第一章计算机概述
计算机
第一章计算机基础知识第一节计算机概述一、计算机的发展从1946年第一台电子计算机问世以来，根据表示计算机信息逻辑元件的不同，将计算机的发展分成４代。
1946年2月，世界上第一台计算机于美国宾州大学诞生，取名电子数字积分计算机，简称ENIAC。
这台机器使用了近18000个电子管、10000只电容和7000个电阻，总重30吨，功率150千瓦，占地170平方米，是花了近3年才完成的一项庞大工程。
它的原设计目的是为美国陆军弹道实验室计算弹道特性表。
虽然当时达到的速度仅有每秒5000次加、减运算，但它把计算一条发射弹道的时间从台式计算器所需的7～10小时缩短到30秒以下，使弹道实验室的近200名工程师从此摆脱了繁重的计算劳动。
ENIAC虽然只使用了九年多就停止使用，并且在我们今天看来它有诸多不够理想的方面，但是它的问世，表明了电子计算机时代的到来，它的出现具有划时代的意义。
（一）第一代计算机（1946～1956年）它的主要特征如下：①采用电子管作为逻辑开关元件，体积大、耗电量大、成本高，每秒运算速度仅为几千次。
②程序设计使用机器语言或汇编语言，还没有操作系统。
③ 存储容量小，初期用水银延迟线或静电存储器，容量仅有数千字节(KB)，后期采用磁鼓与磁心，容量有较大提高。
第一代计算机体积庞大，造价很高，仅限于军事和科学研究工作。
（二）第二代计算机（1955～1964年）①采用半导体晶体管作为逻辑开关元件，体积减小、重量减轻、能耗降低、速度加快，每秒运算速度达几十万次。
②程序采用汇编、高级语言设计，出现FORTRAN、COBOL、ALGOL等语言。
③存储容量增加，使用磁心作为主存储器，辅助存储器采用磁盘和磁带。
第二代计算机体积小、成本低、功能强、可靠性大大提高。
除了科学计算外，还用于数据处理和事务处理。
（三）第三代计算机（1964～1970年）① 采用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件，从而使体积、重量进一步减小；运算速度和可靠性有了进一步提高，每秒运算速度达几十万次到几百万次。
第一章计算机概述
第一章计算机概述第一节计算机发展简史（硬件部分）在ENAIC诞生之前，相继产生了数学领域二进制和四则运算，同时开启了工具与机械机制造的时代。
早期计算机（原始脑力使用计算工具的时代）公元前5世纪，中国人发明了算盘，广泛应用于商业贸易中，算盘被认为是最早的计算机，并一直使用至今。
算盘在某些方面的运算能力（如：加、减、乘、除等）要超过目前的计算机，算盘的方面体现了我们中国人民无穷的智慧。
前期计算机（机械计算机时代、史前时代）17世纪开始至18世纪中后期，在西欧，由中世纪进入文艺复兴时期的社会大变革，大大促进了自然科学技术的发展，人们长期被神权压抑的创造力得到空前释放。
其中制造一台能帮助人进行计算的机器，就是最耀眼的思想火花之一。
从那时起，一个又一个科学家为把这一思想火花变成引导人类进入自由王国的火炬而不懈努力。
但限于当时的科技总体水平，大都失败了，这就是拓荒者的共同命运：往往见不到丰硕的果实。
后人在享用这甜美的时候，应该能从中品出一些汗水与泪水的滋味……从而计算机器硬件设备也进入了第二次重要历史进步阶段。
1614年，苏格兰业余数学家约翰·纳皮尔[John Napier (1550-1617)]发表了一篇论文，其中提到他发明了一种可以计算四则运算和方根运算的精巧装置。
1620年左右，在这段时期中设计和使用机械设备计算乘法是非常困难的。
1623 年，人称“计算机时代之父”的德国科学家威廉·契克卡德[Wilhelm Schickard (1592-1635)]制作了一个能进行六位以内数加减乘除运算，并能通过铃声输出答案的“计算钟”。
通过转动齿轮来进行操作。
这台设备是人类有史以来第一台机械计算机。
威廉·契克卡德计算钟1625年，英国牧师数学家威廉·奥特雷德[William Oughtred (1575-1660)]发明计算尺。
1642年至1645年，法国数学家布莱士·帕斯卡[Blaise Pascal(1623-1662)]在威廉·奥特雷德计算尺的基础上将计算尺加以改进，发明了一部使用齿轮运进行八位计算并自动进位加法器，称为“Pascalene(帕斯克林)”。
《计算机导论(第三版)》-第1章 计算机概述
3.计算机的发展
代数 第一代 第二代 第三代 第四代 起止时间 构成元件 46-57 58-64 65-72 72电子管 晶体管 集成电路 处理方式 机器语言 高级语言 并行处理
大 规 模 集 成 电 数据库系 路 统
4.计算机的特点
运算速度快（几百万-亿次/秒） 精度高（有效数字6位-16位-任意） 有记忆能力（存储信息） 有判断功能 能在程序控制下自动工作
21世纪高等院校计算机系列教材
主编
