计算机组成复习

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2023年6月21日发(作者：)</img>2016-2017年第二学期 《计算机组成原理与系统结构》总复习练习题 一填空题: 1. 存放欲执行指令的寄存器是_ IR____; 2. 总线中数据信号和地址信号分别用一组线路传输，这种传输方式称为_并行传输____; 3. 每个总线部件一般都配有_三态门___电路，以避免总线访问冲突，当某个部件不占用总线时，由该电路禁止向总线输出信息； 4. 一个16K*32位的存储器，其地址线和数据线的总和是_46___; 5. 欲组成一个64K*16位的存储器，若选用1K*4位的存储器芯片共需_256___片； 6. 一个CRT的分辨率为1024*1024，像素的颜色为256色，则CRT接口电路中的刷新存储器的容量是__1MB__; 7. 设x为整数，[x]反=11111，对应的真值是_-0__; 8. 设机器字长为16位，存储器按字节编址，设PC当前值为1000H，当读取一条双字长指令后，PC的值为__1004H__; 9. 设某机主频为200MHZ，每个指令周期平均为2.5机器周期，每个机器周期包括2个时钟周期，则该机平均速度为_40MIPS__; 10. 安腾的每条指令占_41___位； 11. 在浮点数的表示方法中，将浮点数的指数真值e变成阶码E时，e和E的关系式是： E=e+127 。 12. 总线有_物理 _特性，_功能_ 特性，电气特性，_时间_ 特性。 13. 10011010的反码是 11100101 ，补码是 11100110 ，移码是 01100110 。 14. 存储器的技术指标有_存储容量__，_存取时间_，_存储周期，和存储器带宽。 15. 多媒体CPU是带有_ MMX___技术的处理器。它是一种__多媒体扩展结构_____技术，特别适合于__图像数据____处理。 16. 总线定时是总线系统的核心问题之一。为了同步主方、从方的操作，必须制订__定时协议____。 17. 通常采用__同步___定时和__异步____定时两种方式。 18. 通道与CPU分时使用__内存____，实现了_CPU_____内部数据处理和_I/O_____并行工作。 19. 一个定点数由_符号位_____和__数值域___两部分组成。根据小数点位置不同，定点数有纯小数和__纯整数____两种表示方法。 20. 6．微程序设计技术是利用_软件_____方法设计_操作控制_____的一门技术。 21. 微程序设计技术是利用软件方法设计__操作控制____的一门技术。具有规整性、可维护性、__灵活性____等一系列优点。 22. 衡量总线性能的重要指标是___总线带宽___，它定义为总线本身所能达到的最高_传输速率_____。PCI总线的带宽可达264MB/S。 23. DMA 控制器按其组成结构结构，分为 ___选择___型和 ___多路___型两种。 24. 多媒体CPU是带有MMX技术的处理器，它是一种__多媒体扩展结构_____技术，特别适用于_图象数据 _处理。 25. 堆栈是一种特殊的数据寻址方式，它采用_先进后出__原理，按结构不同，分为寄存器 26. 堆栈和_存储器__堆栈。 27. 衡量总线性能的重要指标是_总线宽带_____，它定义为总线本身所能达到的最高_传输1 数率_____。 28. Cache是一种存储器，是为了解决CPU和__内存__之间__速度____上不匹配而采用的一项重要硬件技术。 29. 当今的CPU芯片除了包括定点运算器、操作控制器外，还包括_cache_____、___浮点__运算器和存储管理部件。 30. 按照总线仲裁电路的位置不同，总线仲裁有__集中式____仲裁和_分布式_____仲裁两种方式。 31. DMA和CPU分时使用内存的三种方式是：停止cpu访问内存，及___周期挪用___，__DMA和cpu交替访问内存____。 32. 选择型DMA控制器在._物理__可连接多个设备，而在__逻辑_上只允许连接一个设备，适合于连接高速设备。 33. 存储___ 程序___并按___地址___顺序执行，这是___冯・诺依曼___型计算机的工作原理。 34. 移码表示法主要用于表示___浮点 ___数的阶码E，以利于比较两个___指数___的大小和 ___对阶___操作。 35. 闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性及___瞬时启动___能力，为现有的___存储器___体系结构带来巨大变化，因此作为___固态盘___用于便携式电脑中。 36. 微程序设计技术是利用___软件___方法设计___操作控制___的一门技术。具有规整性、可维护性、___灵活性___等一系列优点。 37. 半导体SRAM靠___触发器___存贮信息，半导体DRAM则是靠___栅极电容___存贮信息。 