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计算机的结构和发展

计算机的发展历程

  1. 早期机械计算器(17世纪-19世纪)

    • 1614年,苏格兰数学家纳皮尔发明了对数表。
    • 1623年,德国科学家威廉·希卡德建造了世界上第一台机械计算器。
    • 1642年,法国数学家帕斯卡发明了滚轮式加法器。
  2. 打孔卡片时代(19世纪-20世纪初)

    • 1801年,法国人雅卡尔发明了提花织布机,使用打孔卡片控制织花图样。
    • 1890年,美国统计学家赫尔曼·何乐礼发明了制表机,利用打孔卡片进行数据处理。
  3. 早期电子计算机(20世纪40年代-50年代)

    • 1941年,德国科学家楚泽发明了Z3计算机。
    • 1943年,英国发明了巨像计算机,用于破解德国的密码。
    • 1946年,美国发明了ENIAC计算机,被认为是第一台通用电子计算机。
  4. 晶体管计算机(20世纪50年代-60年代)

    • 1955年,曼彻斯特大学建造了第一台晶体管计算机。
    • 1960年,CDC 6600超级计算机问世,被认为是第一台超级计算机。
  5. 集成电路和微处理器时代(20世纪70年代-至今)

    • 1971年,英特尔发布了第一款微处理器4004。
    • 1981年,IBM发布了第一台个人电脑(PC)。
    • 21世纪,计算机技术迅速发展,进入云计算和人工智能时代。

计算机的基本结构

冯诺伊曼机结构

Von Neumann Architecture

现代计算机结构

现代计算机的发展趋势是以存储为核心,这主要体现在以下几个方面:

  1. 大容量存储器

    • 现代计算机配备了大容量的主存储器和辅助存储器,以满足数据密集型应用的需求。
  2. 高速缓存

    • 现代计算机使用多级缓存(L1、L2、L3)来提高数据访问速度,减少CPU等待时间。
  3. 存储器层次结构

    • 现代计算机采用存储器层次结构,从高速缓存到主存储器,再到辅助存储器,形成一个高效的数据存储和访问体系。
  4. 非易失性存储器

    • 现代计算机逐渐采用非易失性存储器(如SSD)替代传统的机械硬盘,提高数据存储的可靠性和速度。