第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論

1、第1章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)論11概論概論111計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史計(jì)算機(jī)已經(jīng)歷了50多年的發(fā)展。在這個(gè)過(guò)程中，最重要的代表人物是英國(guó)科學(xué)家艾蘭?圖靈和美籍匈牙利科學(xué)家馮?諾依曼。艾蘭艾蘭?圖靈圖靈對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展的主要貢獻(xiàn)是建立了圖靈機(jī)的理論模型，發(fā)展了可計(jì)算性理論和提出了定義機(jī)器智能的圖靈(AI)測(cè)試。1936年，圖靈發(fā)表了名為《論可計(jì)算的數(shù)及其在密碼問(wèn)題的應(yīng)用》的論文。該文首次提出邏輯機(jī)（logicMach

2、ine）的通用模型。人們把該模型稱(chēng)為圖靈機(jī)圖靈機(jī)（縮寫(xiě)TM）。實(shí)踐證明：TM不能解決的計(jì)算問(wèn)題，實(shí)際計(jì)算機(jī)也不可能解決；只有TM能夠解決的計(jì)算問(wèn)題，實(shí)際計(jì)算機(jī)才有可能解決。但對(duì)還有些問(wèn)題，TM可以計(jì)算而實(shí)際計(jì)算機(jī)還不能實(shí)現(xiàn)的。在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展了可計(jì)算性理論可計(jì)算性理論圖靈機(jī)的計(jì)算能力概括了數(shù)字計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力。TM能識(shí)別的語(yǔ)言屬于遞歸可枚舉集合遞歸可枚舉集合，它能計(jì)算的問(wèn)題稱(chēng)為部分遞歸函數(shù)的整數(shù)函數(shù)。圖靈機(jī)對(duì)數(shù)字計(jì)算機(jī)的一般結(jié)構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)

3、性和局限性產(chǎn)生了意義深遠(yuǎn)的影響。直到今天，器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出五部分組成。為充分發(fā)揮電子元件的高性能，指令和數(shù)據(jù)用二進(jìn)制形式存入計(jì)算機(jī)的記憶裝置，讓計(jì)算機(jī)能自動(dòng)地執(zhí)行程序。馮?諾依曼提出的存儲(chǔ)程序思想和計(jì)算機(jī)硬件的基本結(jié)構(gòu)，確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。幾十年來(lái)，計(jì)算機(jī)發(fā)生了極大的變化。但從硬件體系結(jié)構(gòu)看，目前所有的通用數(shù)字計(jì)算機(jī)基本采用的都是計(jì)算機(jī)經(jīng)典結(jié)構(gòu)——馮諾依諾依曼結(jié)構(gòu)曼結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：⑴使用單一處理部件來(lái)完成計(jì)算、存儲(chǔ)及

4、通信工作。⑵線性組織的定長(zhǎng)存儲(chǔ)單元。⑶存儲(chǔ)空間的單元是直接尋址的。⑷使用機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言，其指令指令是完成基本操作的簡(jiǎn)單操作。⑸對(duì)計(jì)算進(jìn)行集中的順序控制。綜上可知，計(jì)算機(jī)是孕育于英國(guó)，誕生于美國(guó)，成長(zhǎng)于全世界。根據(jù)計(jì)算機(jī)所采用物理器件的發(fā)展，一般把計(jì)算機(jī)的發(fā)展分成四個(gè)階段（或稱(chēng)四代），如P2表11所示。112計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使人類(lèi)從繁重的機(jī)械腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)，使人類(lèi)能集中更多的精力從事高級(jí)的創(chuàng)造與