38. CPU ___存储器___取出一条指令并执行这条指令的时间和称为___指令周期___。由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是___不相同的___。 39. 总线是构成计算机系统的___互连机构___，是多个___系统功能___部件之间进行数据传送的___公共___通道。 40. 电子计算机总体可分为两类，一类是电子模拟计算机，另一类是电子数字计算机。 41. 存储程序并按地址顺序执行，这就是冯・诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键。 42. CPU对计算机系统的运行是极其重要的，通常有如下四方面：指令控制、操作管理、时间控制、数据加工。 43. 在微型机系统中，外围设备通过_ 适配器 _与主板的系统总线相连接。 二、选择题： 1、一般8位的微型机系统以16位来表示地址，则该计算机系统有_C_空间。 A，256 B，65535 C，65536 D，131072 2、所谓第二代计算机是以___C__为主要部件。 A，超大规模集成电路 B，集成电路 C，晶体管 D，电子管 3、微型计算机中控制总线提供的完整信息是_D__ A，存储其和I/O设备的地址码 B，所有存储其和I/O设备的时序信号和控制信号 C，来自I/O设备和存储器的响应信号 D，上述各项 4、某计算机字长是32位，它的存储容量是356KB，按字编址，它的寻址范围是__B__。 A， 128K B，64K C，64KB D，128KB 5、主机与I/O设备传送数据时，采用_A__,CPU 的效率最高。 2 A， DMA方式 B，程序查询方式 C，中断方式 D，以上都可以 6、DMA方式中，周期窃取是窃取一个__A___。 A，存取周期 B，指令周期 C，CPU 周期 D，总线周期 7、两个十六进制数7E5和4D3相加，得__C___。 A，(BD8)16 B，(CD8)16 C，(CB8)16 D，以上都不对 8、运算型指令的寻址和转移型指令的寻址不同点在于_B___ A，前者是短指令，后者是长指令 B，前者取操作数，后者决定程序转移地址 C，后者是短指令，前者是长指令 D，后者取操作数，前者决定程序转移地址 9、某机有四级中断，优先级从高到低依次为1，2，3，4。若将优先级顺序修改，改后1级中断的屏蔽字是1011，2级中断的屏蔽字是1111，3级中断的屏蔽字是0011，4级中断的屏蔽字是0001，则修改后的优先顺序从高到低为_D_。 A， 3，2，1，4 B， 1，3，4，2 C， 4，2，1，3 D， 2，1，3，4 10、在中断周期中，将允许中断触发器置“0”的操作由__A___完成。 E，硬件 F，软件 G，关中断指令 H，开中断指令 11、完整的计算机系统应包括__ D ____。 A. 运算器、存储器、控制器 B. 外部设备和主机 C. 主机和实用程序 D. 配套的硬件设备和软件设备 12、某机字长32位。其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点整数表示，则最大正整数为__ A ____。 31303130A. +(2-1) B. +(2-1) C. +(2+1) D. +(2+1) 13、某SRAM芯片，其容量为512×8位，包括电源端和接地端，该芯片引出线的最小数目应为 D 。 A．23 B. 25 C. 50 D. 19 14、采用虚拟存贮器的主要目的是__B____。 A.提高主存贮器的存取速度 B.扩大主存贮器的存贮空间，并能进行自动管理和调度 C.提高外存贮器的存取速度 D.扩大外存贮器的存贮空间 15、位操作类指令的功能是__C____。 A.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测（0或1） B.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态强置（0或1） C.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测或强置 D.进行移位操作 16、Pentium CPU是___ D ___。 A.16位微处理器 B. 准16位微处理器 C. 32位微处理器 D. 64位微处理器 3 17、系统总线中地址线的功能是 D 。 A．选择主存单元地址 B．选择进行信息传输的设备 C．选择外存地址 D．指定主存和I/O设备接口电路的地址 18、软磁盘、硬磁盘、磁带机、光盘属于___B___设备。 A. 远程通信 B. 外存储器 C. 内存储器 D. 人机界面的I/O 19、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素颜色数为256，则刷新存储器的容量是__B____。 A．512KB B．1MB C．256KB D．2MB 20、周期挪用方式常用于___A___方式的输入/输出中。 