计算机系统

由计算机硬件系统和计算机软件系统组成的综合体

冯·诺伊曼计算机

定义

以“存储程序”的概念为基础的各类计算机通称为冯·诺伊曼机

特点

• 计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成
• 指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访
• 指令和数据均用二进制数表示
• 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置
• 指令在存储器内按顺序存放。通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序
• 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成

计算机的工作步骤

计算机的发展

硬件技术

第一代计算机（1946—1957）——电子管时代 主要特点：电子管作为开关器件；使用机器语言；可以存储信息；输入/输出很慢

第二代计算机（1958—1964）——晶体管时代 主要特点：晶体管（小体积、低耗电、载流子高速运行）代替电子管；采用磁心存储器；汇编语言取代机器语言

第三代计算机（1965—1971）——中小规模集成电路时代 主要特点：中小规模的集成电路代替晶体管；操作系统问世

第四代计算机（1972—至今）——超大规模集成电路时代 主要特点：采用集成程度很高的电路；微处理器问世

从第一代到第四代，计算机的体系结构都相同。由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备组成，称为冯•诺伊曼系统

第五代计算机——智能计算机 主要特点：具备人工智能，像人一样思维；运算速度极快；软件系统能够处理知识信 重要代表：神经网络计算机

第六代计算机——生物计算机与量子计算机 主要特点：未来计算机发展的方向和趋势

开关器件：电子管——>晶体管——>中小规模的集成电路——>集成程度很高的电路

程序设计语言：机器语言——>汇编语言

软件技术

计算机分类

按指令和数据流分类：单指令流单数据流（SISD）【即传统的冯·诺伊曼体系结构】，单指令流多数据流（SIMD）【包括阵列处理器和向量处理器系统】，多指令流单数据流（MISD）【该类计算机实际不存在】，多指令流多数据流（MIMD）【包括多处理器和多计算机系统】