2015年计算机四级考试网络工程师考点：计算机的发展

　　自从1946年2月现代电子计算机的鼻祖ENIAC(electronic numerical integrator and computer)在美国宾夕法尼亚大学问世以后，短短50年里，计算机技术经历了巨大的变革。

　　学术界经常使用器件(硬件)划分计算机的发展史，如第一代电子管计算机(1947～1957)，第二代晶体管计算机(1958～1964)，第三代集成电路计算机(1964～1972)，第四代大规模集成电路计算机(1972～)，目前提出了所谓的第五代(或新一代)计算机。

　　从1946年到50年代后期(1946～1957)为电子管计算机时期。计算机的元器件主要由电子管(vacuum tube)组成。其特点是体积庞大、功耗高、运算速度较低。如ENIAC占地170m 2 ，重达30t，功耗为140kW，有18000多个电子管，每秒钟能进行5000次加法计算。这一阶段，计算机主要用于军事、国防等尖端技术领域。除了ENIAC以外，1945年左右，冯?诺依曼等人在研制EDVAC(electronic discrete variable computer)时，提出了存储程序(stored-program)概念，奠定了以后计算机发展的基石。IBM公司1954年12月推出的IBM650是第一代计算机的代表。从20世纪50年代后期到60年代中期(1958～1964)为晶体管计算机时期。自从1947年晶体管(transistor)在贝尔实验室诞生后，引发了一场影响深远的电子革命。体积小、功耗低、价格便宜的晶体管取代了电子管，不仅提高了计算机的性能，也使计算机在科研、商业等领域内广泛地被应用。第二代计算机不仅采用了晶体管器件，而且存储器改用速度更快的磁芯存储器;与此同时高级编程语言和系统软件的出现，也大大提高了计算机的性能和拓宽了其应用领域。这一时期计算机的代表主要有DEC公司1957年推出的PDP-I、IBM公司于1962年推出的7094以及CDC公司1964年研制成功的CDC6600。1969年CDC公司研制的DCD7600平均速度达到每秒千万次浮点运算。

　　从20世纪60年代中期到70年代初期(1965～1972)为集成电路计算机时代。第一代和第二代计算机均采用分离器件(discrete component)组成。集成电路(integrated circuit)的出现，宣告了第三代计算机的来临。由于采用了集成电路，使得计算机的制造成本迅速下降;同时因为逻辑和存储器件集成化的封装，大大提高了运行速度，功耗也随之下降;集成电路的使用，使得计算机内各部分的互联更加简单和可靠，计算机的体积也进一步缩小。这一时期的代表为IBM的system/360和DEC的PDP-8。

　　三、计算机硬件结构

　　实际应用的计算机系统是由计算机硬件系统、软件系统以及通信网络系统组成的一个整体系统。计算机硬件系统是指构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电路(电子元件)、机械等物理部件组成，它们都是看得见摸得着的，故通常称为“硬件”。计算机硬件结构也可以称为冯?诺伊曼结构，它由五大部件组成:主机部分由运算器、控制器、存储器组成，外设部分由输入设备和输出设备组成，其中核心部分部件是运算器。

　　计算机硬件之间的连接线路分为网状结构与总线结构，这里主要介绍总线(BUS)结构。总线结构有如下几种形式:

　　1.以CPU为中心的双总线结构

　　所谓总线实际上是一组并行的导线，导线的数目和计算机字长相同，数据和指令通过总线传送。

　　2.以存储器为中心的双总线结构

　　3.单总线结构

　　主要部件功能:

　　1.运算器

　　运算器是完成二进制编码的算术或逻辑运算的部件。运算器由累加器(用符号L A )、通用寄存器(用符号L B )和算术逻辑单元(用符号ALU)组成，核心是算术逻辑单元。

　　2.存储器

　　在计算机中的存储器包括内存储器(又叫主存储器或随机存储器，简称内存或主存)、外存储器、只读存储器和高速缓冲存储器以及寄存器等。随机存储器是按地址存取数据的，若地址总线共有20条地址线(A 0 ～A 19 )，即有20个二进制位，可形成2 20 =1048576个地址(1兆地址)。

　　3.控制器

　　控制器由三大部件组成，它们是指令部件、时序部件和操作控制部件。

　　(1)指令部件

　　指令部件包括程序计数器PC，指令寄存器IR和指令译码器ID。

　　(2)时序部件

　　时序部件产生定时节拍，一般由时钟信号源、节拍发生器及微操作电路组成。

　　2.数据库管理系统

　　数据库管理系统既可以认为是一个系统软件也可以认为是一个通用的应用软件。目前有三种类型的数据库管理系统，故可存放三种模型的数据，这三种数据库管理系统分别为层次数据库、网状数据库和关系数据库。

　　3.计算机网络软件

　　计算机网络系统是通过通信线路连接的硬件、软件与数据集合的一个计算机系统。从硬件来说，除计算机作为网络的结点以外，还有如服务器(也可用一台计算机)，网络适配器，终端控制器以及网络连接器等硬件设备;从软件来说，有网络操作系统，网络通信及协议软件，网络数据库管理系统等。

　　4.高级语言及语言处理器

　　用户用高级语言编写的程序称源程序，源程序不能由计算机直接执行，必须翻译成机器能执行的语言———机器语言，这种翻译是由机器自动翻译的，“译员”称编译程序或编译器，当源程序输入计算机后，调用编译程序编译成机器语言(称目标程序)，然后执行。还有一种语言处理程序叫解释程序，输入一条语句，翻译一条。现在已出现了第4代语言(4GL)和计算机辅助软件工具CASE。

　　5.常用的通用软件

　　在数据处理、事务处理、报表处理中有许多通用软件，如字处理软件WPS、WORD，报表处理软件LOTUS1-2-3等。

　　五、计算机数据表示

　　1.二进位计数制

　　引入二进制数字系统的计算机结构和性能具有如下的优点:

　　(1)技术实现容易。

　　(2)二进制运算规则简单。

　　(3)计算机中二进制数的0、1数码与逻辑代数变量值0与1吻合，所以二进制同时可以使计算机方便地进行逻辑运算。

　　(4)二进制数和十进制数之间的关系亦不复杂。

　　2.进位计数制相互转换

　　十进制数转换成二进制数:

　　十进制数据转换为二进制数时，因整数部分与小数部分转换算法不同，需要分别进行。