2.2 计算机技术的分类
南宁捡死鱼2.2.1 系统技术
计算机作为⼀个完整系统所运⽤的技术。主要有系统结构技术、系统管理技术、系统维护技术和系统应⽤技术等，如图 2-3 所⽰。
图2-3 计算机系统技术
1．系统结构技术
它的作⽤是使计算机系统获得良好的解题效率和合理的性能价格⽐。
电⼦器件的进步，微程序设计和固体⼯程技术的进步，虚拟存储器技术以及操作系统和程序语⾔等⽅⾯的发展，均对计算机系统结构技术产⽣重⼤影响。它已成为计算机硬件、固件、软件紧密结合，并涉及电⽓⼯程、微电⼦⼯程和计算机科学理论等多学科的技术。
现代计算机的系统结构技术主要有两个⽅⾯：⼀为从程序设计者所见的系统结构，它是系统的概念性结构与功能，关系到软件设计的特性；其⼆为从硬件设计者所见的系统结构，实际上是计算机的组成或实现，主要着眼于性能价格⽐的合理化。
随着技术的进步，元器件价格逐渐下调，为特殊⽤途专门设计的系统性价⽐越来越⾼，如数据库计算机，图像处理计算机等。
2．系统管理技术
计算机系统管理⾃动化是由操作系统实现的。
操作系统的基本⽬的在于最有效地协调计算机的软件、硬件资源，以提⾼机器的吞吐能⼒、运算时效，⽅便计算机的操作使⽤，改善系统的可靠性，降低算题费⽤等。
操作系统的基本功能，是对计算机系统的各种资源以⾄⽤户程序施⾏有效的管理、调度和指挥，主要为作业管理、⽂件管理、数据管理、处理器管理、输⼊输出管理、存储空间管理、⼈——机通信管理
、终端⽹络管理、系统故障管理、系统再组合以及对其他软件的管理等。此外还负责对⽤户的数据和程序实施保护和保密，以及收费计算等。
3．系统维护技术
计算机系统实现⾃动维护和诊断的技术。
实施维护诊断⾃动化的主要软件为功能检查程序和⾃动诊断程序。功能检查程序针对计
算机系统各种部件各⾃的全部微观功能，以严格的数据图形或动作重试进⾏考查测试并⽐较其结果的正误，确定部件⼯作是否正常。⾃动诊断根据部件的具体逻辑，以特定的算法⽣成⼤量的测试数据和故障字典，利⽤诊断机或其他特设硬件作为“硬核”，对故障部件有关的测试路径进⾏步数启动，并回收测试结果。对有故障者查询故障字典以确定故障部位。
4．系统应⽤技术
计算机系统的应⽤⾮常⼴泛。主要有程序设计⾃动化和软件⼯程技术是与应⽤有普遍关系的两个⽅⾯。
程序设计⾃动化，即⽤计算机⾃动设计程序，是使计算机得以推⼴的必要条件。早期的计算机靠⼈⼯
以机器指令编写程序，费时费⼒，容易出错，阅读和调试修改均⼗分困难。50 年代初期开始使⽤的汇编语⾔，有效地改善了程序设计的条件，虽然它是低级语⾔，但因可⼈⼯编写出⾼质量的程序⽽仍保有其⽣命⼒。50 年代中期出现的⾼级程序设计语⾔，可根据课题算法的规律与特点，使设计者可以⽤语⾔形式编制出课题的源程序，然后通过编译或解释，⾃动编出以机器指令形式表达的⽬的程序，⼤⼤提⾼了程序设计的劳动⽣产率。