Байду номын сангаас
杨克昌 王岳斌
中国水利水电出版社
第1章 计算机概述
什么是计算机 计算机的产生与发展 计算机的特点与分类 计算机的应用 计算机人物与奖项
1. 什么是计算机
计算机，又叫电子计算机（电子 数字计算机）、电脑；
计算机是一种具有记忆功能、能按人 的意图（即事先编制并存储的程序） 自动高速运行的机器。
科学计算：航空航天,天气预报 数据处理：数据库，文字处理 自动控制：炼钢，炼油 CAX(CAD,CAM,CAI,…) 人工智能：下棋，作曲，机器人 网络应用：Internet
11.著名计算机人物 著名计算机人物
计 算 机 科 学 之 父 ， 阿 伦 图 灵 Alan Turing， 1912.6～1954.6，英国数学家。 1951年被选 为英国皇家学会院士。1936年，图灵发表了一 篇著名的论文《论可计算数及其在判定问题中 的应用》，论文中提出了一种十分简单但运算 能力极强的理想计算装置，这一装置是一种理 想的计算模型，这种计算机模型奠定了计算机 组成部件、工作方式和顺序，被称为图灵机， 图灵的这一思想奠定了整个现代计算机的理论 基础。 图灵对计算机科学的杰出贡献主要表现在：创建 了自动机理论，发展了可计算性理论，奠定了 人工智能的基础。
第一章计算机基础知识
(2)应用软件 在计算机软硬件基础上为某一专门应用目的而设计开发的软件称为应 用软件.应用软件大致可以分为三大类:通用应用软件,用于专门行业的应 用软件和定制软件. 1.2.4 微型计算机系统的硬件组成 1.CPU(Central Processing Unit) CPU即中央处理单元,又称微处 CPU即中央处理单元,又称微处 理器.是一块集成了运 算器和控制器的半导体芯片,是整个计算机系统的 "大脑". 大脑" 2.系统主板(Main board)系统主板又称为母板是微型计算机中最大的一块集 .系统主板(Main board)系统主板又称为母板是微型计算机中最大的一块集 成电路板.
1.2 计算机系统的基本组成及工作原理
1.2.1 计算机系统的组成 一个完整的计算机系统有硬件系统和软件系统两部分组成.
运算器 CPU 控制器 主 机 内存(主存) 硬件系统 计 算 机 系 统 输入设备:键盘,鼠标,扫描仪 输出设备:显示器,打印机,绘图仪
系统软件:操作体统,语言处理程序
软件系统
CMOS ISA 插槽 主板电池 控制芯片 PCI 插槽 串 行/并 口 插 槽 Socket7 插槽 键盘插座 CACHE 内存插槽
3.内存储器 (1)随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM) )随机存取存储器(Random Memory,简称RAM)
(2)只读存储器(Read Only Memory,简称ROM) )只读存储器(Read Memory,简称ROM) 只读存储器简称ROM.CPU从它们中读取信息,而不能写入信息. 只读存储器简称ROM.CPU从它们中读取信息,而不能写入信息. (3)高速缓冲存储器(Cache) )高速缓冲存储器(Cache)
第1章 计算机基础知识
1.1.3 计算机的分类
1、按规模和综合性能指标分类 1) 巨型机：运算速度快，可达到数百亿次/秒。处理能力最强：航天、
气象等尖端领域。我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等
2)大型机：运算速度在100万～几千万次/秒，大型、通用、速度较快、
1.2.1 计算机的基本结构
1．冯·诺依曼型计算机的基本结构 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提
出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个 要点：
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备5大部分组成。
随机存储器 （RAM）
计
内存储器 （内存）
算 机
外存储器（外存）
只读存储器 （ROM） 软盘
硬盘
系
光盘
统
键盘
外设
结
输入
图
显示器、投影机
输出设备（Output）
打印机
微机计算机系统
操作系统
绘图仪
语言处理程序
数据库管理系统
网络通信管理程序
系统软件 应用软件 软件系统
应用软件包 用户程序
几种类型的CPU（奔腾4、赛扬D、AMD）
Pentium 4 506+ 2.66G 接口类型：LGA 775
CPU主频：2.66 针脚数（Pin）：775
CPU外频： 制作工艺：0.09微米 二级缓存容量：1M CPU类型：台式机
64位技术：支持
Celeron D 346 3.06G 接口类型：LGA 775
计算机基础知识