A DMA B 中断 C 程序传送 D 通道 21、直接、间接、立即三种寻址方式指令的执行速度，由快至慢的排序是___C___。 A．直接、立即、间接； B．直接、间接、立即； C．立即、直接、间接； D．立即、间接、直接。 22、运算器由许多部件组成，其核心部分是__B____。 A．数据总线； B．算术逻辑运算单元； C．累加寄存器； D．多路开关。 23、CPU响应中断的时间是___C___。 A．中断源提出请求；B．取指周期结束；C．执行周期结束；D．间址周期结束。 24、直接寻址的无条件转移指令功能是将指令中的地址码送入_A_____。 A．PC；B．地址寄存器；C．累加器；D．ALU。 25、DMA访问主存时，向CPU发出请求，获得总线使用权时再进行访存，这种情况称作_B___。 A．停止CPU访问主存；B．周期挪用；C．DMA与CPU交替访问；D．DMA。 26、计算机中表示地址时，采用__D___ 。 A．原码；B．补码；C．反码；D．无符号数。 27、采用变址寻址可扩大寻址范围，且__C____。 A．变址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中不可变； B．变址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程中可变； C．变址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中可变； D．变址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程不中可变； 28、主存和CPU之间增加高速缓冲存储器的目的是___A___。 A．解决CPU和主存之间的速度匹配问题；B．扩大主存容量； C．既扩大主存容量，又提高了存取速度； D．扩大辅存容量。 29、计算机执行乘法指令时，由于其操作较复杂，需要更多的时间，通常采用__C____控制方式。 A．延长机器周期内节拍数的；B．异步；C．中央与局部控制相结合的；D．同步； 30、微程序放在_B___中。 A．存储器控制器；B．控制存储器；C．主存储器；D．Cache。 31、若采用双符号位补码运算，运算结果的符号为10，则（ A） A.产生了负溢出（下溢） B.产生了正溢出 C.运算结果正确为负数 D.运算结果正确为正数 32、某SRAM芯片，存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为__D____。 A 64，16 B 16，64 C 64，8 D 16，16 。 4 33、某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为___D__。 -32-31-32-31A +（1 C 2） B +（1 C 2） C 2 D 2 34、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是_ A__。 A 解决CPU和主存之间的速度匹配问题 B 扩大主存贮器容量 C 扩大CPU中通用寄存器的数量 D 既扩大主存贮器容量，又扩大CPU中通用寄存器的数量 35、计算机系统中的存贮器系统是指D。 A RAM存贮器 B ROM存贮器 C 主存贮器 D cache、主存贮器和外存贮器 36、微型计算机系统中，操作系统保存在硬盘上，其主存储器应该采用C。 A RAM B ROM C RAM和ROM D CCP 37、算术/逻辑运算单元74181ALU可完成C。 A.16种算术运算功能 B.16种逻辑运算功能 C.16种算术运算功能和16种逻辑运算功能 D. 4位乘法运算和除法运算功能 38、某SRAM芯片，其容量为512×8位，包括电源端和接地端，该芯片引出线的最小数目应为D。 A 23 B 25 C 50 D 19 39、算术右移指令执行的操作是B。 A 符号位填0，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位； B 符号位不变，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位； C 进位标志位移至符号位，顺次右移1位，最低位移至进位标志位； D 符号位填1，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位； 40、同步传输之所以比异步传输具有较高的传输频率是因为同步传输B。 A 不需要应答信号； B 总线长度较短； C 用一个公共时钟信号进行同步； D 各部件存取时间较为接远； 41、位操作类指令的功能是C。 A.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测（0或1） B.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态强置（0或1） C.