计算机的输入输出设备

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计算机系统总体概述
人物介绍：冯· 诺依曼
人物介绍（二） 计算机的运算器、控制器 CPU 计算机的存储器 计算机的输入、输出设备 计算机的软件系统 填写计算机系统的组成结构图 探索：动手配置一台计算机
正文中用红色标注的地方 为重点掌握内容
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按照计算机使用的主要元件不同,计算机可以分为四代 ，他们分别是：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路 计算机和大规模超大规模集成电路计算机； 按照计算机系统的规模，计算机又可以分为巨型机、 大型机、小型机和微型； 计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成； 根据体积和外观的不同，又可以分为台式计算机，便携式 计算机和掌上型计算机。 那么一台计算机又由哪些部分来组成呢？ 在计算机中，硬件和软件是不可缺少的两个部分。硬 件是构成计算机的各种物理设备或器件的总称，它是计算 机系统快速、可靠、自动工作的物质基础，是计算机系统 的执行部分。在这个意义上讲，没有硬件就没有计算机， 计算机软件也不会产生任何作用。计算机软件是计算机系 统中程序、数据和相关技术文档资料的总称。一台计算机 之所以能够处理各种问题，具有很大的通用性，能够代替 人们进行一定的脑力劳动，是因为人们把要处理这些问题 的方法，分解成为计算机可以识别和执行的步骤，并以计 算机可以识别的形式存储到了计算机中。也就是说，在计 算机中存储了解决这些问题的程序。目前所说的计算机一 般都包括硬件系统和软件体统两个部分，而把不包括软件 系统的计算机称为“裸机”。从某种意义上来说，计算机 软件相当于硬件的扩充，拥有了足够的计算机软件，计算 机才能充分发挥它强大的功能。 由运算器（Arithmetical Unit）、控制器（Control Unit ）、存储器（Memory）、输入设备（Input）、输出设备（ Output）五个基本部件组成计算机的硬件系统，在控制器 的统一控制下，协调一致地完成由程序所描述的处理工作 。
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本版编辑：胡浩
人物介绍—冯.
诺伊 曼
现在一般认为ENIAC机是世界第一台电子计算机，它是由美国科学家研制的，于1946年2月14日在费 城开始运行。其实由汤米、费劳尔斯等英国科学家研制的“科洛萨斯”计算机比ENIAC机问世早两年多， 于1944年1月10日在布莱奇利园区开始运行。ENIAC机证明电子真空技术可以大大地提高计算技术，不过 ，ENIAC机本身存在两大缺点：(1)没有存储器；(2)它用布线接板进行控制，甚至要搭接见天，计算速度 也就被这一工作抵消了。ENIAC机研制组的莫克利和埃克特显然是感到了这一点，他们也想尽快着手研制 另一台计算机，以便改进。 冯· 诺依曼由ENIAC机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加ENIAC机研制小组后，便带领这批富有创新 精神的年轻科技人员，向着更高的目标进军。1945年，他们在共同讨论的基础上，发表了一个全新的“存 储程序通用电子计算机方案”--EDVAC(Electronic Discrete Variable AutomaticCompUter的缩写)。在这过程 中，冯· 诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识，充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力。 EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设 备，并描述了这五部分的职能和相互关系。EDVAC机还有两个非常重大的改进，即：(1)采用了二进制， 不但数据采用二进制，指令也采用二进制；(2建立了存储程序，指令和数据便可一起放在存储器里，并作 同样处理。简化了计算机的结构，大大提高了计算机的速度。 1946年7，8月间，冯· 诺依曼和戈尔德斯廷 、勃克斯在EDVAC方案的基础上，为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时，又提出了一个更加完善 的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》。以上两份既有理论又有具体设计的文件，首次在全世界掀起了 一股“计算机热”，它们的综合设计思想，便是著名的“冯· 诺依曼机”，其中心就是有存储程序 原则--指令和数据一起存储。这个概念被誉为’计算机发展史上的一个里程碑“。它标志着电子计算机时 代的真正开始，指导着以后的计算机设计。自然一切事物总是在发展着的，随着科学技术的进步，今天人 们又认识到”冯· 诺依曼机“的不足，它妨碍着计算机速度的进一步提高，而提出了”非冯· 诺依曼机“的 设想。 冯· 诺依曼还积极参与了推广应用计算机的工作，对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出 的贡献。 冯· 诺依曼于1937年获美国数学会的波策奖；1947年获美国总统的功勋奖章、美国海军优秀公民 服务奖；1956年获美国总统的自由奖章和爱因斯坦纪念奖以及费米奖。 冯· 诺依曼逝世后，未完成的手稿于1958年以《计算机与人脑》为名出版。他的主要著作收集在六卷 《冯· 诺依曼全集》中，1961年出版。