第一章计算机与信息技术§1．1计算机概述一、计算机的发展历程1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生第一台计算机ENIAC1．第一代：1946年—50年代中，电子管时代，有机器语言和汇编语言。
2．第二代：50年代中—60年代中，晶体管时代，使用操作系统，出现Fortran、COBOL、ALGOL 高级语言。
3．第三代：60年代中—70年代初：中小规模集成电路时代，用半导体存储器代替了磁芯存储器，使用了磁盘。
4．第四代：70年代初至今：大规模集成电路时代，开始引入光盘、优盘。
二、计算机的特点1．运算速度快2．计算机精确度高3．具有存储和逻辑判断能力4．有自动控制能力5．采用二进制表示数据三、计算机的分类1．按工作原理分类：电子数字计算机、电子模拟计算机2．按用途分类：通用计算机和专用计算机。
3．按规模分类：巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站、PC机四、计算机的应用1．科学计算2．数据处理和信息管理3．自动控制4．计算机辅助功能CAD：计算机辅助设计CIMS：计算机集成制造系统CAI：计算机辅助教学5．人工智能五、计算机的发展趋势巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化。
§1．2信息与信息技术一、什么是信息信息就是收信者事先不知道的报道，数据是信息的具体表示形式，是信息的载体。
二、什么是信息技术信息技术是用于获取信息、传递信息、处理并再生信息的一类技术。
第一次信息革命是文字的使用，第二次信息革命是印刷术的发明，第三次革命是电话、广播、电视的使用，第四次革命是电子计算机与通信相结合的现代信息技术。
三、计算机中信息的表示1．二进制只有0、1逢二进一2．八进制3．十六进制B—二进制D—十进制O—八进制H—十六进制4．不同进制数据之间的转换5．西文字符的编码计算机系统中有两种重要的西文字符编码：ASCII和EBCDIC码（IBM大型机用）普通采用的是ASCII（美国信息交换标准代码），用一个字节表示一个字符，一个字节为8个二进制位，最高位为0，共有128个字符EBCDIC采用8位二进制表示256个字符6．汉字编码（1）国标码GB2312-80国标码收录了6763个汉字和682个字符，其中一级汉字3755个，按拼音顺序排列，二级汉字3008个，按部首顺序排列，所有汉字和字符组成一个94行（区号）和94列（位）的矩阵，第一个字对应的行号和列号合起来叫区位码。
第一节 计算机基础知识
计算过程在程序控制下自动执行，中间无需人工干预，
每秒可做5000个加法，或500次乘法，或50次除法，工
作一小时完成的计算量相当于100个人用手摇计算机计
算两个月。"埃尼克''被认为是电子计算机的始祖，它开
创了电子计算机的历史。
3
4
▪ 2.计算机的发展
1.1.2 微型计算机的发展 概况
▪1．第一代（1971~1973年）4位型计算机 ▪2．第二代（1974~1978年）8位型计算机 ▪3．第三代（1979~1985年）16位型计算机 ▪4．第四代（1986~1992年）32位型计算机 ▪5．第五代（1993~今）64位型计算机 ▪位：指的是机器的字长，字长越长，其精度 越高。
已达几十亿次。
▪ 我国"银河"计算机
每秒达几亿次。
7
▪ 2 .计算精度高
▪ 一般电子计算机可以有十几位有效数字，有的在百位以上甚至更 高。
▪ 3.有较强的记忆能力
▪ 计算机能自动记忆住进入计算机的数据和程序，记忆的数据可以 达到几千万甚至几亿个。
▪ 4. 具有逻辑判断能力，自动化程度高
▪ 计算机并无自己的意志，它不能自己启动，不会自己寻求问题和 制定求解问题的方案，计算机必须接受人的指令。但是，一旦人 们把求解问题的一串指令输入机器启动后，计算机就能按照程序 自动地进行工作直到完成为止，工作过程中一般不需要的人工干 预。它不但能顺序地逐个执行指令，也能按照程序的规定通过逻 辑判断选定下一步要执行的指令，还可按照程序的规定使某些指 令反复执行若干遍。
大家好
1
第一章 计算机基础知识
2
第一章 计算机基础 1.1计算机概述
计算机基础及使用
目前使用最广泛的操作系统包括DOS，Windows和UNIX。 其中DOS属于(shǔyú)单用户单任务磁盘操作系统，曾是世界上最流
行的操作系统；Windows属于多用户多任务操作系统，它的窗口 式工作方式为用户提供了良好的工作界面，从而使用户更加简单、 方便地使用计算机。
第十六页，共一百一十页。
（6）信息高速公路。21世纪是一个信息时代，为了便于大
量信息快速交流，各国都在建设高速传递信息的通信骨干网络，并 且组成互联网，国际互联网（Internet）就是其中之一。任何人都 可以利用计算机辅助教学和通过计算机网络在家里听著名(zhùmíng) 教授讲课，也可以查阅世界各国部分图书馆的电子音像资料，以 及和其他人进行各种学术交流、传递信件和网上聊天等。