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测或强置 D.进行移位操作 42、以下四种类型指令中，执行时间最长的是A。 型指令型指令 CRR型指令 D.程序控制指令 43、I/O标准接口SCSI中，一块主适配器可以连接B台具有SCSI接口的设备。 A.6 B.7--15 C.8 D.10 10.通道程序是由B组成。 A.I/O指令 B.通道指令（通道控制字） C.通道状态字 44、发生中断请求的条件之一是__C__。 A. 一条指令执行结束 B. 一次 I/O 操作结束 5 C. 机器内部发生故障 D. 一次DMA 操作结束 45、下面描述的RISC机器基本概念中正确的句子是__D____。 机器不一定是流水CPU 机器一定是流水CPU 机器有复杂的指令系统配置很少的通用寄存器 46、采用虚拟存贮器的主要目的是__D____。 A.提高主存贮器的存取速度 B.扩大主存贮器的存贮空间，并能进行自动管理和调度 C.提高外存贮器的存取速度 D.扩大外存贮器的存贮空间 47、存贮单元是指___B___。 A.存放一个二进制信息位的存贮元 B.存放一个机器字的所有存贮元集合 C.存放一个字节的所有存贮元集合 D.存放两个字节的所有存贮元集合 48、系统总线中控制线的功能是___A___。 A.提供主存、I/O接口设备的控制信号和响应信号 B.提供数据信息 C.提供时序信号 D.提供主存、I/O接口设备的响应信号 49、为了使设备相对独立，磁盘控制器的功能全部转移到设备中，主机与设备间采用___A___接口。 B.专用 50、某计算机字长32位，其存储容量为4MB，若按字编址，它的寻址范围是___A___。 A. 1M B. 4MB C. 4M D. 1MB 51、一般说来直接映像用在（ B） A．小容量高速Cache B.大容量高速Cache C．小容量低速Cache D.大容量低速Cache 52、堆栈指针 SP的内容是（ A） A．栈顶地址 B.栈底地址 C.栈顶内容 D栈底内容 53、在寄存器间接寻址方式中，操作数是从（ A） A.主存中读出 B.寄存器中读出 C．磁盘中读出 D. CPU中读出 54、在组合电路的硬件连线控制器中时序信号是（ D） A.时钟源的输入信号 B.操作信号 C.操作控制信号 D.操作定时信号 55、在微程序控制器中，一条机器指令的功能常由（ B） A.一条微指令实现 B.一条微程序实现 C.一条指令码实现 D.一个条件码实现 56、在串行传输时，被传输的数据（ D） A.在发送设备和接受设备都是进行串行到并行变换 B.在发送设备和接受设备都是进行并行到串行变换 C.在发送设备中进行串行到并行变换在接受设备中，进行到串行的变化 D.在发送设备中进行串行到串行变换在接受设备中，进行到并行的变化 57、总线上的传输总是由（ C） 启动 B.总线控制器启动 C.总线主设备启动 D.总线从设备启动 6 58、某寄存器中的值有时是地址，因此只有计算机的_C_____才能识别它。 A.译码器 B.判别程序 C.指令 D.时序信号 59、按其数据流的传送过程和控制节拍来看，陈列乘法器可认为是_B____。 A.全串行运算的乘法器 B.全并行运算的乘法器 C.串-并行运算的乘法器 D.并-串行运算的乘法器 60、相联存贮器是按___C__进行寻址的存贮器。 A.地址指定方式 B.堆栈存取方式 C.内容指定方式 D.地址指定与堆栈 61、某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点小数表示，则最大正小数为_B____。 A +（1 C 2-32） B +（1 C 2-31） C 2-32 D 2-31 62、存储单元是指___B__。 A 存放一个二进制信息位的存贮元 B 存放一个机器字的所有存贮元集合 C 存放一个字节的所有存贮元集合 D 存放两个字节的所有存贮元集合； 63、变址寻址方式中，操作数的有效地址等于__B___。 A 基值寄存器内容加上形式地址（位移量） B 堆栈指示器内容加上形式地址（位移量） C 变址寄存器内容加上形式地址（位移量） D 程序记数器内容加上形式地址（位移量） 64、某机字长32位，存储容量64MB，若按字编址，它的寻址范围是__C____。 A 8M B 16MB C 16MB D 8MB 65、采用虚拟存贮器的主要目的是_B___。 A 提高主存贮器的存取速度； B 扩大主存贮器的存贮空间，并能进行自动管理和调度； C 提高外存贮器的存取速度； D 扩大外存贮器的存贮空间； 66、算术右移指令执行的操作是__B__。 