一、 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡況
電子數(shù)字計(jì)算機(jī)（簡稱電子計(jì)算機(jī)）是一種能自動(dòng)地、高速地進(jìn)行大量運(yùn)算的電子設(shè)備，它能通過對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行指定的數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)算來求解各種計(jì)算問題，也能用來解決各種數(shù)據(jù)處理問題，是一種自動(dòng)信息處理工具。
 
1946年2月，美國賓夕法尼亞大學(xué)的 ENIAC（ Electronic  Numerical  Integrator  and  Calculator，電子數(shù)值積分器和計(jì)算 器）開始運(yùn)行，這就是世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。 
 
從電子計(jì)算機(jī)主機(jī)所使用的主要元器件的性質(zhì)著手，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四代的變遷。
 第一代——電子管計(jì)算機(jī)。早已被淘汰。
第二代——晶體管計(jì)算機(jī)。目前也已被淘汰。
第三代——集成電路計(jì)算機(jī)。以中、小規(guī)模集成電路為主要器件，采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器取代磁芯存儲(chǔ)器。運(yùn)算速度達(dá)每秒幾十萬次到  幾百萬次。特點(diǎn)是運(yùn)算精度高、存儲(chǔ)器容量大，可存儲(chǔ)幾萬到幾十萬個(gè)數(shù)據(jù)和指令，體積進(jìn)一步縮小，穩(wěn)定性好。
第四代——大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾千萬次到上億次。其特點(diǎn)是精度更高、存儲(chǔ)容量更大、穩(wěn)定性更好、80年代初以個(gè)人計(jì)算機(jī)為代表的微型計(jì)算機(jī)問世以來，得到迅速發(fā)展，目前已成為計(jì)算機(jī)工業(yè)的主流產(chǎn)品。
  
二、             電子計(jì)算機(jī)硬件的主要組成部分
 電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件（Hardware）和軟件（Software）組成。
按經(jīng)典的定義，電子計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)由五部分組成，如圖1．l所示。
     
                

圖1．1計(jì)算機(jī)硬件的主要組成
由圖1－1可見，計(jì)算機(jī)硬件的組成部分是：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、 輸人設(shè)
備和輸出設(shè)備，其中運(yùn)算器和控制器合稱中央處理機(jī)（或稱中央處理 單元），簡稱CPU（CentralP。ssiflg Unit）。 CPU與存儲(chǔ)器合稱主 機(jī)。輸人設(shè)備和輸出設(shè)備合稱外部設(shè)備。
（一）   輸入設(shè)備          
向主機(jī)送入信息（數(shù)據(jù)、程序以及各種字符信息）的設(shè)備，是“人一機(jī) 聯(lián)系”的主要設(shè)備。輸人設(shè)備對(duì)電子計(jì)算機(jī)而言是必不可少的，否則，人的意圖、原始數(shù)據(jù)等都無法進(jìn)入計(jì)算機(jī)，常用的輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)器、數(shù)字化儀、光筆、掃描儀以及數(shù)字照相機(jī)等。               
（二）   存儲(chǔ)器
計(jì)算機(jī)之所以能夠自動(dòng)地、高速地進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算，其原因之一是它能把算題所需的各種數(shù)據(jù)和程序事先存放在一個(gè)記憶裝置中，這個(gè)記憶裝置就是存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)器的功能是存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)以及中間結(jié)果，在運(yùn)算和處理過程中由存儲(chǔ)器快速提供給運(yùn)算器進(jìn)行加工處理。這就是“程序存儲(chǔ)”的工作方式。
在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)中，不論是數(shù)據(jù)還是程序都是用二進(jìn)制數(shù)（0或1）表示的，稱為代碼，把代碼存入存儲(chǔ)器稱為“寫人”（簡稱“寫”或“存”）， 把代碼從存儲(chǔ)器中取出稱為讀出（簡稱“讀”或“取”）。對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫操作又稱為存取或訪問（Access）。     
存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)存儲(chǔ)器（簡稱“內(nèi)存”）和外存儲(chǔ)器（簡稱“外存”）兩類。內(nèi)存設(shè)置在主機(jī)內(nèi)部，用來存放當(dāng)前運(yùn)行所需要的程序和數(shù)據(jù)，以便向中央處理機(jī)高速傳送信息。內(nèi)存一般容量較小，但存取速度較高，它由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成。而外存設(shè)置在主機(jī)外部，用來存放當(dāng)前暫不參加運(yùn)算的大量數(shù)據(jù)，在需要時(shí)可與內(nèi)存成批交換數(shù)據(jù)。外存容量較大，但存取速度較低。 常用的外存儲(chǔ)器有磁盤（包括硬磁盤和軟磁盤）、磁帶和光盤等。內(nèi)存儲(chǔ)器又稱為主存儲(chǔ)器（簡稱主存），外存儲(chǔ)器又稱輔助存儲(chǔ)器（又稱輔存）。   
（三）   運(yùn)算器
運(yùn)算器是直接完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算的部件，主要由 ALU（Arithmetic and Logic Unit，算術(shù)邏輯部件）、通用寄存器、標(biāo)志寄存器等組成。  
（四）   控制器
控制器的主要功能是：①在控制器的控制下，將程序和原始數(shù)據(jù)送人內(nèi)存；②控制運(yùn)算器和內(nèi)存等部件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)算和處理，并將結(jié)果送到輸出設(shè)備；③控制內(nèi)存與外存之間的信息交換；④控制隨機(jī)事件的處理。
輸出設(shè)備
輸出設(shè)備是接收主機(jī)輸出的信息（計(jì)算機(jī)工作的中間結(jié)果或最終結(jié)果），并把它顯示出來的設(shè)備。常用的輸出設(shè)備有打印機(jī)、顯示器、自動(dòng)繪圖機(jī)等。
計(jì)算機(jī)的內(nèi)部工作就是這兩種信息流的流動(dòng)和相互作用的過程，如圖1－1所示。
  
