計算機科學技術(shù)導(dǎo)論（第二版） 第1章 計算機科學技術(shù)的基礎(chǔ)知識課件

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1、第1章計算機科學技術(shù)的基礎(chǔ)知識本章學習目標本章主要講解計算機的發(fā)展簡史、特點、用途、系統(tǒng)組成、基本結(jié)構(gòu)和工作原理、計算機中數(shù)據(jù)的表示方法——數(shù)制與碼制、程序設(shè)計基礎(chǔ)知識等內(nèi)容。通過本章的學習，主要掌握以下內(nèi)容：計算機的基本概念、特點、用途及發(fā)展數(shù)制及數(shù)制間的相互轉(zhuǎn)換方法計算機數(shù)的表示法、ASCII碼和漢字編碼計算機基本結(jié)構(gòu)和工作原理程序設(shè)計語言、程序設(shè)計方法算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)計算機概述1.1計算機科學與技術(shù)專業(yè)知識體系和專業(yè)方向1.2計算機的運算基礎(chǔ)1.3邏輯代數(shù)與邏輯電路基礎(chǔ)1.4計算機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理1.5程序設(shè)計基礎(chǔ)1.61.1

2、計算機概述1.1.1計算機的基本概念“計算機”顧名思義是一種計算的機器，它是由一系列電子器件組成—英語名稱為Computer。計算機可以對數(shù)字、文字、顏色、聲音、圖形、圖像等各種形式的數(shù)據(jù)進行加工處理。計算機具有各種計算的能力。當用計算機進行數(shù)據(jù)處理時，首先把要解決的實際問題，用計算機語言編寫成計算機程序，然后將待處理的數(shù)據(jù)和程序輸入到計算機中，計算機按程序的要求，一步一步地進行各種運算，直到存入的整個程序執(zhí)行完畢為止。計算機具有各種計算的能力。在數(shù)據(jù)處理過程中，計算機不僅能進行加、減、乘、除等算術(shù)運算，而且還能進行邏輯運算并對運算結(jié)果

3、進行判斷，從而決定以后執(zhí)行什么操作。計算機具有信息處理能力。在當今的信息社會里，各行各業(yè)，隨時隨處產(chǎn)生大量的信息，人們?yōu)榱烁咝У孬@取、傳送、檢索信息及從信息中產(chǎn)生各種報表數(shù)據(jù)，必須將信息在計算機的控制下進行有效的組織和管理。綜上所述，可以給計算機下一個定義：計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數(shù)值計算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。1.1.2計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)由計算機硬件和計算機軟件兩部分組成?！粲布–omputerhardware)主要由CPU、存儲器、輸入輸出控制系統(tǒng)和各種輸入輸出設(shè)備等功能部件組成。

4、◆軟件（Computersoftware)它包括計算機運行所需的各種程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔資料?！袈銠C脫離軟件的計算機硬件稱“裸機”。硬件是軟件賴以運行的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件是人與硬件之間的界面。操作員（人）應(yīng)用軟件支撐軟件系　編譯程序統(tǒng)……..軟件操作系統(tǒng)計算機硬件計算機軟件計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)1.1.3計算機的發(fā)展自1946年美國賓西法尼亞大學研制出世界上第一臺電子數(shù)字計算機ENIAC（電子數(shù)字積分計算機的英文縮寫）至今雖然只有60多年的時間，但計算機系統(tǒng)和計算機應(yīng)用得到了飛速發(fā)展。元件制作工藝水平的不斷提高是計算機發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此以計

5、算機元器件的變革作為標志，計算機的發(fā)展已經(jīng)歷了四代，并正在研制第五代。1．第一代計算機—電子管計算機（1946～1957年）其主要特征是采用電子管作為主要元器件。ENIAC。2．第二代計算機—晶體管計算機（1958～1964年）其主要特征是由電子管改為晶體管。3．第三代計算機—集成電路計算機（1965～1971年）其主要特征是用半導(dǎo)體中小規(guī)模集成電路代替分立元件的晶體管。4．第四代計算機—大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路計算機　　　　　　　　?。?972年至今）其主要特征是以大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路為計算機的主要功能部件。5．新一代計算機—智能

6、計算機新一代計算機正在研制之中，主要特征是人工智能，它將具有自然語言理解能力、模式識別能力和推理判斷能力等，突破馮.諾依曼體系結(jié)構(gòu)的限制，提出非馮.諾依曼的體系結(jié)構(gòu)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機。6．微型計算機的發(fā)展概況微型計算機（簡稱微機）誕生于1971年，它的誕生和迅速普及是計算機發(fā)展史中最重大的事件。微型計算機具有體積小、重量輕、功耗小、可靠性高、使用環(huán)境要求不嚴格、價格低廉、易于成批生產(chǎn)等特點。世界上第一臺微機是由美國Intel公司年輕的工程師馬西安.霍夫（M.E.Hoff）于1971年研制成功的。他大膽地提出了一個設(shè)想，把計算機的全部電路

7、做在四個芯片上，即一片4位微處理器Intel4004、一片320位的隨機存取存儲器、一片256字節(jié)的只讀存儲器和一片10位的寄存器，它們通過總線連接起來就組成了世界第一臺4位微型計算機—MCS-4。微型計算機的核心部件是微處理器（MPU），根據(jù)微處理器集成規(guī)模和功能，形成了微型計算機的不同發(fā)展階段。（1）第一代微型計算機1972年Intel公司研制成功8位微處理器Intel8008，它主要采用工藝簡單、速度較低的P溝道MOS電路。由它裝備起來的計算機MCS-8稱為第一代微型計算機。（2）第二代微型計算機第二代微處理器是在1973年研制成

8、功的，主要采用速度較快的N溝道MOS技術(shù)的8位微處理器。代表性的產(chǎn)品有Intel公司的Intel8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。（3）第三代微型計算機第三代微處理器是在