計算機概論

計算機組成

馮·諾依曼設計的計算機由五個基本部分組成：儲存器、運算器、控制器以及輸入/輸出裝置。

首先將編好的程式和資料由輸入裝置送入儲存器中，再將指令從儲存器中取出送往控制器進行解釋分析，根據指令中的內容產生各種控制訊號，自動控制計算機中的所有部件，按時間順序完成指令內容。這就是馮·諾依曼程式控制的概念，也是當今絕大多數計算機所遵循的規則。

計算機歷史

計算機的發展一共有四個階段，它們分別如下所示：

第一個發展階段：1946-1956年電子管計算機的時代。
第二個發展階段：1956-1964年電晶體的計算機時代：作業系統。
第三個發展階段：1964-1970年積體電路與大規模積體電路的計算機時代
第四個發展階段：1970- 超大規模積體電路的計算機時代。

系統結構

計算機系統可分為應用層、系統層和硬體層三層，其中計算機系統是由硬體與軟體兩部分組成的。如圖所示：

硬體層是整個計算機系統的基礎和核心，它包含了硬體設計和硬體電路。

硬體設計：計算機各部件組成的設計、指令系統設計（機器語言）、微程式控制器設計等，再把它們用數字邏輯設計實現，以便最後生成硬體電路。

硬體電路：硬體電路就是具體的積體電路、印製電路板（PCB）等。

系統層主要包括作業系統和語言處理程式，語言處理程式即編譯器或直譯器。

高階語言的源程式可以通過兩種方法轉換成機器語言（目標程式）：

一種是通過編譯程式在執行之前將源程式轉換成機器語言。（編譯型）

一種是通過解釋程式進行解釋執行，即逐行解釋並主動執行源程式的語句。（解釋型）

應用層包括系統分析、應用軟體和語言工具。

超級計算機發展

計算機自問世以來，一直採用馮·諾依曼體系結構，超級計算機也沿用該體系向前發展，其大致經歷了以下五個階段：

第一代：早期的單處理器系統。

第二代：向量處理系統。

第三代：大規模並行處理系統（Massively Parallel Processor,MPP）。

第四代：共享記憶體處理系統。

第五代：機群系統（也稱集群系統）。