計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程 李健蘋 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程 第1章

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1、主講人：李健蘋2011.2《計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程》第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識計(jì)算機(jī)概述數(shù)據(jù)單位和編碼微機(jī)硬件組成計(jì)算機(jī)中信息的表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成多媒體技術(shù)內(nèi)容提要2計(jì)算機(jī)是一種“可以傳授給人知識的工具”，也是一種“無比有力的知識工具”。真正對人類生活帶來直接沖擊的，不是計(jì)算機(jī)硬件本身，而是來自軟件這種人類知識的產(chǎn)物。引言31.1.1計(jì)算機(jī)的誕生計(jì)算機(jī)原意為“計(jì)算”的機(jī)器，這是發(fā)明者當(dāng)初為之其計(jì)算為目的。而發(fā)展到今天，它的觸角延伸向了社會的各個(gè)領(lǐng)域，對推動當(dāng)今物質(zhì)文明的進(jìn)步，起著決定性的作用。1.1計(jì)算機(jī)的概述一、早期的計(jì)算工具東方的創(chuàng)造：算籌（春秋普及）、算盤唐代第

2、一種手動式計(jì)數(shù)器西方的靈感：機(jī)械式計(jì)算機(jī)機(jī)電式計(jì)算機(jī)41642BlaisePascal加法器CharlesBabbage1822差分機(jī)1833分析機(jī)MARKIENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代計(jì)算機(jī)發(fā)展史人類追求的計(jì)算工具5算籌：計(jì)數(shù)方法123456789102030405060708090算盤：通過手動完成從低位到高位的數(shù)字傳送，數(shù)字由算珠的數(shù)量表示，數(shù)位則由算珠的位置來確定。古語曰：“運(yùn)籌策于帷幄之中，決勝敗于千里之外。計(jì)算機(jī)發(fā)展史6查爾斯.巴貝奇1812年差分機(jī)1834年分析機(jī)近代計(jì)算機(jī)1.差分機(jī)和分析機(jī)三部分組成：(1)由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲庫；(2)運(yùn)

3、算裝置；(3)能對操作順序進(jìn)行控制，并選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的裝置。計(jì)算機(jī)發(fā)展史7HowardAiken博士發(fā)現(xiàn)了巴貝奇的論文在IBM的支持下，用機(jī)電方式制造了MARKI(世界上第一臺數(shù)字式自動計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年巴貝奇的設(shè)想)MARKII和MARKIII是電子計(jì)算機(jī)2.MARKI1944年51尺長重5頓750,000部份合并而成有72個(gè)累加器，每一個(gè)有自己的算術(shù)部件，及23位數(shù)的寄存器。計(jì)算機(jī)發(fā)展史81946年2月由賓州大學(xué)研制的ENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來重達(dá)30噸占地250m2啟動工耗150000瓦18000個(gè)電子管每秒5千次加減運(yùn)算沒有存儲器采

4、用十進(jìn)制第一款商用計(jì)算機(jī)：UNIVAL1947年，莫奇萊和埃克特計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)發(fā)展史3.電子計(jì)算機(jī)1946年9ENIAC劃時(shí)代的實(shí)驗(yàn)裝置晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。電子管的缺點(diǎn)：體積大；耗能高、散熱量大。晶體管的優(yōu)點(diǎn)：體積??；耗能低；性能穩(wěn)定。計(jì)算機(jī)發(fā)展史10晶體管數(shù)目4004奔騰4750,000,0002,3000.18微米芯片10微米芯片計(jì)算機(jī)發(fā)展史11晶體管數(shù)單位時(shí)間執(zhí)行的指令數(shù)百萬條/每秒每18個(gè)月芯片能力增長一倍。計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)第一定律——摩爾定律12第一代（1946~1956）電子管5千~4萬（次/秒）第二代（1957~1964

5、）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1971~90年代）集成電路幾百萬~幾億（次/秒）計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)發(fā)展史1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段13時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一46-58電子管機(jī)器語言匯編語言科學(xué)計(jì)算二58-64晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三64-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會的各個(gè)領(lǐng)域電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路14微型化計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢巨型化網(wǎng)絡(luò)化智能化ENIAC15隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴(kuò)大。采用存儲方式進(jìn)行工作的馮?諾依曼型的計(jì)算機(jī)逐

6、漸顯露出其局限性。從而出現(xiàn)了新思維，這就是非馮?諾依曼計(jì)算機(jī)構(gòu)想。在軟件方面，非馮?諾依曼語言主要有三種：Lisp，Ｐrolog和Ｆ.Ｐ。而硬件方面，提出了與人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相類似的，新型超大規(guī)模集成電路----分子芯片，在20世紀(jì)80年代，人們根據(jù)某些有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)像計(jì)算機(jī)的開關(guān)電路一樣，存在著繼合和離開兩種類似于二進(jìn)制“0”和“1”的狀態(tài)，從而提出生物計(jì)算機(jī)，美國在1994年公布了對生物計(jì)算機(jī)研究的成果。非馮?諾依曼計(jì)算機(jī)：16光計(jì)算機(jī)利用光子取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲，光互連替代導(dǎo)線的電互聯(lián)的光子計(jì)算機(jī)，1984年5月在歐州就已研制出來。采用不同

7、波長的表示不同的數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)：超高速缺點(diǎn)：體積龐大量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)的設(shè)想是由美國阿貢實(shí)驗(yàn)室提出來的，它是利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)證實(shí)了量子邏輯門的存在，從而在理論上可以進(jìn)行量子計(jì)算，制成量子計(jì)算機(jī)是可行的。這種多現(xiàn)實(shí)態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。加拿大公司D-WaveSystems171．嵌入式技術(shù)將計(jì)算機(jī)作為一個(gè)信息處理部件，嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)之中的一種技術(shù)。系統(tǒng)和功能軟件固化起來，類似BIOS的工作方式。應(yīng)用：各種家電、數(shù)碼相機(jī)等計(jì)算機(jī)的新技術(shù)182．網(wǎng)格計(jì)算利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置的電腦組織成一個(gè)“虛擬的超級計(jì)算機(jī)”，其中每一臺的計(jì)

8、算機(jī)就是一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”，而整個(gè)計(jì)算是由成