程序设计基础讲义（一）.doc

导论 本章简要介绍计算机的有关基础知识，包括计算机的发展史与应用、计算机系统的组成、计算机模型与工作原理等。 1计算机技术的发展 1.1.1计算机发展简史 世界公认的第一台通用电子数字计算机是1946年由美国宾夕法尼亚大学莫尔学院的莫奇利和埃克特领导的科研小组建造的，取名为ENIAC（即电子数字积分计算机的英文缩写）。 ENIAC计算速度为5000次／秒，每次至多只能存储20个字长为10位的十进制数。计算程序是通过插件式“外接”线路实现的，尚未采用“程序存储”方式。为了在机器上进行几分钟的数字计算，其准备工作要用几小时甚至1—2天的时间，使用很不方便。 计算机发展的分代史，通常是以计算机所采用的逻辑元件作为划分时代的标准的。迄今为止，计算机的发展已经历四代，正向新一代计算机过渡。 1. 第一代电子计算机（1946～1958年） 其主要特征是采用电子管作为基本逻辑元件。存储器早期采用水银延迟线，后期采用磁鼓或磁芯。由于采用电子管，第一代计算机的体积大、耗电多、价格贵，运行速度低，存储容量小，可靠性差。编程语言使用低级语言，即机器语言或汇编语言，几乎没有什么软件配置，主要用于科学计算。尽管如此，这一代计算机却奠定了计算机的技术基础，如：二进制、自动计算和程序设计等，对以后计算机的发展产生了深远的影响。 2. 第二代电子计算机（1958～1964年） 其主要特征是采用晶体管作为逻辑元件。晶体管与电子管相比，具有体积小、寿命长、开关速度快、省电等优点。内存主要采用磁芯存储器，外存开始使用磁盘。 这个时期，计算机的软件也有很大发展，各种早期的高级语言（FORTRAN、COBOL、ALGOL等）相继问世，因而在程序设计中降低了程序设计的复杂性。由于采用了晶体管，第二代计算机的体积大大减小，运算速度及可靠性等各项性能大为提高。计算机的应用已由科学计算拓展到数据处理、过程控制等领域。 3. 第三代电子计算机（1964~1974年） 其主要特征是采用半导体中小规模集成电路作为逻辑元件，半导体存储器取代了沿用多年的磁芯存储器。这一时期的中、小规模集成电路技术，可将数十个、成百个分离的电子元件集中做在一块硅片上。集成电路体积更小，耗电更省，寿命更长，可靠性更高，这使得第三代计算机的总体性能较之第二代计算机有了大幅度的跃升。计算机系统结构有了很大改进，在商品计算机设计上出现了标准化、通用化、系列化的局面。软件技术也日趋完善，并有了操作系统。此外，计算机的应用进入到许多科学技术领域。 4. 第四代电子计算机（1974年以后） 采用大规模集成电路作为逻辑元件是第四代计算机的主要特征。这个时期是计算机发展最快、技术成果最多、应用空前普及的时期。 自进入第四代计算机以来，计算机的硬件与软件技术都获得了惊人的发展。计算机系统向微型化、巨型化、网络化和智能化的方向发展，计算机的系统软件的功能日趋完善，规模越来越大、应用软件的开发日趋简便。多媒体技术的兴起引起计算机应用领域的革命，人们利用声音、符号、图形、图像即可开发计算机的应用。在网络技术的支持下，信息表达工具（电话、电视、终端）、信息处理工具（计算机）和信息传输工具（有线通讯、无线通讯及卫星通讯）已经趋于一体化，为人类方便地处理信息开辟了更广阔的前景。 1.1.2 计算机的特点及分类 一、计算机的特点 计算机之所以发展如此迅速，有如此广泛的应用，主要是由于有以下几个方面的特点： 1. 运算速度快 2. 计算精度高 3. 存储容量大 4. 具有逻辑判断功能 5. 自动化程度高，通用性强 二、计算机的分类 电子计算机发展到今天，可谓品种繁多，门类齐全，功能各异，争奇斗妍。通常从三个不同的角度对电子计算机分类。 1. 按工作原理分类 根据计算机的工作原理可分为： ? 电子数字计算机(采用数字技术，处理离散量) ? 电子模拟计算机(采用模拟技术，处理连续量) 其中，使用得最多的是电子数字计算机，而电子模拟计算机用得很少。由于当今使用的计算机绝大多数都是电子数字计算机，故将其简称为电子计算机。 2. 按应用分类 根据计算机的用途和适用领域，可分为： ? 通用计算机 ? 专用计算机 通用计算机的用途广泛，功能齐全，可适用于各个领域。专用计算机是为某一特定用途设计的计算机。其中，通用计算机数量最大，应用最广。 3. 按规模分类 根据计算机的规模（主要指硬件性能指标及软件配置）大小，可分为： ? 巨型机 ? 大型机 ? 中型机（在国外也称为主机） ? 小型机 ? 微型机 当今计算机的发展呈现出多极化的趋势，而微型化和巨型化则是其中的两个重要方向。多极化是指巨、大、中、小、微各机种，均在发展，它们在计算机家族中都占有一席之地，拥有各自的应用领域。其中，微型机发展最快，数量最多，应用最普及。 以上是计算机的传统分类法，事实上，随