计算机的发展历史

严格来讲计算机从诞生到现在经历了很多阶段&＃xff0c;已经发展成为一种自动地、高速地、精确地进行信息处理的电子设备&＃xff0c;也是20世纪的重大发明之一。

计算机的发展包括了硬件和软件的发展&＃xff0c;硬件的发展为计算机提供了更快的处理速度&＃xff0c;而软件的发展为用户提供了更好的体验。两者相辅相成&＃xff0c;密不可分。

• 第一阶段&＃xff1a; 60年代中期以前&＃xff0c;是计算机系统发展的早期时代。在这个时期通用硬件已经相当普遍&＃xff0c;软件却是为每个具体应用而专门编写的&＃xff0c;大多数人认为软件开发是无需预先计划的事情。这时的软件实际上就是规模较小的程序&＃xff0c;程序的编写者和使用者往往是同一个(或同一组)人&＃xff1b;
• 第二阶段&＃xff1a;从60年代中期到70年代中期&＃xff0c;是计算机系统发展的第二代。在这10年中计算机技术有了很大进步。多道程序、多用户系统引入了人机交互的新概念&＃xff0c;开创了计算机应用的新境界&＃xff0c;使硬件和软件的配合上了一个新的层次&＃xff1b;
• 第三阶段&＃xff1a;计算机系统发展的第三代从20世纪70年代中期开始&＃xff0c;并且跨越了整整10年。在这10年中计算机技术又有了很大进步。分布式系统极大地增加亍计算机系统的复杂性&＃xff0c;局域网、广域网、宽带数字通信以及对“即时”数据访问需求的增加&＃xff0c;都对软件开发者提出了更高的要求&＃xff1b;
• 第四阶段&＃xff1a;在计算机系统发展的第四代已经不再看重单台计算机和程序&＃xff0c;人们感受到的是硬件和软件的综合效果。由复杂操作系统控制的强大的桌面机及局域网和广域网&＃xff0c;与先进的应用软件相配合&＃xff0c;已经成为当前的主流。计算机体系结构已迅速地从集中的主机环境转变成分布的客户机/服务器。

冯·诺依曼计算机模型

虽然计算机的发展迅速&＃xff0c;但整体设计上还是符合冯·诺依曼的组织结构&＃xff0c;那么什么是冯·诺依曼计算机模型。

根据冯·诺依曼体系结构构成的计算机&＃xff0c;必须具有如下功能&＃xff0c;先从内存中取出第一条指令&＃xff0c;通过控制器的译码&＃xff0c;按指令的要求&＃xff0c;从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作&＃xff0c;然后再按地址把结果送到内存中去。接下来再取出第二条指令&＃xff0c;在控制器的指挥下完成规定操作。我们来一张图更直观的解释&＃xff1a;

从图中可以看出冯·诺依曼体系结构计算机由五大部分组成&＃xff1a;

1. 控制器&＃xff1a;

是整个计算机的中枢神经&＃xff0c;其功能是对程序规定的控制信息进行解释&＃xff0c;根据其要求进行控制&＃xff0c;调度程序、数据、地址、协调计算机各部分工作及内存与外设的访问等。

2. 运算器&＃xff1a;

运算器是计算机中对信息进行加工、运算的部件&＃xff0c;它的速度决定了计算机的运算速度。运算器的功能是对二进制编码进行算术运算(加、减、乘、除)和逻辑运算(与、或、非、比较、移位)。通常情况下是把运算器和控制器合在一起&＃xff0c;做在一块半导体集成电路中&＃xff0c;称为中央处理器&＃xff0c;简称CPU。

3. 存储器&＃xff1a;

其功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息&＃xff0c;并在需要时提供这些信息。

4. 输入设备&＃xff1a;

输入设备和输出设备统称为外部设备&＃xff0c;简称外设。输入设备的作用是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。常见的输入设备有键盘、鼠标、触摸屏等。

5. 输出设备&＃xff1a;

输出设备与输入设备同样是计算机的重要组成部分&＃xff0c;它把计算机的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出出来。微机常用的输出设备有显示终端LCD、音响等。

哈佛计算机模型

哈佛结构就是将程序的逻辑代码和变量分开存放的一种结构&＃xff0c;而他们存放的位置可以是形同的也可以是不同的&＃xff0c;总是只要是分成两个部分单独访问的结构都可以叫哈佛结构。(例如&＃xff1a;51的程序的逻辑代码段放在ROM中&＃xff0c;而变量部分则放在ROM中&＃xff1b;而ARM的逻辑代码和变量都是存放在RAM(内存)中的&＃xff0c;但是&＃xff0c;它在内存中划分了两部分的空间&＃xff0c;其中一部分放逻辑代码&＃xff0c;另一部分方变量。之间不会相互干扰)哈佛结构的优点就是逻辑代码和变量单独存放&＃xff0c;使之不会相互干扰&＃xff0c;进而当程序出BUG的时候&＃xff0c;最多只会修改变量的值&＃xff0c;而不会修改程序的执行顺序(逻辑关系)。因此&＃xff0c;这种结构大量应用在嵌入式编程当中。

计算机系统的构成

计算机是一个系统的集合&＃xff0c;由硬件和软件两部分构成&＃xff0c;只有硬件的计算机只能算裸机&＃xff0c;硬件是筋骨&＃xff0c;软件是灵魂。计算机的构成可以概括如下&＃xff1a;

硬件包括CPU&＃xff0c;存储器&＃xff0c;各种外设等&＃xff0c;我们先来解释下CPU是什么&＃xff1f;

CPU是一块超大规模的集成电路&＃xff0c;是一台计算机的运算核心和控制核心。它的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。主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。

软件包括系统软件和应用软件&＃xff0c;系统软件是指控制和协调计算机及外部设备,支持应用软件开发和运行的系统&＃xff0c;是无需用户干预的各种程序的集合&＃xff0c;主要功能是调度&＃xff0c;监控和维护计算机系统&＃xff0c;即操作系统&＃xff0c;比如 Linux, Android 等。

应用软件是和系统软件相对应的&＃xff0c;一般指用于实现某种用途或特定行业需求的软件&＃xff0c;也就是我们常说的APP。