三、  微型計(jì)算機(jī)概述  
（一）   微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
    
1．定義
微處理器是指由大規(guī)模集成電路構(gòu)成的中央處理器。
微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer，μC）是指以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲(chǔ)器以及輸入/   輸出（I／O）接口電路和相應(yīng)的輔助電路而構(gòu)成的裸機(jī)。
微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcornputer System，μCS）是指由微型計(jì)算機(jī)配以相應(yīng)的外部   設(shè)備（如打印機(jī)、顯示器、磁盤機(jī)、磁帶機(jī)和鍵盤等），足夠的軟件、電源、面板和機(jī)架而構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
 
微處理器、微型計(jì)算機(jī)與微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者的關(guān)系如下：

 2．位、字節(jié)、字和雙字   
下面介紹在計(jì)算機(jī)中常用的幾個(gè)術(shù)語。
（1）位——bit，是計(jì)算機(jī)表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的最基本的、也是最小的單位。bit是Bi nary Digit的縮寫。   
（2）字節(jié)——Byte，一字節(jié)等于8位（bit）二進(jìn)制數(shù)。
（3）字一Word, CPU中運(yùn)算器處理信息的基本單位，通常也指CPU 與輸入輸出設(shè)備和內(nèi)存儲(chǔ)器之間往傳送數(shù)據(jù)的基本單位，即數(shù)據(jù)總線的寬度。微型計(jì)算機(jī)（或微處理器） 的字長有1位、4位、8位、16位和32位（對(duì)應(yīng)于1位機(jī)、4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)和 32位機(jī)）等。
 