第二页，共一百一十页。
一、计算机的发展史 1946年2月，第一台电子计算机ENIAC（Electronic
Numerical Integrator And Computer）即“电子数字计算机”在 美国加州研制成功。这台计算机的诞生标志着电子计算机时代 (shídài)的到来，它的出现具有划时代(shídài)的意义。
处理器、存储器和输入/输出设备组成。
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1．中央处理器 中央处理器简称为CPU，它是整个计算机的核心部分，由
运算器和控制(kòngzhì)器两个部件组成。运算器负责对数据进行算 术和逻辑运算；控制(kòngzhì)器负责对程序所规定的指令进行分析， 控制(kòngzhì)并协调输入、输出操作或对内存的访问。
第二十九页，共一百一十页。
2．应用软件 应用软件是除了系统软件以外的其他所有软件，它是用户利用计算 机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编制的计算机程序。由于 计算机已广泛应用于多个领域，因此，应用软件的种类也是各种各样(ɡè
计算机基础知识
小数部分处理方法
所以 (38.75)10 =(100110.11)2
3) 二进制和八进制数、十六进制之间的转换
【例5】 将(110101010 .011)2转化为八进制数
所以 (110 101 010 .011)2 =(652.3)8
【例6】将(110101010 .011)2 转化为十六进制数
所以 (110101010 .011)2 =(1AA.6)16
K 字节
1KB = 1024 B = 210B
M（兆）字节 G（吉） 字节 T（太）字节
1MB = 1024 KB = 210KB 1GB = 1024 MB = 210MB 1TB = 1024 GB = 210GB
信存储单位
字(word)：是计算机一次存取、运算、加工
和传送的数据长度，是处理信息的基本单位。
1.3 信息编码及数据存储单元
1.3.2 汉字编码 （1）汉字输入码： 将汉字通过键盘输入到计算机采用的代码称 为汉字输入码，也称为汉字外部码（外码）。汉 字输入码的编码原则应该易于接受、学习、记忆 和掌握，码长尽可能短。 目前我国的汉字输入码编码方案已有上千种， 但是在计算机上常用的有几种，根据编码规则， 这些汉字输入码可分为流水码、音码、形码和音 形结合码四种。
1）将R进制转换为十进制数 【例1】 将(1101.101)2转为十进制数 (1101.101)2 =1×23+1×22+0×21+1×20 +1×21+0×2-2+1×2-3 =8+4+0+1+0.5+0+0.125 =(13.625)10 【例2】 将(137.12)8 转为十进数 (137.12)8 =1×82 +3×81 +7×80 +1×8-1+2×8-2 =64+24+7+0.125+0.03125 =(95.15625)10
第一章计算机发展史计算机系统的组成
• 冯.诺依曼结构计算机存储程序的计算机方案包 含的三个要点 • 1.采用二进制数的形式表示数据和指令 • 2.将指令和数据安执行顺序都存放在存储器中 • 3.由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备五大部分组成计算机。 • 其工作核心是存储程序和程序控制
计算机的特点和分类
1.计算机的主要特点 （1）运算速度快。现在的电子计算机可以达到每秒上亿次，甚至更高。 （2）计算精度高。电子计算机的计算精度是其他计算工具无法相比的。 （3）具有记忆和逻辑判断能力。 （4）程序进行自动化。计算机与以前的所有计算工具本质区别在于它 能摆脱人的干预，自动、连续地进行各 种操作。
控制器
运算器 存储器
大容量存储器
存储 器
存放程序 和数据
执行算术运算 和逻辑运算
I/O设备 I/O子系统
计算机系统的硬件组成 输入/输出设备
常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。
微型计算机的基本组成
（1）计算机硬件系统
• 计算机硬件系统由五部分构成 • 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 • 1、输入设备：输入设备是用来向计算机主机输入程序和数 据的设备。 • 2、运算器（ALU）：是计算机中进行算术运算和逻辑运算 的部件。 • 3、控制器：是统一控制和指挥计算机各个部件协调工作的 部件。 • 运算器和控制器合称为中央处理器（CPU）是计算机的核心 部件。 • 4、存储器：是用来存储程序和数据的部件把数据从存储器 中取出的过程称为读，把数据存入存储器的过程称为写存 储容量用B、KB、MB、GB等单位表示通常将存储器分为内 存储器和外存储器。
