计算系统:
计算系统(computing system): 通过交互解决问题的计算机硬件、软件和数据。
计算机硬件(computing hardware): 计算机系统的物理元件。
计算机软件(computing software): 提供计算机执行的指令的程序。
计算系统的分层:
从外到里分为:通信-->应用程序-->操作系统-->程序设计-->硬件-->信息
这里的分层是一种抽象,是一种心理模型,是一种思考事情的方式,删除或隐藏了复杂的细节。
计算的历史:
计算机硬件的历史:
早期历史:英国的Stonehenge石群
16世纪的算盘
17世纪中叶,法国数学家Blaise Pascal的齿轮驱动机械机器,进行整数的加法和减法运算。
18世纪晚期,Joseph Jacquard发明Jacquard织布机
19世纪,查尔斯巴贝奇的分析机,第一个程序员Ada(英国诗人Lord Byron的女儿)
19世纪晚期和20世纪初,计算系统迅速发展
William Burroughs制造并销售机械加法ji4
Herman Hollerith博士(IBM创始人)发明了第一台机电式制表机
1936年,英国数学家阿兰图灵发明了一种抽象数学模型图灵机,为计算理论的主要领域奠定了基础。
第二次世界大战时期,Mark I 和ENIAC(冯诺依曼是顾问)
1950年,冯诺依曼完成EDVAC机器建造
1951年,第一台商业计算机UNIVAC I(人口普查,也是第一台用于总统大选结果的计算机)
其他详情参见下表:
计算硬件的历史基于他们所采用的技术被划分为四个时代:
第一代(1951~1959):
第一代商用计算机使用 真空管 存储信息。
特点:发热,不是非常可靠,需要空间,需要时常维修,还需要重型空气调节装置。
主存储器:磁鼓
外围设备:
输入设备:读卡机(一代结束,出现 磁带驱动器 比读卡机快,属于顺序存储设备
输出设备:穿孔卡片或者是行式打印机
辅助存储设备:磁带
第二代(1959~1965):
第二代商用计算机使用 晶体管 存储信息(晶体管和其他计算机元件都被手工集成在印刷电路板上)
特点: 相对于上一代的真空管,更小,更快,寿命长,便宜
出现 即时存取存储器
出现 磁盘(新的辅助存储设备,比磁带快)
存储器: 磁芯(磁芯由电线排成一列,构成存储单元,存储单元组合在一起构成了存储单位)
第三代(1965~1971):
第三代商用计算机使用 集成电路(IC,一种具有晶体管和其他元件记忆他们的连线的硅片)
特点:比印刷电路要快,而且便宜和可靠。
出现 摩尔定律
出现 晶体管用于存储器构造中(辅助存储设备不用,晶体管不稳定)
出现 终端(带有键盘和屏幕的输入输出设备)
第四代(1971~?):
第四代使用 大规模集成化
出现 摩尔定律修改为芯片的集成度每18个月增长一倍
出现 20世纪70年代末,出现个人计算机(PC)这个词
出现 1981年,IBM PC面世
出现 1984年,Macintosh生产线创建
出现 20世纪80年代中期,工作站诞生,只用于商业用途,不用于个人,后引入精简指令集(RISC)
出现 1987年,Sun微系统公司制造出采用RISC芯片的工作站,操作系统UNIX
出现 摩尔定律再次修改为“每18个月,计算机的功率会在同样的价格水平下增长一倍,或者以一半的价格可以购买同样的计算机功率”
并行计算
20世纪80年代末,新的机器体系结构出现,使用 并行体系结构 的计算机依靠的是一套互相连接的中央处理器。
组织结构大概分为两种:
一种是所有处理器共享同一个存储器
另一个是每个中央处理器具有自己的本地内存,与其他处理器通过高速内部网进行通信。
连网
20世纪80年代,小型机器连接成的网络逐渐取代多用户大型机,小型机器通过连网共享打印机、软件和数据等等资源。
1973年,Robert Metcalfe和David Boggs发明以太网和一套机器互相通信的协议
1979年,DEC、Intel和Xerox公司参与以太网标准制定中
1985年,Interl新芯片支持联网
1989年,Novell Netware用文件服务器把pc连在一起,初步形成局域网(LAN,local area network)
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计算软件的简史:
第一代软件(1951~1959):
第一代程序使用机器语言编写
出现 工具辅助程序设计(编写的程序员被称为系统程序员),第一代人工程序设计语言出现了,即汇编语言
翻译程序:把用汇编语言编写的程序翻译成用机器语言编写的
汇编器:将读取每条用助记忆码编写的程序指令,把它翻译成等价的机器语言。
分层:汇编语言 <-- 机器语言
第二代软件(1959~1965):
出现 高级语言
两种语言盛行,FORTRAN(为数字应用程序设计的语言) 和 COBOL(为商业应用程序设计的语言)
另一个,Lisp,用于人工智能的应用程序和研究
使用系统程序员编写的诸如编写器和编译器这样工具的程序员被称为_应用程序设计员
分层:高级语言 《-- 汇编语言 《-- 机器语言
第三代软件(1965~1971):
出现 操作系统
出现 多用途应用程序
第四代软件(1971-1989)
出现 结构化程序设计方法,一种有逻辑、由规则的程序设计方法,比如Pascal和Modula-2
BASIC也升级更具有结构性的版本
出现 C、C++
出现 AT&T公司开发出更好更强大的UNIX系统
为IBM PC开发的PC-DOS系统和为了兼容开发的MS-DOS系统都为个人计算机的标准系统
Macintosh机引入鼠标的概念和点击式图形界面,改变了人机交互方式
出现 三种典型的应用程序包(为没有经验的人也可以使用):
电子制表软件:Lotus 1-2-3是第一个商用的电子制表软件
文字处理软件:WordPerfect是第一个文字处理软件
数据库管理系统: dBase IV是让用户存储、组织和提取数据的系统
第五代软件(1990~今天):
三大事件:
微软公司的崛起
面向对象的设计和编程方法
万维网(Word Wide Web)普及