2019一级结构工程师《计算机应用基础》知识点：计算机系统

　　计算机系统

　　1 .计算机的发展

　　自 1946 年 2 月美国宾夕法尼亚大学诞生世界上第一台电子数字积分计算机 ENIAC 以来，计算机的发展随着其主要部件的演变经历了如下几代历程：

　　( l )第一代计算机(1946～1956 年)，其主要基本特征是其主要部件为电子管;

　　( 2 )第二代计算机(1956～1962 年)，其主要特征是其主要部件为晶体管;

　　( 3 )第三代计算机(1962～1970 年)，其主要特征是其主要部件为中、小规模集成电路;

　　( 4 )第四代计算机(1971 年～至今)，其主要特征是其主要部件为大规模、超大规模集成电路。如 1971 年英特尔公司( Intel )推出了第一代微处理器芯片 Inte14004 。

　　未来的计算机发展趋势是：高性能、人性化、网络化、多媒体、多极化和智能化。

　　2 .计算机的分类

　　计算机的分类方法有多种，具体为：

　　( 1 )按计算机所处理的量值不同，可分为模拟计算机和数字计算机。

　　( 2 )按数字计算机用途，可分为专用计算机和通用计算机。

　　( 3 )按计算机内部逻辑结构，可分为复杂指令系统计算机和精简指令系统计算机。

　　( 4 )按计算机的字长不同，可分为 8 位机、 16 位机、 32 位机和 64 位机。随着计算机技术的不断发展，计算机分类方法也会发生变化。

　　3 .计算机系统组成及其特点

　　一个完整的计算机系统是由计算机硬件系统和软件系统组合而成的，如图 7-4-1 所示。计算机系统的特点是：具有计算、判断、存储、快速操作能力，精确计算能力，通用性好，通俗易用和联网功能。

　　4 .计算机硬件系统组成。

　　按照冯·诺依曼结构原理，计算机至少应由运算器、控制器、存储器、输人设备和输出设备五部分组成。

　　通常将运算器和控制器统称为中央处理器，简称 CPU 。由中央处理器和内存储器构成主机。 CPU 是分析指令和执行指令的部件，是计算机的核心，它主要由运算器、控制器和通用寄存器组成。

　　存储器，其主要功能是存放程序和数据，可分为内存储器(主存)和外存储器(辅助)。目前内存储器多数是半导体存储器，外存储器通常是磁盘、磁带、光盘等。

　　( 1 )总线

　　在计算机中，各部件之间传递的信息可分为：地址信息、数据信息(包括指令)和控制信息三种类型。

　　总线是计算机内部传输各种信息的通道，是一组公共信息传输线路，并能为多个部件服务，可分时地发送和接收各部件的信息。根据总线传送信息的类别，总线可分为数据总线、地址总线和控制总线。

　　总线工作方式通常是由发送信息的部件分时地将信息发往总线，再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的部件。对于由哪个部件接收信息，则由输人脉冲控制决定。总线的数据通路宽度是指能够一次并行传送的数据位数。

　　( 2 )数模/模数转换设备

　　计算机硬件系统中的新成员包括辅助存储器和数模/模数转换设备。其中，数模/模数转换设备，其功能是在实时控制系统或过程控制系统中，将模拟量变换为相应的数字量，输人计算机;或将计算机中数字量变换为相应的模拟量，输出到被测试对象。

　　5 .计算机软件系统

　　组成根据软件的功能和特点，一般将计算机软件分为两大类：系统软件和应用软件。按照应用和虚拟机的观点，计算机软件又可分为三大类：系统软件、支撑软件和应用软件。

　　没有软件支持的计算机称之为“裸机”。

　　( 1 )系统软件一般地，系统软件包括操作系统、语言处理程序、诊断程序等。操作系统是计算机硬件和各种用户程序之间的接口程序，位于各种软件的最底层。操作系统的特征是：并发性、共享性、随机性。操作系统有两个主要功能：资源管理和提供友好的界面。操作系统的分类，具体为：