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人 物 介 绍 冯. 诺 伊 曼
计算机基本工作原理即“存储程序”原理，它是由冯· 诺依曼提出的。计算机系统应按照下述模式工作：将编好的程 序和原始数据，输入并存储在计算机的内存储器中（即“存储程序”）；计算机按照程序逐条取出指令加以分析，并执行 指令规定的操作（即“程序控制”）。这一原理称为“存储程序”原理，是现代计算机的基本工作原理，至今的计算机仍 采用这一原理。 人物介绍： 约翰· 冯· 诺依曼 ( John Von Nouma，1903-1957)，美藉匈牙利人，1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是一个 银行家，家境富裕，十分注意对 孩子的教育。冯· 诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘。据说他6岁时就能用古 希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言。最擅德语，可在他用德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语。他对 读过的书籍和论文。能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此。1911年一1921年，冯· 诺依曼在布 达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重。在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文 ，此时冯· 诺依曼还不到18岁。1921年一1923年在苏黎世大学学习。很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数 学博士学位，此时冯· 诺依曼年仅22岁。1927年一1929年冯· 诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受 了普林斯顿大学客座教授的职位，西渡美国。1931年成为该校终身教授。1933年转到该校的高级研究所，成为最初六位教 授之一，并在那里工作了一生。 冯· 诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、 哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士。他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院 等院的院土。 1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至1953年任美国数学会主席。 1954年夏，冯· 诺依曼被使现患有癌症，1957年2月8日，在华盛顿去世，终年54岁。 冯· 诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析的开拓性工作。
输入设备的功能是将要加工处理的外部信息转换为计 算机能够识别和处理的内部形式，以便于处理；输出设备 的功能是将信息从计算机的内部形式转换为使用者所要求 的形式，以便能为人们识别或被其它设备所接收；存储器 的功能是用来存储以内部形式表示的各种信息；运算器的 功能是对数据进行算术运算和逻辑运算；控制器的功能则 是产生各种信号，控制计算机各个功能部件协调一致地工 作。运算器和控制器在结构关系上非常密切，它们之间有 大量信息频繁地进行交换，共用一些寄存单元，因此将运 算器和控制器合称为中央处理器(CPU)。 计算机软件指的是为了告诉计算机做些什么和按什么 方法、步骤去做，以计算机可以识别和执行的操作表示的 处理步骤和有关文档。在计算机术语中，计算机可以识别 和执行的操作表示的处理步骤称为程序。计算机软件是计 算机程序和有关文档。 在计算机中，硬件和软件的结合点是计算机的指令系 统。计算机的一条指令是计算机硬件可以执行的一步操作 。计算机可以执行的指令的全体称为该机的指令系统。任 何程序，必须转换成该机的硬件能够执行的一系列指令。 虽然目前计算机的种类很多，制造技术发生了极大的 变化，但在基本的硬件结构方面，一直沿袭着冯· 诺依曼 的体系结构，从功能上都可以划分为五个基本组成部分， 即输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。