国于1980年制定的国家标准GB2312—80，代号为
计算机基础知识课件
计算机基础知识课件计算机基础知识课件第一章计算机概述1.1 计算机的定义计算机是一种用于处理各种信息的电子设备，它可以根据一定的指令进行运算、存储和处理数据，使人们能够高效地完成各种工作。
1.2 计算机的分类计算机按照功能和用途可以分为以下几类：（1）超级计算机：主要用于科学计算等高性能计算领域（2）大型计算机：主要用于企业管理、金融、制造业等领域（3）中型计算机：主要用于地方政府、大学等机构（4）微型计算机：个人计算机或者小型办公计算机1.3 计算机的历史计算机的历史可以追溯到古代，但是真正意义上的计算机的发明是20世纪初期。
现代计算机的发明可以追溯到1946年，艾克特和莫奇利在美国发明了世界上第一台电子计算机，名为“ENIAC”。
1.4 计算机的组成计算机主要由以下几部分组成：（1）硬件：包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备等（2）软件：包括系统软件和应用软件1.5 计算机的工作原理计算机的工作原理是将数据输入到计算机内部，经过处理后输出结果。
整个过程可以分为输入、处理和输出三个部分。
第二章计算机网络基础2.1 计算机网络的定义计算机网络是指将多台计算机通过通信线路互相连接起来，以便它们可以方便地共享资源和信息。
2.2 计算机网络的分类计算机网络根据规模和范围可以分为以下几类：（1）局域网（LAN）：指在比较小的范围内建立的网络，如公司内部的网络（2）城域网（MAN）：指覆盖一座城市的网络（3）广域网（WAN）：指跨越地域范围内的网络，如互联网2.3 计算机网络的协议计算机网络中通信必须遵循一定的协议，网络协议通常被分为以下几个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
2.4 计算机网络操作系统计算机网络中常用的操作系统有Windows、Linux和Unix 等。
第三章计算机安全3.1 计算机安全概述计算机安全是指防止计算机被非法入侵、破坏或者数据泄露等安全问题。
第一章计算机应用基础知识
第一章计算机应用基础知识第一节计算机概述一、计算机的产生和发展（一）产生1、世界上第一台计算机ENIAC ：诞生于 1946年 2月美国宾夕法尼亚大学特点： 5000次加减法 / 秒、占地 170平方米、重 30吨、电子管 18800、继电器 1500、耗资 40万美元。
2、 1946年 6月美籍匈牙利数学家冯 . 诺依曼提出“存储程序”原理，其设计思想有以下3点：⑴计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五部分组成⑵计算机内部采用二进制数⑶将指令和数据都存储起来，由程序控制计算机自动执行，即“存储程序、程序控制”原理。
（二）发展根据计算机采用的电子元器件不同而划分为四代。
阶段时间逻辑器件应用范围第一代1946-1958电子管时代（出现机器语言或汇编语言）科学计算、军事研究第二代1959-1964晶体管时代（出现系统软件、高级语言，数据处理、事物处理提出操作系统，磁芯作为主存）第三代1965-1970中小规模集成电路（出现分时操作系统、包括工业控制的各个领域主存采用半导体）超大规模集成电路（主存采用半导体、第四代1971年至今计算机技术与通信技术相结合，形成计应用到了社会的各个领域算机网络）（三）计算机分类1、按计算机工作原理分类: 数字式计算机、模拟式电子计算机、数字模拟混合式计算机2、按计算机用途分类: 通用计算机和专用计算机3、按计算机性能分类:巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站、个人计算机巨型机：①运算速度在亿次以上的计算机，由多个CPU组成。
②应用领域：高科技领域。
如：航天航空、天气预报、医药等尖端科学研空和战略武器研制中的复杂计算机。
小巨型机：①允许相当多的用户同时使用，也有很高的运算速度和大的存储容量，价格相对于巨型机便宜。
②应用领域：同巨型机大型机：①一般用作网络服务器，可连几百到上千个终端。
②应用领域：大型商业、银行、科研、高校的计算中心。
小型机：①运算速度在几百万次左右，一般用作主机，可连几十个终端。
第一章 计算机与信息技术
第二代——晶体管计算机
时间:1959-1964年 标志:主要逻辑元件是晶体管 内存:磁芯存储器(几十万字) 外存:磁盘、磁带等 速度:每秒几十万次基本运算 软件:汇编语言与高级语言、操作系统等 特点(与第一代相比）:体积小/耗电少/成本 低/功能强 /使用方便 代表机型:UNIVACII/贝尔TRADIC/IBM7090/ 7094/7044等
