上直接运行，必须首先被一种称之为汇编程序的系统程序“翻译”成机器语言程序，才能由计算机执行。任何一种计算机都配有只适用于自己的汇编程序（Assembler）。 高级语言又称为算法语言，它与机器无关，是近似于人类自然语言或数学公式的计算机语言。高级语言克服了低级语言的诸多缺点，它易学易用、可读性好、表达能力强（语句用较为接近自然语言的英文字来表示）、通用性好（用高级语言编写的程序能使用在不同的计算机系统上）。但是，对于高级语言编写的程序仍不能被计算机直接识别和执行，它也必须经过某种转换才能执行。 高级语言种类很多，功能很强，常用的高级语言有：其中面向过程的有Basic、用于科学计算的Fortran、支持结构化程序设计的Pascal、用于商务处理的COBOL和支持现代软件开发的C语言 ；现在又出现了面向对象的VB（Visual Basic）、VC++(Visual C++)、Delphi、Java等语言使得计算机语言解决实际问题的能力得到了很大的提高。 其中 Java是一种新型的跨平台分布式和程序设计语言。Java以它简单、安全、可移植、面向对象、多线程处理和具有动态等特性引起世界范围的广泛关注。Java语言是基于C++的，其最大的特色在于“一次编写，处处运行”。Java已逐渐成为网络化软件的核心语言。 语言处理程序的功能是将除机器语言以外，利用其他计算机语言编写的程序，转换成机器所能直接识别并执行的机器语言程序的程序。 可以分为三种类型，即汇编程序、编译程序和解释程序3002 通常将汇编语言及各种高级语言编写的计算机程序称为源程序（Source Program），而把由源程序经过翻译（汇编或者编译）而生成的机器指令程序称为目标程序 (Object Program)。语言处理程序中的汇编程序与编译程序具有一个共同的特点，即必须生成的目标程序，然后通过执行目标程序得到最终结果。而解释程序是对源程序进行解释（逐句翻译），翻译一句执行一句，边解释边执行，从而得到最终结果。解释程序不产生将被执行的目标程序，而是借助解释程序直接执行源程序本身。 总结：Java是一门高级语言，并且需要进行先编译才能执行。学会了Java我们就可以编写一些软件，很好的利用计算机帮助我们工作。 |
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