当前课程知识点:计算机文化基础 > 第2课:揭开计算机的神秘面纱 > 从ENIAC到现代通用计算机 > ENIAC到现代计算机
下面
从技术进步的角度
来认识电子数字计算机
虽然ENIAC
显示了电子元件
在进行初等运算速度上的
优越性
但没有最大限度的实现
电子技术的巨大潜力
ENIAC没有真正的存储器
它的程序是外插的
指令存储在计算机的其他电路中
每次解题之前
必须先写好所需的全部指令
然后手工把相应的电路联通
解题前的这种准备工作
往往要花几个小时
甚至几天时间
而计算本身只需几分钟
计算的高速与程序的手工
存在着很大矛盾
这样就引出了冯诺依曼的贡献
出生匈牙利的冯诺依曼
是20世纪最伟大的科学全才之一
虽然他的主要身份
是普林斯顿的数学教授
但他的博学
让他广泛涉猎各前沿领域
在ENIAC研究时期
冯诺依曼正在参加美国第一颗
原子弹的研制工作
带着原子弹研制过程中的
遇到的大量计算问题
冯诺依曼加入了ENIAC研制小组
他对计算机的许多关键性问题的解决
做出了重要贡献
1945年6月
冯诺依曼发表了一篇
长达101页纸的设计报告
即计算机史上著名的
101页报告
冯诺依曼这些理论的提出
解决了计算机的运算自动化的问题
CPU与外设速度配合问题
并大大简化了计算机的结构
对后来计算机的发展
起了决定性的作用
直至今天
绝大部分的计算机
还是采用冯诺依曼方式工作
图为冯诺依曼
和他的EDVAC计算机
EDVAC计算机也是后来所有计算机的
真正原型和范本
冯诺依曼在报告中明确指出了
计算机应采用二进制
而不是十进制
无论是程序还是数据
都统一采用二进制表示和存储
采用存储程序结构
把要执行的程序
与被处理的数据
都预先放到计算机内部的存储器中
以便控制器和运算器
能够全速自动的运行
使得电子计算机的全部运算
成为真正的自动过程
消除计算过程中的人工干预
为了实现存储程序和程序控制
计算机的结构
应由5部分组成
运算器控制器存储器
输入和输出设备
现代计算机把运算器和控制器
做在一个芯片上
就是CPU
我们从功能的角度
来认识什么是计算机
根据冯诺依曼提出的概念
我们可以把计算机
定义为一个能接受输入
处理数据存储数据
并产生结果的设备
计算机能接受输入
输入设备收集输入信息
数据和指令
并把他们转化为计算机可以处理的形式
计算机可以有多种方法
操作数据
如执行计算画图
我们称这些操作为处理
计算机是在CPU中处理数据的
该结果可以从内存输出
或被存储起来
计算机通常在不止一个地方存储数据
对于正在处理的数据
计算机把它们放在内存中
当数据不需要立即处理时
它们被存储在外存上
比如磁盘或硬盘上
输出是计算机产生的结果
报表文档音乐图形图片等
都是计算机输出的形式
输出设备用来显示
打印或传输计算机的处理结果
图中使用输入设备输入数字2
和7以及指令ADD
被临时存放在内存中
计算机取回数字和指令
然后进行加法运算
结果9被移植存放在内存中
结果9可以从内存输出到打印机
或显示器上
也可以被存储在外存上
我们再换个角度
来看计算机结构
前面突出了五大部件的功能
现在微机的结构
更突出工艺制造实现的思想
微机的硬件
还是由五大部件组成
输入输出设备
通过输入输出接口
与系统相连
各部件通过总线连接
引入输入输出接口
作为缓冲电路机制
用来解决高速的CPU
和低速的外设之间的矛盾
总线是一组公共信息的传输线路
能为多个部件服务
引入总线的目的
是为了克服数据
在计算机各部件之间
直接传送造成的
数据通讯复杂
控制困难的缺点
存储程序的工作原理
决定了一台能够工作的计算机
是由硬件和软件
两大部分组成
硬件通常指的
是计算机系统中
那些看到见摸的着的
物质性的设备
软件指的是计算机系统中
那些程序和数据
硬件是软件存在的前提
运行软件才能体现硬件的价值
这一原理
也决定了人们使用计算机的方式
也有两种
编写程序和运行程序
人们一直致力于
提高程序设计的自动化水平
改进用户的操作界面
提供各种开发工具
环境和平台
其目的都是为了更加方便的使用计算机
可以少编程
甚至不编程来使用计算机
因为计算机编程
毕竟是一件复杂的脑力劳动
但不管用户的开发
与使用界面如何演变
存储程序的原理没有变
它依然是我们理解计算机系统
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