什么是计算机
计算机基础知识
计算机是一种能按照事 先存储的程序，自动、 高速、精确进行大量数 值计算和各种信息处理 的现代化智能电子设备
㈠ 计算机的产生与发展
1、最初的产生原因 二战中，复杂弹道计算
第一台计算机：
1946年2月研制成功 名称：ENIAC 每秒5000次 研制单位：美国宾夕法尼亚大学
个人计算机（PC)
பைடு நூலகம்
计算机基础知识
㈣ 计算机的应用
科学计算（数值计算）
如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算
如：民航订票、库存管理、财务管理、情报检索等
数据处理与信息管理
自动控制
用于实时地收集和检测被控对象的参数，按最佳方案控制 对象进行自动控制或调节
CAD、CAM、CAT、CAE、CAI 等
世界上第一台电子计算机于1946年2月 在美国研制成功，取名ENIAC。ENIAC是电 子数值积分计算机(Electronic Numerical Integrator And Computer)的缩写。这台 计算机使用了18800个电子管，占地170平 方米,重达30吨，耗电140千瓦，耗资40多 万美元。ENIAC每秒可进行5000次加法或减 法运算 。
新一代计算机（未来型计算机）
第1章计算机概论
1.3.2 各进制之间的转换
1、 进制和位权 十进制——以10为基数的计数体制 不同数位上的数具有不同的权值10i。 例如：
(333.33)D 位置计数法 =3 102 + 3 101+ 3 100+ 3 10-1 +3 10-2
权 权 权 权 权
10 i
基数
按权展开式
表示相对小数点的位置
神威Ⅰ计算机系统
2000年8月，由我国自主研发的峰值运算速度达到每秒 3840亿浮点结果的高性能计算机神威Ⅰ投入商业运营。我国继 美国、日本之后，已成为第三个具备研制高性能计算机能力的 国家。该系统在当今全世界已投入商业运行的前 500位高性能 计算机中排名第48位。 这个被命名为神威Ⅰ计算机系统的可缩放大规模并行计算 机系统，主要技术指标和性能达到了国际先进水平，是我国在 巨型计算机研制和应用领域取得的重大科研成果，从而打破了 西方某些国家在高性能计算机领域对我国的限制。 神威Ⅰ计算机系统的应用范围主要涉及气象气候、航空航 天、信息安全、石油勘探、生命科学等领域。北京高性能计算 机应用中心在试运行期间，已开发成功多个基于神威Ⅰ计算机 系统的实用化大型应用软件。初步统计，神威Ⅰ计算机系统使 用率达到60%以上，在国民经济建设领域正发挥着积极作用。 如：与我国气象局合作开发的集合数值天气预报系统，在 8小 时内可完成32个样本、10天全球预报；与中科院生物物理所合 作开发的人类基因克隆系统，已完成人类心脏基因克隆运算， 取得了达到国际先进水平的成果。
两种分类方法
1、按功能分类：
①专用计算机
应用于特殊领域，在特定用途下非常有效， 功能单一
②通用计算机 功能齐全，通用性强，用途广泛，但效率 相对专用机低
第1章 计算机基础知识
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第1章 计算机基础知识
1.2 计算机的系统组成
一台完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两部 分组成。硬件与软件结合，计算机才能正常运行。
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第1章 计算机基础知识
1.2.1 计算机的硬件系统
一个完整的计算机硬件系统，主要由运算器、控制器 、存储器（内部存储器和外部存储器）、输入设备和输出 设备五大部件组成。其中，运算器和控制器统称为中央处 理器（CPU——Central Processing Unit），CPU是计算 机的核心部件，由它发号施令协调计算机各个部件有条 不紊地工作。 1. 运算器
7.计算机网络应用
计算机网络的出现，加速了全球的信息化进程。所有的信 息资源连接成一个全球性的大型网络，包括文字、数据、图形 、图像和视频等各种形态的信息都可以在一个大型网络中交互
使用。
9
第1章 计算机基础知识
1.1.5
计算机的分类
计算机有多种分类方法，如根据信息的表示和处理方 式，有数字电子计算机、模拟电子计算机和数字模拟混合 电子计算机；根据用途来分，有专用计算机和通用计算 机；根据计算机规模和性能来分，有巨型计算机、大型计 算机、小型计算机和微型计算机。
7
第1章 计算机基础知识
3.数据处理
计算机数据处理指对人类社会的生产活动、经济与市场、 我国改革开放的总体规划等大量数据进行处理，对这些数据进 行计划、分析、计算、评估等操作。