（二）   微處理器發(fā)展筒況
微處理器問世于70年代初，在短短的30年中，經(jīng)歷了四代的發(fā)展，正步入第五代。
（1）第一代。 從1971年開始，這是4位微處理器和低檔8位微處理器的時(shí)期，其典型產(chǎn)品為：
    4004（4位微處理器）；  8008（8位微處理器），集成度為2000個(gè)管子／片，采用 P- MOS工藝， 。
（2）第二代。 以1973年開始，這是8位微處理器的時(shí)期，其典型產(chǎn)品為：
    8080；   MC6800。這兩種芯片是中檔的8位微處理器。  Z80CPU， 8085。這兩種是高檔的8位微處理器。其中Intel 8080的集成度力5400 個(gè)管子/片，采用 N－MOS工藝， 。
（3）第三代。從1978年開始，這是16位微處理器的時(shí)期，其典型產(chǎn)品為：
 8086；  Z8000；  MC68000，其集成度為68000 個(gè)管子／片，采用 H- MOS工藝， 。
（4）第四代。從1981年開始是32位微處理器的時(shí)期，其典型產(chǎn)品為：
  Z80000； 68020，集成度為17萬管子／片，采 用 CHMOS工藝， 80386， 集成度為 27．5萬 管子／片，采用 CHMOS工藝， 。
 自 Intel 80386芯片推出以來，又出現(xiàn)了許多高性能的 32位 微處理器，如 MC68030， 68040以及 Intel的 80486，Pentium（奔騰、P5），Pentium Pro （高能奔騰、P6），Pentium MMX（多能奔騰），Pentium Ⅱ （奔騰Ⅱ 、PⅡ）和Pentiuum Ⅲ  （奔騰Ⅲ  、 P Ⅲ ）。     
單片機(jī)、單板機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)和工程工作站  
1．單片機(jī)
單片機(jī)又稱為“微控制器”（Microcontroller）和“嵌入式計(jì)算機(jī)” （Embedded Computer）。 這是一種把構(gòu)成一臺(tái)微型機(jī)的功能部件集成在一塊芯片之中的計(jì)算機(jī)，這些功能部件包括 微處理器、RAM、ROM（有的單片機(jī)中不包括ROM）、I／O 接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等，有的單片機(jī)甚至還包括 A/D（模擬量／數(shù)字量）轉(zhuǎn)換器和 D／A（數(shù)字量/模擬量）轉(zhuǎn) 換器。單片機(jī)的體積小、功耗低，在智能化儀器儀表及控制領(lǐng)域應(yīng)用極廣。   
2． 單板機(jī)
將微處理器、RAM、ROM以及I／O 接口電路，再配上相應(yīng)的外設(shè)（小鍵盤、發(fā)光2 極管顯示器）和監(jiān)控程序固件等，安裝在一塊印刷電路板上構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為單板機(jī)。       
3．個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer,PC）
  個(gè)人計(jì)算機(jī)是一種通用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通常由主機(jī)箱（包括主板、軟盤驅(qū)動(dòng)器、 硬盤驅(qū)動(dòng)器、CD—ROM和電源）、鍵盤、顯示器以及打印機(jī)等外部設(shè)備組成，其特點(diǎn)是價(jià)格低、性能好、體積小，可廣泛應(yīng)用于辦公室和家庭使用。     
4．工程工作站（Engineering Work Station，EWS）  
工程工作站是一種微型化的功能很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡稱為“工作站”，它的運(yùn)行速度快、內(nèi)存容量大，圖形和圖像處理能力強(qiáng)，外設(shè)接口能力強(qiáng)，易于聯(lián)網(wǎng)，適合于進(jìn)行較復(fù)雜的科學(xué)和工程計(jì)算。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)   
（一）字長
計(jì)算機(jī)的字長是指CPU內(nèi)的運(yùn)算器處理信息的基本單位即，一次能處理二進(jìn)制信息的位數(shù)，亦即CPU內(nèi)部寄存器、內(nèi)部數(shù)據(jù)總線等部件的寬度，通常也指CPU與輸入/輸出設(shè)備或內(nèi)存儲(chǔ)器之間一次傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。
（二）運(yùn)算速度
運(yùn)算速度是以計(jì)算機(jī)每秒鐘能執(zhí)行多少條指令來表示的，用以衡量計(jì)算機(jī)運(yùn)算的快慢程度。
（三）主頻
主頻是指計(jì)算機(jī)工作時(shí)，CPU的時(shí)鐘頻率。其單位為MHz（1MHz=106Hz），是計(jì)算機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，用來協(xié)調(diào)整機(jī)的操作。主頻的高低在很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，  Pentium Pro的主頻為 133～200MHz，而最近推出的 P Ⅲ 的主頻高達(dá) 733MHz。
（四）存儲(chǔ)容量
存儲(chǔ)容量是衡量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)能力的一個(gè)指標(biāo)，包括內(nèi)存（主存）容量和外存（輔存）容量。
內(nèi)存容量以字節(jié)為單位，分為裝機(jī)容量（實(shí)際容量）和最大容量。 8086系統(tǒng)的地址總線為20位，內(nèi)存最大容量為1MB（MB為兆字節(jié)，1024 X 1024字節(jié)）；80286系統(tǒng)的地址總線為24位，內(nèi)存最大容量為16MB；而80386／80486系統(tǒng)地址總線為32位，內(nèi)存最大容量為4GB（GB為千兆字節(jié)，吉字節(jié)，10243字節(jié)）。
（五）設(shè)備的配置   
外設(shè)的配置也是衡量一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)綜合性能的重要指標(biāo)，包括`兩方面的內(nèi)容：一個(gè) 是允許配置的外設(shè)數(shù)量，一般所配置的外設(shè)越多，系統(tǒng)功能越強(qiáng)；另一個(gè)是外設(shè)接口的標(biāo)準(zhǔn)和類型，接口性能的好壞直接影響系統(tǒng)的功能。
（六）軟件的配置
軟件和硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的兩個(gè)主要組成部分，軟件配置情況直接影響晌計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用和性能的發(fā)揮。