A 符号位填0，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位； B 符号位不变，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位； C 进位标志位移至符号位，顺次右移1位，最低位移至进位标志位； D 符号位填1，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位； 67、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是_B___。 A 每一条机器指令由一条微指令来执行； B 每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行； C 一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行； D 一条微指令由若干条机器指令组成；’ 68、计算机系统中的存贮器系统是指___D___。 A RAM存贮器 B ROM存贮器 C 主存贮器 D cache、主存贮器和外存贮器 69、某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。若用定点整数表示，最大正整数是___A___。 7 A.+（231-1） B.+（230-1） C.+231 D.+232 70、定点运算器中，无论采用双符号位还是单符号位，必须有__C____，它一般用______来实现。 A.译码电路与非门 B.编码电路或非门 C.溢出判断电路异或门 D.移位电路与或非门 71、存储单元是指___C___。 A 存放一个二进制信息位的存贮元 B 存放一个字节的所有存贮元集合 C 存放一个机器字的所有存贮元集合 D 存放两个字节的所有存贮元集合； 72、交叉存贮器实质上是一种__A____存贮器，它能______执行______独立的读写操作。 A.模块式并行多个 <hr><h1 style="font-size: 38px;color: #4d4f53;">计算机应用基础之计算机技术概述计算机基础知识认识计算机系统</h1> ? ?第一代计算机――电子管计算机（1945年~1957年）。 ? ?说到电子管计算机就不得不提到二极管的诞生。在初中或高中的时候，我们就接触过电流、电压、电阻等相关知识。在了解二极管之前，我们先了解几个基本概念。 ? ?话说，很早的时候牛顿发现了万有引力，在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。不过在他的著作中从来没有提及引力产生的原因。 ? ? 引力是由有质量的物质产生，物质又是由原子组成的，原子是组成物质所有元素的基本单位，原子又是由原子核（质子、中子）以及环绕其高速旋转的电子（带负电）组成。 ? ?电流，是电荷（带正/负电的粒子，异性相吸，同性相斥）的定向移动产生的。电荷运动产生的能量场的叫库伦电场（变化的磁场产生的叫感生电场）。就像我们日常生活中的电池，电池的两端分别聚集了大量的正负电荷（正（电势高）->负（电势低），这种电势差，也称为电压），他们的电场（电势差）就是推动电荷移动的这股神秘力量。处于这个电场的物质中的电子就会形成电流。 ? ?那为什么不同的物质导电性不同呢？比如金属和木头，这是由于不同物质的原子核对核外电子的束缚不同。只要在金属两端稍加电场力，电子就会轻易挣脱原子核的约束形成稳定的电流。原子核对电流的阻力，就是我们说的电阻。 ? ?安培定律：是一个电磁定律，它表示电流和电流激发磁场的磁感线方向间关系，也叫右手螺旋定则。 ? ?欧姆定律：德国物理学家乔治・西蒙・欧姆1826年4月发表的《金属导电定律的测定》论文提出的。在同一电路中，通过某一导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比（I=\frac{U}{R} ）。 ? ?焦耳定律：电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比，与导体的电阻成正比，与通电时间成正比（Q={I^2Rt} ）。这也是为什么短路会发热甚至起火的原因，电流越大发热越明显。 ? ?在1877年，爱迪生发明碳丝电灯之后，因为碳丝难耐电火高温，使得碳丝电灯的使用寿命并不长。爱迪生千方百计设法改进，1883年他突发奇想：在真空灯泡中放置一个铜片，也许可以阻止碳丝蒸发，延长灯泡寿命，但是发现一个很奇怪的现象，铜片没有直接接入电路但是产生了电流。这是一件不可思议的事情，敏感的爱迪生肯定这是一项新的发现，并想到根据这一发现也许可以制成电流计、电压计等实用电器。为此他申请了专利，命名为“爱迪生效应”，便没有再去进行深入研究了。 ? ?1884年，爱迪生向一个英国物理学家弗莱明展示了“爱迪生效益”，然而这一切都被弗莱明看在眼里。 ? ?1896年，马可尼无线电报公司成立，弗莱明被聘为顾问。在研究改进无线电报接收机,出现了爱迪生效应，他接过爱迪生的接力棒，仔细研究了这个现象，发现爱迪生效益其实很简单，灯泡通电后，灯丝发光发热，进入白炽状态，此时灯丝上的电子及其活跃，加热灯丝向周围空间发射出热蒸发电子，从而在灯丝与金属片（带正电，阳极电位高于阴级）间形成电流。 ? ?如果金属片带负电（异性相斥），电子受阻，则不会产生电流。在交流电通过这个装置时被变成了直流电（只能单向流）。弗莱明把这种装有两个电极的管子叫作真空二极管，于是世界上第一个二极管就此诞生。并于1904年11月16日在英国取得专利。 ? ?再后来也就是“无线电之父”――李・德弗雷斯特，将Z型导线装入真空管内之后，只要把一个微弱的变化电压加在它的身上，就能在金属屏板上接收到更大的变化电流，其变化的规律完全一致――德弗雷斯特发现的正是电子管的“放大”作用。 ? ?接着，他又把导线改用像栅栏形式的金属网，于是，他的电子管就有了三个“极”――丝极、屏极和栅级，其中那个栅极承担着控制放大电信号的任务，无线电就能实现更远距离的传输。1907年，德弗雷斯特向美国专利局申报了真空三极管（电子管）的发明专利。 ? ?二战期间，美国和德国都需要精密的计算工具来计算弹道和破解电报获取情报，但是这个计算非常复杂，耗时又耗力，在战争期间，时间就是胜利，在当时的大环境下以及美军的资助下，宾夕法尼亚大学的William Mauchley和他的学生J.Presper Eckert建造了ENIAC，1946年2月，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”（ENIAC）在美国研制成功。将计算弹道的时间缩短至30秒内，它由17468个电子个电子管组成，是一台又大又笨重的机器，体重达30多吨，占地有两三间教室般大。ENIAC是通过用真空三极管让计算机通过控制栅极电流，效率是机电计算机的上千倍。 ? 第一代电子管计算机(真空电子管计算机)，主要用于军事研究和科学计算，但存在很多的毛病，但凡有一个真空管烧坏了机器就不能运行，必须人为的把烧坏的真空管找出来，所以制造、维护、使用都非常困难。 ? ?第二代计算机――晶体管和大型机（1958年~1963年）。 ? ?由于电子管体型较大，且功耗极高，电子管容易烧毁而失效。终不能适应微电子信息化发展，于是就出现了晶体管。 ? ?1945年，肖克利开始用半导体来开发一种新的电子放大器。半导体材料的导电性不足以让它成为导体，但又不够绝缘也不属于绝缘体（硅、锗以及氮化镓[硅以外的新一代半导体材料]，最外层电子有四个）。聪明但又冷漠的肖克利选择在家办公，让同事沃特・布拉顿与约翰・巴丁在新泽西州的贝尔实验室自由地开展实验。 ? ?1946年，著名的计算机先驱格雷斯赫柏，以一种有趣的方式在日志中使用这个词，操作员在使用MarkII和MarkIII 计算机时，因为一只飞蛾卡在继电器中而出现错误，于是就用到了bug（虫子），bug（特指故障、程序错误）一词就已经是工程方面的行话了。 ? ?1947年11月，布拉顿的一次偶然发现，让理论物理学家巴丁对电流在半导体表面的行为有了关键性的新理解。布拉顿用塑料、金箔和半导体锗拼凑出了一件放大器，并进行了测试。这个放大器成功了，能用很小的输入电压来控制庞大的电流。这是史上首个晶体管。 ? ?但直到1951年肖克利改进了这个设计，人们才意识到它的重要性，后来又出现了三极管NPN。 ? ?1954年，美国贝尔实验室研制出了第一台使用晶体管线路的计算机，取名为“崔迪克”（TRADIC），装有800个晶体管。 ? ?之后在20世纪50年代和60年代里，诞生了更多晶体管计算机。晶体管计算机的一个关键优势是体积小，比真空管计算机要更紧凑。 ? ?1956年，肖克利、巴丁和布拉顿共同获得了诺贝尔物理学奖。 ? ?1958年，IBM公司制成了第一台全部使用晶体管的计算机RCA501型。第二代计算机才算是正式登上了舞台，相较于电子管，晶体管体积更小，且工作电压很低，寿命更长、效率更高。 ? ?二代计算机主要用于科学和工程计算，如解偏微积分方程，大多是使用FORTRAN语言和汇编语言和IBSYS系统。 ? ?第三代计算机――集成电路（IC）和小型机（1964年~1970年）。 ? ?1958年，德州仪器与仙童公司先后研制出集成电路IC，就是采用一定的工艺技术把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起（封装），这是一个巨大的进步。 ? ?随着半导体微芯片（即硅片）的发明，以及集成电路的快速发展，也推动了第三代电子计算机的诞生。 ? ?1964年，美国IBM公司推出采用了集成电路的IBM-360型计算机，标志着第三代计算机问世。采用中、小规模集成电路制造的第三代电子计算机开始出现。 ? ? 第三代计算机中使用的最早的集成电路尽管集成了几十个三极管、电阻等元件，即使是LSI（大规模集成电路）也只能集成1000个左右，但是相比第二代计算机10cm左右的印刷电路板相比，只需要1毫米就能实现相同的功能。 ? ?1965年，为了让更多人用上计算机，麻省理工学院，贝尔实验室和通用电气公司共同研发分时多任务操作系统 Multics（UNIX的前身），后因Multics难度太大，项目进展缓慢。 ? ?第四代计算机――个人计算机和移动终端（VLSI-超大规模集成电路，1971年~至今）。 ? ?1971年Intel研制出了MCS-4微型计算机――CPU为4040的四位机。随后，Intel又推出了MCS-80型――CPU为8080的八位机。 ? ?1978年到1983年，十六位微型计算机开始蓬勃发展，这一时期的顶峰产品是APPLE公司的Macintosh和IBM公司的PC/AT286微型计算机。 ? ?在Goug Engelbart发明图形用户界面后，Apple公司发现GUI有潜在价值，于是就设计带有GUI的苹果计算机，但由于Apple公司封闭的市场策略，与其它PC不兼容。这使得Apple公司错过了一次一统全球PC的好机会。 ? ?1981年，IBM设计了IBM PC找到Bill Gates，希望Bill Gates能提供操作系统（Bill Gates购买了DOS系统），IBM PC配合Intel CPU和DOS在市场中得到广泛应用。 ? ?1985年，微软推出了第一版的Microsoft Windows； ? ?1995年，发布了Windows 95，是一个混合的16位/32位Windows系统。 ? ?1998年，Windows 98发行，底层仍大量使用16位的Intel汇编语言。 ? ?2000年，Windows NT和Windows 2000的失败让微软发布了Windows 98的另一个版本，名为Windows Me。 ? ?2001年，微软发布了Windows 2000的一个升级版称为Windows XP，基本替代了Windows所有的原先版本。 ? ?2007年，Windows Vista于1月30日正式发行，这是Windows版本历史上间隔时间最久的一次发布。 ? ?2009年，Windows 7发布，该操作系统就受到了外界的一致好评。 ? ?2012年，Windows 8正式推出，然而，由于Windows 8的用户界面过于复杂受到了外界不少的批评。 ? ?2015年，微软发布Windows 10正式版。 ? ?2021年，6月24日，微软发布了Windows 11，并且在10月5日正式发行； ? ?冯・诺依曼，计算机科学家、物理学家，20世纪最重要的数学家之一。他在现代计算机、博弈论、核武器和*等领域内的科学全才之一，被后人称为“现代计算机之父”、“博弈论之父”。 ? ?他从小就在数学领域有着惊人的天赋。六岁时，就能心算做八位数除法，八岁时掌握微积分。十二岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。在17岁那年，他发表了第一篇数学论文。 ? ?但是，他的父母觉得研究数学，并不赚钱，于是希望冯・诺依曼放弃数学（因为那个时候，化学领域比较挣钱，当时的诺贝尔家族便是如此）。后来冯・诺依曼与父母达成了一个协议，就是同时注册三所大学，完成三所大学的学业。于是他开始在苏黎世联邦理工学院学习化学工程，同时每天晚上还完成柏林大学数学专业的作业。 ? ?1926年，年仅22岁的他获得苏黎世联邦工业大学化学学位，还通过了布达佩斯大学大卫-希尔伯特坐镇的数学博士答辩。 ? ?1927-1929年冯・诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师，从此到美国定居，期间运用数学知识为量子力学提供数学模型，又使他在理论物理学领域占据了突出的地位； ? ?1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位； ? ?1931年，他成为普林斯顿大学终身教授； ? ?1933年，转入普林斯顿高等研究院，和爱因斯坦、数学家维布伦、数学家亚历山大一起成了高等研究院最初任命的四位教授（冯・诺依曼是教授里最年轻的一位），并在这里工作了一生。 ? ?后来有个人叫图灵，他想象着一种虚构的“图灵机”来证明希尔伯特的第三个命题。他的导师推荐图灵去普林斯顿大学，做阿隆佐・邱奇的博士生。 ? ?1936年9月，图灵应邀来到普林斯顿高等研究院学习。图灵的论文一发表，敏锐的冯・诺伊曼已经嗅到了图灵机广阔的远景。后来他的研究重点有两项，一是“精细内存”，二是“二进制”。他把存储程序当成数学来对待。 ? ?1944年，戈德斯坦偶遇冯・诺依曼，并向他透露摩尔工程学院电子计算机课题及研究进展。 ? ?在ENIAC（电子数字积分和计算机）尚未投入运行前，冯・诺依曼被ENIAC项目吸引，意识到了大幅提高计算能力的必要性，就已开始准备对这台电子计算机进行脱胎换的改造。在短短10个月里，冯・诺依曼迅速把概念变成了方案。新机器方案命名为“离散变量自动电子计算机”，英文缩写EDVAC。 ? ?1945年6月，冯・诺伊曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页的报告，即计算机史上著名的“101页报告”，这就是著名的“关于EDVAC（离散变量自动电子计算机）的报告草案”。