本节要点主要掌握冯诺依曼计算机体系结构和计算机领域重要人物及其研究成果和相关奖项。 计算机系统简介计算机系统由“硬件”和“软件”组成，所谓“硬件”即指计算机的实体部分，由看得见摸得着的各种电子元器件组成，比如主机、外设等。 所谓“软件”是看不见摸不着的，比如我们常用的浏览器、微信和QQ、PPT等。  冯诺依曼计算机1944年，美籍匈牙利数学家 冯·诺依曼提出计算机基本结构和工作方式的设想，为计算机的诞生和发展提供了理论基础。 时至今日，尽管计算机软硬件技术飞速发展，但计算机本身的体系结构并没有明显的突破，当今的计算机仍属于冯·诺依曼架构。 其理论要点如下： 1、计算机硬件设备由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 2、存储程序思想：把计算过程描述为由许多命令按一定顺序组成的程序，然后把程序和数据一起输入计算机，计算机对已存入的程序和数据处理后，输出结果。 冯诺依曼计算机补充特点
冯诺依曼计算机结构图 现代计算机结构图 图灵及图灵奖艾伦.麦席森.图灵，英国数学家，他的图灵机模型为计算机的逻辑工作方式奠定了基础。 图灵机将人们使用纸笔进行数学运算的过程进行抽象，由一个虚拟的机器替代人们进行数学运算。 图灵奖：由美国计算机协会（ACM）于1966年设立，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人，它是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项，有“计算机界的诺贝尔奖”之称。 戈登·摩尔及摩尔定律
Ada Lovelace世界上第一位给计算机写程序的是Ada Lovelace。是一位女程序员。 世界上第一台计算机1946年2月，在美国宾西法尼亚大学世界上第一台电子数字计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator电子数值积分和计算机）诞生了（如图所示），它标志着计算机时代的到来。  计算机发展阶段人们根据计算机的性能和使用主要元器件的不同，将计算机的发展划分成四个阶段。  第一代计算机1946-1958年，电子管时代计算机。 主要特点：采用电子管作为计算机的主要逻辑部件体积大，耗电量大，寿命短，成本高。电子管如图所示。 这一时期的典型机器： 国外的：ENIAC 、UNIVAC。 国内的：103、104等。   第二代计算机1959~1964年，晶体管计算机时代。 主要特点： 采用晶体管作为计算机的主要逻辑部件，体积减小，重量减轻，成本下降，能耗降低。晶体管如图所示。 这一时期的典型机器： 国外的：IBM7090等，如图所示： 国内的：441B等。    第三代计算机1965~1970年，集成电路计算机时代。 主要特点： 采用中、小规模集成电路做主要逻辑部件，从而使计算机体积更小，重量更轻，耗电更省，寿命更长，成本更低，运算运算速度有了更大的提高。集成电路如图所示： 这一时期的典型机器： 国外的：IBM-360等。 国内的：709等。  第四代计算机1971年至今，大规模、超大规模集成电路计算机时代。 主要特点： 采用大规模、超大规模集成电路作基本逻辑部件，使计算机体积、重量和成本大幅度的降低，运算速度和可靠性大幅度的提高。大规模集成电路如图所示： 这一时期典型机器： 国外：IBM-370等。 国内：银河等。 计算机的分类巨型计算机(Super Computer)人们通常把最快、最大、最昂贵的计算机称为巨型机（超级计算机）。巨型机一般用在国防和尖端科学领域。 世界上只有少数几个国家能生产巨型机，著名巨型机如：美国的克雷系列(Cray-1,Cray-2，Cray-3、Cray-4等)，我国自行研制的银河-I（每秒运算1亿次以上）、银河-II（每秒运算了10亿次以上）和银河-III（每秒运算100亿次以上）也都是巨型机，如图示。 目前，计算机运算速度最高的是日本NEC的Earth Simulator（地球模拟器），它实测运算速度可达到每秒35万亿次浮点运算，峰值运算速度可达到每秒40万亿次浮点运算。 大型主机(Mainframe)大型主机包括大型机和中型机，价格比较贵，运算速度没有巨型机那样快，一般只有大中型企事业单位才有必要配置和管理它。