计算机简介

   计算机发明者约翰·冯·诺依曼。

   计算机是现代一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行数值计算,又可以进行逻辑计算,还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。

   计算机由硬件系统和软件系统所组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类。

	类型	时间	典型计算机	特点
第一代	电子管计算机	1946-1958	ENIAC	体积大、功耗高、可靠性差、速度慢、价格昂贵等。
第二代	晶体管计算机	1958-1964	TRADIC	体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高等。
第三代	中小规模集成电路计算机	1964-1970	IBM S/370	速度更快，可靠性有了显著提高,产品走向了通用化、系列化和标准化等。
第四代	大规模和超大规模集成电路计算机	1970-2015	Altair 8800	体积小,价格便宜,使用方便等
第五代	人工智能AI	2016年至今		具有推理、联想、判断、决策、学习等功能

   冯·诺依曼体系结构

   冯·诺依曼体于1946年提出存储程序原理。

   特点：

   1、计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。

   2、把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式储存。

   冯·诺伊曼体系结构的五大组成部分：

   存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备

   功能：

   1、把需要的程序和数据送至计算机中。

   2、必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

   3、能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

   4、能够按照要求将处理结果输出给用户。

   为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件，

   包括：

   输入数据和程序的输入设备；

   记忆程序和数据的存储器；

   完成数据加工处理的运算器；

   控制程序执行的控制器；

   输出处理结果的输出设备。

                          

   

   运算器(Datapath)：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器包括寄存器、执行部件和控制电路3个部分，基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）。

   控制器(Control)：按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器、时序产生器和操作控制器(OC)组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。

   存储器(Memory)：是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备，主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。

   各存储器的功能如下：

存储器	功能	寻址方式	断电电后	特别说明
随机存取存储器（RAM）	读、写	随机寻址	数据丢失
只读存储器（ROM）	读	随机寻址	数据不丢失	工作前写入数据
闪存（Flash Memory）	读、写	随机寻址	数据不丢失
先进先出存储器（FIFO）	读、写	顺序寻址	数据丢失
先进后出存储器（FILO）	读、写	顺序寻址	数据丢失

   输入设备(Input system)：向计算机输入数据和信息的设备。

   输出设备(Output system)：是把计算或处理的结果或中间结果以人能识别的各种形式,如数字、符号、字母等表示出来,因此输入输出设备起了人与机器之间进行联系的作用。

   CPU：中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。

   CPU的主要功能：

    1、处理指令：指控制程序中指令的执行顺序。必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机系统工作的正确性。

    2、执行操作：一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一系列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能，产生相应的操作控制信号，发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。

    3、控制时间：时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中，在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。

    4、处理数据：即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，并执行指令。

   中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

   CPU的物理结构：包括运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。

   CPU = 控制器 + 运算器

   主板 = I/O总线，输入输出系统

   存储器 = 内存 + 硬盘

   I/O设备：键盘，鼠标，扫描仪，显示器等等

硬件	设备
运算器	浮点运算器、点协处理器、CPU中的浮点运算器
控制器	组合逻辑控制器、微程序控制器
存储器	按存储介质分：半导体存储器、磁表面存储 按存储方式分：器随机存储器、顺序存储器 按读写功能分：只读存储器(ROM)、随机读写存储器(RAM) 按信息保存性分：非永久记忆的存储器(断电后信息立刻消失的存储器)、永久记忆性存储器(断电后仍能保存信息的存储器) 按用途分：主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等
输入设备	字符输入设备：键盘 光学阅读设备：光学标记阅读机，光学字符阅读机 图形输入设备：鼠标器、操纵杆、光笔 图像输入设备：摄像机、扫描仪、传真机 模拟输入设备：语言模数转换识别系统
输出设备	显示屏、打印机、凿孔输出设备、绘图机、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等
既是输入设备又是输出设备	磁盘驱动器：软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等 (读出数据就是输入，写入数据就是输出) 调制解调器：收到数据就是输入，上传数据就是输出。 内存储器：RAM(随机存储器)、ROM(只读存储器)    [注：内存条是RAM，ROM指的是主板上的存储BIOS的芯片] 外存储器：软盘、硬盘、光盘、U盘、移动硬盘等