4.计算机辅助技术
计算机辅助技术包含计算机辅助设计（CAD——Computer Aided Design）、计算机辅助制造（CAM——Computer Aided Manufacturing）和计算机辅助教学（CAI——Computer Aided Instruction）。
计算机基础知识
第一章计算机基础知识第一节计算机概述一、计算机的产生和发展1、定义：电子计算机是一种能够根据程序指令自动进行数据运算和逻辑判断的电子设备，简称计算机，俗称电脑，英文名称是computer。
2、产生：1946年2月，美国，ENIAC ，用于计算子弹道轨迹计算，主要组成元器件是电子管。
ENIAC只能进行简单的数据运算，其功能远远比不上现在的一台普通计算机。
3、发展：随着电子技术的发展，计算机的发展突飞猛进，不断更新换代，其体积是越来越小，功能越来越强，价格越来越低。
计算机的发展经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路四个时代。
二、计算机的特点（多选）1、运算速度快2、精确度高3、具有存储记忆和逻辑判断能力（判断）计算机不仅能够进行判断，还可以把数据、程序等信息储备起来，以供调用。
4、具有智能化特点5、具有高度的可靠性、通用性和广泛的兼容性。
计算机种类比较多，不同厂家、型号的计算机可以通用，软件的兼容性也逐步提高。
三、计算机的应用（多选）1、科学计算：科学计算是计算机最早应用的领域例如“航天飞机、人造卫星、天气预报2、数据处理：指计算机对数据进行记录、整理、统计、加工、利用、传播等一系列活动的总称。
（多选）企业利用计算机实现财务管理、人事工资管理、仓储管理、销售管理等管理信息系统；银行的通存通兑3、办公自动化4、自动控制5、计算机辅助设计6、人工智能四、计算机的分类（流程）巨型机、大型机、小型机、微型机（又称微机或PC,是我们目前所常用的）、便携机、手持机第二节计算机系统的组成原理一、计算机系统的组成1、计算机系统的组成一个完整的计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。
计算机硬件系统是构成计算机的所有实体。
（多选）计算机软件是指挥计算机进行工作的各种程序的集合,包括程序、数据和有关的文档资料。
二者的关系（判断）：计算机硬件是计算机系统运行的物质基础，软件是计算机的灵魂。
硬件配置再好，没有软件难以发挥作用，而软件也必须在硬件的支持下才能发挥作用。
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大学计算机基础
非冯· 诺依曼结构计算机
非冯· 诺依曼结构是一种由数据而不是由指令来 驱动执行的体系结构
• • • • 数据流计算机 归约计算机 基于面向对象程序设计语言的计算机 智能计算机
例 ： 将（35.6875）10转换为二进制数。 ① 用除2取余法将整数部分(35)10转换为二进制整数：
2
2 2
35
17 8
………… 余数为1
………… 余数为1 ………… 余数为0
低位
2
2 2
4
2 1
………… 余数为0
………… 余数为0 ………… 余数为1 高位
0
故：(35)10 = (100011)2 验证：1×25+0 × 24+0 × 23+0 × 22+1 × 21+1 × 20=32+2+1=35
第 三 代
1965 ~ 1971
集成 电路
磁芯、半 导体
外存普遍采 用磁带、磁 盘 各种专用外 设，大容量 磁盘、光盘 等普遍使用
多种功能较强的 操作系统、会话 式语言
实现标准化系列化， 应用于各个领域
第 四 代
1970 至今
超大规模 集成电路
半导体
可视化操作系统、 广泛应用于所有领 数据库、多媒体、 域 网络软件
21世纪高等学校计算机科学与技术规划教材
大学计算机基础
大学计算机基础
第一章 计算机概论
计算机的起源与发展
PC机的产生与发展 计算机的未来发展趋势
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计算机的计算模型
计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。
图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 一个控制器，一条可以无限延伸的 带子和一个在带子上左右移动的读 写头。
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②
用乘2取整法将小数部分(0.6875)10转换为二进制形式： 2 高位
0. 6875 ×
1.3750 …… 整数部分为1 0. 3750
×
2
