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计算机部件与性能要求解析

时间:2023-06-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:中小规模集成电路成为计算机的主要部件,主存储器也渐渐过渡到半导体存储器,使计算机的体积更小,大大降低了计算机计算时的功耗,由于减少了焊点和接插件,进一步提高了计算机的可靠性。要求计算机的存储容量大,对速度要求不高。过程控制一般都是实时控制,要求计算机的准确性和及时性高。

计算机部件与性能要求解析

1.计算机的诞生

1946年2月,世界上第一台电子计算机ENIAC(埃尼阿克)在美国加州的宾夕法尼亚大学问世,如图1—1—1所示。ENIAC是一个庞然大物,长30.48米,宽1米,体积3000立方英尺,重30吨,占地达170平方米,肚子里装有18800只电子管,1500个继电器,10000多只电容和7000多个电阻,耗电174千瓦,运算速度每秒5000次加法运算或400次乘法运算,相当于手工运算的20万倍。

ENIAC的问世具有划时代的意义,它的诞生标志着人类进入了一个崭新的信息革命时代。

图1—1—1 世界上第一台计算机ENIAC

2.计算机的发展史

计算机发展迅速,按所使用的逻辑元件的不同,计算机经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模和超大规模集成电路共四代。

(1)第一阶段:电子管计算机(1946~1957年)

这一阶段计算机的主要特征是采用电子管元件作基本器件,用光屏管或汞延时电路作存储器,输出主要采用穿孔卡片或纸带,体积大、耗电量大、速度慢、存储容量小、可靠性差、维护困难且价格昂贵。在软件上,通常使用汇编语言来编写应用程序,因此这一时代的计算机主要用于科学计算。

(2)第二阶段:晶体管计算机(1958~1964年)

20世纪50年代中期,晶体管的出现使计算机生产技术得到了根本性的发展,由晶体管代替电子管作为计算机的基础器件,用磁芯或磁鼓作存储器,在整体性能上,比第一代计算机有了很大的提高。同时程序语言也出现了,如Fortran,Cobol,Algo160等计算机高级语言。晶体管计算机被用于科学计算的同时,也开始在数据处理过程控制方面得到应用。

(3)第三阶段:中小规模集成电路计算机(1965~1970年)

20世纪60年代中期,随着半导体工艺的发展,成功制造了集成电路。中小规模集成电路成为计算机的主要部件,主存储器也渐渐过渡到半导体存储器,使计算机的体积更小,大大降低了计算机计算时的功耗,由于减少了焊点和接插件,进一步提高了计算机的可靠性。在软件方面,有了标准化的程序设计语言和人机会话式的Basic语言,其应用领域也进一步扩大。

(4)第四阶段:大规模和超大规模集成电路计算机(1971年至今)

随着大规模集成电路的成功制作并用于计算机硬件生产过程,计算机的体积进一步缩小,性能进一步提高。集成更高的大容量半导体存储器作为内存储器,发展了并行技术和多机系统,出现了精简指令集计算机(RISC),软件系统工程化、理论化,程序设计自动化。微型计算机在社会上的应用范围进一步扩大,几乎所有领域都能看到计算机的“身影”。

3.计算机的类型

计算机可按工作原理、规模或用途等多方面进行划分。

(1)按照工作原理,计算机可分为模拟电子计算机、数字电子计算机、模拟数字混合计算机。(www.xing528.com)

(2)按照计算机的规模,计算机可分为巨型机、大型机、小型机和微型机。

(3)按照其用途,计算机可分为专用机和通用机。

4.计算机的应用领域

计算机的应用范围,可以划分为以下几个方面。

(1)科学计算

指利用计算机完成科学研究和工程技术中所提出的数学问题的计算。一般要求计算机速度快、精度高,存储容量相对大。科学计算是计算机最早的应用方面。

(2)信息处理

信息处理主要是指对各种数据进行收集、存储、加工、分类、排序、检索和发布等一系列工作。信息处理包括办公自动化(OA)、企业管理、情报检索、报刊编排处理等。特点是要处理的原始数据量大,而算术运算较简单,有大量的逻辑运算与判断,结果要求以表格或文件形式存储、输出。要求计算机的存储容量大,对速度要求不高。信息处理是计算机最广泛的应用领域。

(3)过程控制

过程控制是指利用计算机及时采集监测数据,按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制,如数控机床和生产流水线的控制等。过程控制一般都是实时控制,要求计算机的准确性和及时性高。

(4)计算机辅助系统

计算机辅助系统是以计算机为工具,配备专用软件辅助人们完成特定任务的系统的总称。有计算机辅助教学(CAI)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)、计算机集成制造(CIMS)等系统。

(5)多媒体技术

把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来,利用计算机、通信广播电视技术,使它们建立起逻辑联系,并能进行加工处理(包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等)的技术。目前多媒体计算机技术的应用领域正在不断拓宽,除了知识学习、电子图书、商业及家庭应用外,在远程医疗视频会议中都得到了极大的推广。

(6)计算机通信

计算机通信是计算机技术与通信技术结合的产物,计算机网络技术的发展将处在不同地域的计算机用通信线路连接起来,配以相应的软件,达到资源共享的目的。

(7)人工智能

人工智能是计算机科学的一个分支,它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能学科包括知识工程、机器学习、模式识别自然语言处理、智能机器人和神经计算等多方面的研究。

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