電腦硬件組成及介紹

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1、電腦的發(fā)展及趨勢(shì)?計(jì)算機(jī)最早是作為一種先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算工具而產(chǎn)生的。計(jì)算工具的發(fā)展，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史，而且總是與人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)、文化的發(fā)展密切聯(lián)系。人類(lèi)最原始的計(jì)數(shù)方法是利用自身附屬物（如手指）或身邊的石塊、貝殼等進(jìn)行的。后來(lái)，許多民族都曾用人工制成的小棒來(lái)計(jì)數(shù)，我國(guó)稱(chēng)之為“算籌”。早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)就有算籌。大約在漢代，出現(xiàn)了“珠算”。算盤(pán)的定型，大約是在宋代（公元10世紀(jì)）完成的?？梢哉f(shuō)，算盤(pán)是最早產(chǎn)生的計(jì)算工具。到了公元17世紀(jì)，英國(guó)人奧托里利用對(duì)數(shù)原理研制成了計(jì)算尺。計(jì)算尺是一種模擬計(jì)算工具。隨著工業(yè)革命的興起，計(jì)算工具也開(kāi)始采用

2、機(jī)械化技術(shù)。1642年，法國(guó)哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家帕斯卡發(fā)明了世界上第一臺(tái)加減法計(jì)算機(jī)。它是利用齒輪傳動(dòng)原理制成的機(jī)械式計(jì)算機(jī)，通過(guò)手搖方式操作運(yùn)算。他稱(chēng)“這種算術(shù)機(jī)器所進(jìn)行的工作，比動(dòng)物的行為更接近人類(lèi)的思維”。這一思想對(duì)以后計(jì)算機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響。1671年，著名的德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲制成了第一臺(tái)能夠進(jìn)行加、減、乘、除四則運(yùn)算的機(jī)械式計(jì)算機(jī)。最后，機(jī)械式計(jì)算機(jī)發(fā)展成為不久前還能見(jiàn)到的手搖或電動(dòng)的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。1833年，英國(guó)科學(xué)家巴貝奇提出了制造自動(dòng)比計(jì)算機(jī)的設(shè)想。他所設(shè)計(jì)的分析機(jī)，引出了程序控制的概念。盡管由于當(dāng)時(shí)技術(shù)上和工藝上的局限性，這種機(jī)

3、器未能完成制造，但它的設(shè)計(jì)思想，可以說(shuō)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的雛型。20世紀(jì)初期。隨著機(jī)電工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些具有控制功能的電器元件，并逐漸為計(jì)算工具所采用。1925年，美國(guó)麻省理工學(xué)院由布什領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組制造了第一臺(tái)機(jī)械模擬式計(jì)算機(jī)。1942年，又制成了采用繼電器、速度更快的模擬式計(jì)算機(jī)。1944年，艾肯在美國(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司（IBM）的贊助下領(lǐng)導(dǎo)研制成功了世界上第一臺(tái)數(shù)字式自動(dòng)計(jì)算機(jī)Mark?I，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年巴貝奇的設(shè)想。這臺(tái)機(jī)器使用了3000多個(gè)繼電器，故有繼電器計(jì)算機(jī)之稱(chēng)。20世紀(jì)以來(lái)，產(chǎn)生了電子技術(shù).并取得了迅速的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)期間、出于

4、軍事上的迫切需要，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的莫奇萊和艾克特在美國(guó)陸軍部的贊助下，于1946年研制成功了一臺(tái)電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)ENIAC）、它是世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。ENIAC是一個(gè)龐然大物，它使用了18000多只電子管，1500個(gè)繼電器，功率140千瓦，重量30噸，占地約170平方米，運(yùn)算速度達(dá)到每秒5000次。ENIAC雖然有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器.然而由指令組成的程序則由控制盤(pán)上的布線(xiàn)或穿孔卡片的方式存儲(chǔ)。運(yùn)算之前，要按照程序用手工把相應(yīng)的電路接通或由讀卡機(jī)讀卡以執(zhí)行各個(gè)批發(fā)令，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，無(wú)法發(fā)揮它的運(yùn)算速度。這一問(wèn)題引起了在美國(guó)工

5、作的匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼的注意，他與賓夕法尼亞大學(xué)摩爾電機(jī)系小組合作發(fā)展了“存儲(chǔ)程序”的概念，提出了“馮·諾依曼原理”，確立了計(jì)算機(jī)由輸入器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器、輸出器等五個(gè)基本部件組成的結(jié)構(gòu)，而且將指令也和數(shù)據(jù)一樣地進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。依照此原則制成的第一臺(tái)存儲(chǔ)程序、順序控制的計(jì)算機(jī)EKSAC，于1949年在英國(guó)的劍橋大學(xué)投入使用。直到今天，我們使用的計(jì)算機(jī)仍遵循此原理，一般稱(chēng)作馮·諾依曼計(jì)算機(jī)。在電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的過(guò)程中，英國(guó)科學(xué)家圖靈在計(jì)算機(jī)理論方面，做了許多開(kāi)創(chuàng)性的工作。隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，計(jì)算機(jī)的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不限于數(shù)值計(jì)算，“計(jì)算”

6、的概念也有了很大的擴(kuò)展。目前的電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到可以處理多種類(lèi)型的信息，并可以進(jìn)行近、遠(yuǎn)距離的傳輸?？傊?，我們今天所說(shuō)的計(jì)算機(jī)，是指具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算及記憶功能的自動(dòng)化的高速數(shù)據(jù)處理裝置及其相連的記憶裝置和通信裝置。微處理器?微處理就是中央處理單元，即CPU（CentralProcessingUnit），是微機(jī)硬件系統(tǒng)的核心部件。CPU由運(yùn)算器、控制器和一些寄存器組成，并采用超大規(guī)模集成電路工藝將它們集成在一塊芯片（Chip）上，又稱(chēng)為微處理器。每一種微處理器都有自己的指令系統(tǒng)，從而決定了使用該種微處理器芯片的微型計(jì)算機(jī)的基本功能。下面分

7、別介紹一下組成CPU的運(yùn)算器、控制器和一些寄存器。?運(yùn)算器?運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元ALU、累加器和其他一些寄存器組成。它的功能是在控制器的指揮下，進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的加工和處理。?控制器?控制器由指令寄存器、譯碼器、程序計(jì)數(shù)器和操作控制器組成。它的功能是指揮計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件協(xié)調(diào)一致地自動(dòng)運(yùn)行。控制器不斷地從存儲(chǔ)器中取出指令，分析各個(gè)指令的類(lèi)型并進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生一系列的控制信號(hào)，指揮各部件的操作，保證按計(jì)算機(jī)程序的編排進(jìn)行工作。?寄存器?寄存器是CPU內(nèi)部的臨時(shí)存儲(chǔ)單元。一個(gè)CPU內(nèi)部可以有幾個(gè)乃至十個(gè)內(nèi)部寄存器。在運(yùn)算器中的寄存

8、器用于暫存參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。在控制器中的寄存器有用于保持程序運(yùn)行狀態(tài)的狀態(tài)寄存器、用于存儲(chǔ)當(dāng)前指令的指令寄存器和用于存儲(chǔ)下一條指令的地址的程序