软件⼯程的主要内容包括软件开发的⽅法论和软件开发的⽀援系统。⽅法论研究程序设计的原理、原则和技术，借以⽣产出价格合理、可靠和易读的程序。⽀援系统则主要对软件⽣产过程各阶段提出⽀持⼯具，以提⾼软件⽣产的效率与质量。软件⽣产⼯程化对计算机技术的发展具有重⼤意义。软件⽣产⽅式⽐较落后，以⼈⼯为主，⾃动化程度较差。设计、修改、维护费⽤昂贵，产品错误率较⾼，以致发⽣所谓“软件危机”。因此提出了“软件⼯程”，即将软件⽣产视为⼀种⼯程或⼯业，使软件⽣产采取与硬件相类似的形式，创⽴软件设计、调试、维护、⽣产组织管理等的科学⽅法，制定软件标准，研制软件⽣产的⼯具等。软件⼯程已受到很⼤重视并获得较普遍的推⼴。
2.2.2 器件技术
电⼦器件是计算机系统的基础，计算机复杂逻辑的基层线路为“与门”、“或门”和“反相器”。由此组成的⾼⼀层线路有“组合逻辑”和“时序逻辑”两类。电⼦器件作为计算机划代的标志，按照电⼦元器件的划分为 4 代。
1．第⼀代是电⼦管计算机时代（1946～1959 年），如图2-4 所⽰，运算速度慢，内存容量⼩，使⽤机器语⾔和汇编语⾔编写程序。主要⽤于军事和科研部门的科学计算。
毛晓彤个人资料简介图2-4 电⼦管
2．第⼆代是晶体管计算机时代（1959～1964 年），如图2-5 所⽰，其主要特征是采⽤晶体管作为开关元件，使计算机的可靠性得到提⾼，⽽且体积⼤⼤缩⼩，运算速度加快，其外部设备和软件也越来越多，并且⾼级程序设计语⾔应运⽽⽣。
图2-5 晶体管
3．第三代计算机是⼩规模集成电路（SSI）和中规模集成电路（MSI）计算机时代（1964～1975 年），如图 2-6 所⽰，它是以集成电路作为基础元件，这是微电⼦与计算机技术相结合的⼀⼤突破，并且有了操作系统。
图2-6 ⼩规模集成电路
柯佳嬿4．第四代计算机。将 CPU、存储器及 I/O 接⼝集成在⼤规模集成电路和超⼤规模集成
电路芯⽚上，如图 2-7 所⽰。该时期的计算器在存储容量、运算速度、可靠性及性能价格⽐⽅⾯均⽐上⼀代有较⼤突破。其中按照时间及集成电路规模的先后⼜分有三个阶段：
图2-7 ⼤规模集成电路
（1）⼤规模集成电路（Large Scale Integration，LSI）和超⼤规模集成电路（VLSI）计算机时代（1中学生自我评价
975～1990 年）。
（2）超⼤规模集成电路（ULSI）计算机时代（1990～2005 年），其主要标志有两个：⼀个是单⽚集成电路规模达 100 万个晶体管以上；另⼀个是超标量技术的成熟和⼴泛应⽤。
（3）2005 年以后，是极⼤规模集成电路计算机，单⽚集成电路规模可达⼀亿到⼗亿个晶体管。
2.2.3 部件技术
计算机系统是由数量和品种繁多的部件组成的。各种部件技术内容⼗分丰富，主要有运算与控制技术、信息存储技术和信息输⼊输出技术等。
1．运算与控制技术
计算机的运算和逻辑功能主要是由中央处理器、主存储器、通道或 I/O 处理器以及各种外部设备控制器部件实现的，中央处理器是计算机的核⼼部件。运算算法的研究成果对加速四则运算，特别是乘除运算有重要作⽤，随着器件价格的降低，从逻辑⽅法上⼤⼤缩短进位与移位的时间。
指令重叠、指令并⾏、流⽔线作业以及超⾼速缓冲存储器等技术的应⽤，可提⾼中央处理器的运算速度。微程序技术的应⽤，使原来⽐较杂乱和难以更动的随机控制逻辑变得灵活和规整，它把程序设计英语教学工作计划