这份报告是现代计算机科学发展史上具有里程碑意义的文献。其明确规定用二进制替代十进制运算，报告提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。并将计算机分成五大组件（运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备），这一卓越的思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础。 ? ?这里你可能会问，为什么采用二进制？非二进制不可吗？ ? ?并非是非二进制不可的，不同的电压确实可以表示不同的数字。一个设备随着使用次数的增加，以及受外界噪声等环境的影响，电压存储的精度会变差，可能会出现模棱两可的电压，使得结果会出现偏差。而二进制，只有两个结果，通、断，从稳定性和复杂性上就决定了二进制的优势。 ? ?1946年2月14日，世界上第一台通用计算机ENIAC（十进制，程序与计算两分离的计算机,宾夕法尼亚大学摩尔工程学院的莫奇利和艾克特研制）于宾夕法尼亚大学正式公布。 ? ?其继任者EDVAC采用二进制和冯・诺伊曼结构的计算机设计。（EDVAC于1949年8月才交付给弹道研究实验室，直到1951年EDVAC才开始运行，延迟的原因是因为莫奇利和艾克特从宾夕法尼亚大学离职，开始组建电子计算机公司并带走了大部分高级工程师。EDVAC效率比ENIAC提高数百倍，只用了3563个电子管和1万只晶体二极管，以及1024个水银延迟线来储存程序和数据，消耗电力和占地面积亦只有ENIAC的三分之一。） ? ?后来出现了很多冯・诺伊曼结构的计算机，包括洛斯阿拉莫斯国家实验室研制的MANIAC（数学分析数值积分计算机）、伊利诺斯大学制造的ILLAC等等。 ? ?并且冯・诺伊曼受聘担任IBM公司的科学顾问，帮助该公司催生出第一台存储程序的电脑IBM 701，1952正式对外发布，它是 IBM 第一台商用科学计算机。 ? ?冯・诺伊曼体系结构，将计算机重新构想成三个独立的系统，用于存储数据和指令的存储器，用于解码和执行指令的中央处理单元，以及一组输入和输出接口，包含了五大组件：运算器、控制器、存储器、输入和输出设备。 1）输入设备：接收用户输入的原始数据和程序，并并转为二进制存入内存；（I:input） ? 2）存储器：主要用来存放数据和程序；（M:memory） 3）输出设备：将存放在内存中的数据转变为易于被人理解的表现形式；（O:output） 4）运算器：算数运算+逻辑运算；（ALU:Arithmetic And Logic Unit） 5）控制器：计算机的指挥中心。（CU:Control Unit） ? ?冯诺依曼这一架构，将处理信息的单元（CPU）与存储信息的单元（即内存）相互分开，并允许以相同的方式在内存中存储数据和指令以及寻址。 ? ?该架构还引入了指令周期的概念：CPU从内存中取出一条指令并执行这条指令的时间总和。而周期时间的倒数――1秒钟能进行的工作次数称为时钟频率。计算机之所以能自动的完成工作，是因为CPU能从内存中周而复始的取指令、执行指令构成了一个闭环（获取指令、解码指令、执行指令、取下一条指令）。 ? ?在取指令阶段，指令是放在寄存器中的，实际上通过PC寄存器和指令寄存器取出指令的过程，是由控制器操作的，指令的解码过程也是控制器操作的。一旦到了执行指令阶段，无论是算术操作、逻辑操作的R型指令，还是进行数据传输、条件分支的I型指令，都是由算术逻辑单元操作的，也就是由运算器处理。 ? ?随着计算机技术的不断发展，现代计算机与早期冯・诺伊曼型计算机相比，在结构上有了很多的改进，但当前计算机主要还是基于冯诺依曼体系结构设计的。（关于计算机结构体系还有哈佛结构） ? ?我们知道计算机系统由两大部分组成：硬件系统和软件系统； ? ?硬件系统：是指手能摸得着的实物。如：一台电脑的必要硬件包括：主板、CPU、内存条、显卡、电源，重要硬件包括：CPU散热器、硬盘等； ? ?软件系统：由各类特殊功能的程序（是用户与硬件之间的接口）组成的软件。软件系统又分为系统软件和应用软件； ? ?1）系统软件：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，主要功能是调度，监控和维护计算机系统。 ? ?2）应用软件：为了某种特定的用途而被开发的软件。 ? ?CPU(Central Processing Unit)，即中央处理器，由运算器和控制器组成（当然还包括若干寄存器、高速缓冲存储器、以及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线）。是信息处理、程序运行的最终执行单元，在一定范围上控制并管理着其他硬件。简单的说，就是按照我们的指示或者编程进行操作，通过解析计算机指令来处理计算机软件中的数据。

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计算机组成复习