美国 IBM公司生产的IBM360、IBM370、IBM9000系列，就是国际上有代表性的大型主机。 小型计算机(Minicomputer)小型计算机一般为中小型企事业单位或某一部门所用，例如高等院校的计算机中心都以一台小型机为主机，配以几十台甚至上百台终端机。我国生产的太极系列机都是小型计算机的代表。 小巨型计算机(Minisupers)也称为桌上型超级电脑，其发展非常迅速。例如，美国Convex公司的 C系列机等，就是比较成功的小巨型机。 微型计算机(Micro Computer)微型计算机又称个人计算机（Personal Computer，PC），是第四代计算机时期出现的一个新机种。特点是轻、小、价廉、易用。 工作站(Workstation)工作站是介于个人计算机——PC机和小型计算机之间的一种高档微型机，如图所示。工作站通常配有高档 CPU、高分辨率的大屏幕显示器和大容量的内外存储器，具有较强的数据处理能力和高性能的图形功能。它主要用于图像处理、计算机辅助设计（CAD）等领域。 服务器（Server）服务器是一种在网络环境中为多个用户提供服务的计算机系统，如图所示。从硬件上来说，一台普通的微型机也可以充当服务器，关键是它要安装网络操作系统、网络协议和各种服务软件。根据提供的服务，服务器可以分为文件服务器、数据库服务器、应用服务器和通信服务器等。 嵌入式计算机嵌入式计算机是指作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中的计算机。嵌入式计算机与通用型计算机最大的区别是运行固化的软件，用户很难或不能改变。嵌入式计算机应用最广泛，数量超过微型机。目前广泛用于各种家用电器之中，如电冰箱、自动洗衣机、数字电视机和数码照相机等。 科学计算科学研究和工程技术计算领域是计算机的重要应用领域，也是应用最早、最广泛的领域。计算机的使用，使得很多复杂的科学计算，如军事、航天、气象等学科领域中的许多问题得以解决。人们利用计算机进行各种研究和设计工作，取得比过去用实验方法或粗略估算方法精确得多的结果，从而大大减少研究、试制的时间和人力与费用。科学计算的特点是计算量大和数值变化范围大。 数据处理数据处理又称为信息处理，是用计算机对大量数据进行收集、整理、加工、分析及利用。与科学计算不同，数据处理涉及的数据量大，计算方法却比较简单，大多为逻辑运算，处理结果常以表格形式保存起来。目前，数据处理广泛应用于办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索等领域，小到家政管理，大到国家的计划管理，都属于数据处理的范畴。 过程控制利用计算机实时采集、检测数据并进行处理后，按最佳值迅速地对控制对象进行控制，从而大大提高控制的实时性、准确性及各应用领域的自动化程度。 计算机辅助系统计算机辅助系统包括计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）、计算机辅助制造CAM（Computer Aided Manufacturing）、计算机辅助教学CAI（Computer Assisted Instruction）、计算机辅助教育CBE（Computer Based Education）等。计算机辅助设计是设计人员建立某种模式和程序，使计算机按照人的意图进行分析和计算，作出判断和选择，最后输出满意的设计结果或图纸；计算机辅助教学，即多媒体的教学方式，是将有关课程的教学程序存入计算机中，让学生通过计算机进行学习。近年来，多媒体技术和网络技术的发展推动了CBE的发展，网上教学和远程教学已在许多学校展开。 人工智能人工智能AI（Artificial Intelligence）一般是指计算机模拟人脑进行演绎推理和作出决策的思维过程。人们将一些定理和推理规则存入计算机中，然后设计程序让计算机自动寻找解决问题的方法。 计算机网络计算机网络是利用通讯设备和线路将地理位置不同、功能独立的多台计算机互联起来，按照一定的网络通信协议，实现信息交换、资源共享和分布式处理。计算机网络是当前计算机应用的一个重要领域。 电子商务电子商务是指通过计算机和网络进行商务活动，如电子银行、网上交易等。电子商务具有高效率、低支付、高收益和全球性等优点。 |
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