的概念运⽤于机器指令的实现过程，是控制逻辑设计⽅法上的⼀⼤改进，但因受到速度的限制，多⽤于中、⼩型计算机、通道和外部设备部件控制器中。
多道程序和分时系统技术的产⽣和各种存储器和输⼊输出部件在功能和技术上的发展，使计算机系统内部信息的管理⽅法与传输成为重要问题，计算机的控制从集中式⾛向分布式，
出现了存储器控制技术与通道、外部设备部件控制技术等。
2．信息存储技术
叶芝泛存储技术使计算机能将极其⼤量的数据和程序存放于系统之中，以实现⾼速处理。由于存储在容量、速度、价格三者之间存在尖锐⽭盾，存储器不得不采取分级的体系，形成存储器的层次结构，⾃上⾄下可分为超⾼速缓存、内存储器和外存储器等。主存储器是存储体系的核⼼，直接参与处理器的内部操作，因此它应具有与处理器相适应的⼯作速度。
MOS 存储器在速度、价格、功耗、可靠性及⼯艺性能等⽅⾯均有很⼤优越性，是主存储器⽐较理想的⼿段。主存储器的⼯作速度（⼀般速度以MHz 作为单位），⼀直未能跟上处理器（⼀般速度以 GHz 作为单位），存在较⼤的速度差。为充分发挥处理器潜⼒，出现了超⾼速缓冲存储器来解决速度差的问题，使⼆者速度相匹配，但由于价格较⾼，容量⼀般只有主存储器的⼏百分之⼀。
3．信息输⼊输出技术
输⼊输出设备是计算机送⼊数据和程序、送出处理结果的⼿段。最早的信息采⽤的是打孔卡⽚或者纸带为载体，通过卡⽚或纸
带输⼊机将数据和程序送⼊计算机，经过时代发展逐渐采⽤键盘或者其它输⼊设备进⾏数据的输⼊。
在输出⽅⾯，最早采⽤的是击打技术基础上的各类打印机，但速度受到机械运动的限制，⾮常的慢。通过研究，发明了⾮击打技术的将电压直接加在电介质涂覆纸张以取得静电潜像的静电式打印机；靠激光在光导⿎上扫描⽽形成静电潜像的激光静电式打印机；利⽤喷墨雾点带电荷后受电极偏转⽽形成⽂字的喷墨式打印机；以利⽤热敏纸张遇热变⾊原理的热敏打印机由于⾮常轻便逐渐流⾏。⼈——机对话输出多采⽤以显像管、LCD、LED 显⽰器进⾏图像⽂字显⽰的终端设备。计算机的输⼊输出技术正向智能化发展。
2.2.4 组装技术
组装技术同计算机系统的可靠性、维修调试的⽅便性、⽣产⼯艺性和信息传递的延迟程度有密切的关系。
由于计算机是由电⼦元器件组成，它对环境的使⽤有较⾼的要求，环境温度和湿度的升⾼都会造成性
能的下降，灰尘的集聚会导致元器件或者主板等的短路，引起故障，因⽽在冷却⽅⾯是组装技术需要解决的重要问题，常⽤的⽅式有氟利昂冷却散热⽚⽅式；也可以使⽤氟利昂冷却⽔通过散热⽚的⽅式；还可以使⽤氟利昂冷却空⽓，通过风冷技术达到降温的⽬的。由于技术和条件限制⽬前主要还是采⽤风冷技术。
计算机电⼦器件的变⾰，对组装技术产⽣极⼤影响，组装技术的进步随着计算机的换代，不断向⼩型化、微型化发展。在电⼦管时期，⼀个“门”即是⼀个插件，以焊钉、导线钎焊⽽成。晶体管使组装密度提⾼⼀个数量级，每⼀个插件可包含若⼲个“门”，⼀般组装采⽤单⾯板或者是双⾯板，集成电路将过去的接插件融⼊到了元器件内，采⽤多层板的印制技术，⼤⼤提⾼了组装的密度，使组装实现微型化，典型的⽅法是将集成电路的裸芯⽚焊接在多达
30 余层的陶瓷⽚上，构成模块，然后将模块焊接于⼗余层的印刷底板上。