　　① 按系统功能分：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统;

　　② 按计算机配置分：单机配置(又分为大、小、微型和多媒体操作系统)、多机配置(又分为网络、分布式操作系统) ;

　　③ 按用户数目分：单用户操作系统(如 MS DOS 、 Windows2000 、 XP )、多用户操作系统(如 UNIX ) ;

　　④ 按任务数量分：单任务操作系统、多任务操作系统。

　　批处理操作系统的特点是：批处理、多道程序操作系统。

　　分时操作系统的特点是：同时性、交互性、独占性。

　　实时操作系统的特点是：及时性，即及时接收来自现场的数据，及时对其进行分析处理，及时作出相应的响应。实时操作系统通常包括实时控制系统和实时处理系统。

　　分布式操作系统的特征是：统一性、共享性、透明性和自治性。它与网络操作系统相比，具有更短的响应时间，高容量和高可靠性。两者的主要区别在于资源管理、通信和系统结构。网络操作系统，如 Windows NT 、 Windows 2000 。对网络操作系统的要求是保证信息传输的准确性、安全性和保密性。

　　( 2 )支撑软件与应用软件目前，支撑软件主要包括：各种接口软件、工具软件和数据库。其中，常见的数据库系统有： Microsoft Access 、 Foxpro 、 Oracle 、 SQL Server 。应用软件，如文字处理软件、表格处理软件、辅助设计软件、实时控制软件(像 FIX 、 InTouch , Lookout )等。

　　6 .计算机程序设计语言

　　计算机程序设计语言的发展历程为： ① 第一代语言 ― 机器语言; ② 第二代语言 ― 汇编语言; ③ 第三代语言 ― 高级语言、算法语言; ④ 第四代语言 ― 面向问题的语言，如 SQL的数据库查询语言， ⑤ 第五代语言 ― 智能性语言，如 PROLOG 语言。

　　( 1 )汇编程序与编译程序

　　汇编程序是指把由汇编语言编写的源程序，翻译成目标程序(即计算机可执行程序)的软件。

　　编译程序是指把由高级语言编写的源程序，翻译成计算机可执行程序的软件。

　　计算机能执行高级语言编写的程序，实际上是先将用高级语言编写的程序(称为源程序)，用解释或编译的方法，变为计算机可执行程序(或称为机器语言程序)，再由计算机执行这个机器语言程序。所以，一个计算机程序的执行过程可分为编程、编译、连接和运行四个过程。

　　上述解释或编译的方法，可用编译程序和解释程序，两者的本质区别是：在翻译的过程中，编译程序是在整体理解源程序的基础上进行翻译的，而解释程序对源程序采取的是根据程序语句执行的，顺利进行逐条语句翻译的方法。

　　其次，编译程序有保存的目标程序，而解释程序无保存的目标程序;

　　第三，编译代码比解释代码运行的速度要快。

　　使用编译程序的高级语言有 FORTRAN 、COBOL 、 PASCAL 、 C++、 VisualC++等。使用解释程序的高级语言有 BASIC 。

　　( 2 )常用的程序设计语言 FORTRAN 语言，主要用于科学计算，广泛用于数学、科学和工程计算。

　　BASIC 语言，主要为初学者设计的小型高级语言; Visual BASIC ( VB )是 Windows 下的可视化编程语言环境，支持面向对象的程序设计。

　　C 语言，适用于系统软件和大量应用软件。 C 语言是结构化、模块化的语言，是面向过程的。 C ++语言，是增加了面向对象的程序设计的“类” ( Class )的机制，其功能比 C 语言更强大。 PASCAL 语言，适用于教学，用于帮助学生学习计算机编程。 LISP 语言，人工智能程序，主要用于构建人工智能程序。

　　Java语言，是完全面向对象的语言，是因特网应用的主要开发语言之一，并且它的运行与操作系统平台无关。