0. 7500 …… 整数部分为0 0. 7500
×
2
即：(0.6875)10 = (0.1011)2
1. 5000 …… 整数部分为1 0. 5000 × 2 低位
辅助设计
主要是指设计和制造人员利用计算机自动或半自动地完成 产品设计和制造的技术。 例如：CAD、CAM、CAI。
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1.3 计算机的应用
电子商务
随着计算机网络技术发展而新兴的一项应用，同时也让人 们开始关注网络使用的稳定性和安全性 例如：网上订票，网上购物
人工智能
利用计算机具有信息存储和逻辑判断的能力，建立计算机 系统的知识、推理、学习及其他类似人的认识和思维能力 的一门综合性的计算机应用技术。 例如：机器人、医疗诊断、指纹识别、语音识别
(316.74)o=3×82+1×81+6×80+7×8-1+4×8-2
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4．十六进制（Hexadecimal ）
十六进制的计数规则为：
(1)有十六个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9， A，B，C，D，E，F 。
(2)每位逢十六进一 。 其中，数码A、B、C、D、E、F代表的数值分别对应十进制数 的10、11、12、13、14和15。
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1.2 计算机的分类
按用途 通用计算机：可存储、处理各种信息 专用计算机：其软、硬件是为解决某个特定 问题专门设计的
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1.2 计算机的分类
按规模大小分 巨型机：体积大、速度快、存储量大、价格 昂贵。主要用于航天、军事、气象。 服务器：主要应用于处理网络的共享资源， 有较高的运行速度和丰富的外部接口 工作站：多用于计算机辅助设计和图像处理， 拥有大容量的主存 微型机：即PC，采用微处理芯片，价格低廉
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计算机进行数据处理以二进制为基础
计算机采用两个稳态的二值电路。以高、低 电位表示0、1，这决定了计算机内部采用二 进制技术，它具有简、便、廉的特点。 使用二进制的好处： ①可采用二稳态的元件 ②四则运算简单 ③节省存储设备 ④便于采用逻辑代数
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2．二进制（Binary）
CRAY-Ⅱ
银河Ⅱ
PC机的产生与发展
• • • • • • • • 1971 全球第一块微处理器——4004芯片诞生 1972 Intel宣布带宽为8位的8008芯片开发成功 1974 新一代8位微处理器——8080芯片问世 1975 MITS研制的以8080为CPU的全球第一台微电脑— —Altair出世 1976 乔布斯和沃兹制作出Apple Ⅰ 1977 Apple Ⅱ上市 1981 IBM的工程师们在佛罗里达的Boca Raton采用 8086与8088微处理器芯片，设计出了自己的个人计算 机——IBM-PC 1982以后 80286、80386、80486、Pentium芯片—— 高能奔腾（Pentium Pro）、多功能奔腾（Pentium MMX）、奔腾Ⅱ、奔腾Ⅲ和奔腾4等 大学计算机基础
大学计算机基础
代 别
起迄 年份
硬件 软件 逻辑元件 主存储器 其他 应用领域
第 一 代
1946~ 1957
电子管
水银延迟 输入输出主 线、磁鼓、 要采用穿孔 磁芯 卡片
机器语言、 汇编语言
科学计算
第 二 代
1958 ~ 1964
晶体管
普遍采 用磁芯
外存开始采 用磁带、磁 盘
高级语言、管理 科学计算、数据处 程序、监控程序、 理、事务管理 简单的操作系统
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1.1 计算机的起源与发展
其特征有： (1) 运算速度快、精确度高 (2) 数据存储量大 (3) 能够进行逻辑判断能力 (4) 高度的自动化和稳定性
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1.2 计算机的分类
按处理数据的类型 数字计算机：数据表现形式为电压的高低 模拟计算机：数据形式为在时间和幅度上连 续变化的模拟量，如电压，电流，温度
大学计算机基础
微处理器集成度发展示意图
晶 体 管 数 目 420,000,000
0.18微米芯片
2,300
4004 奔腾4
10微米芯片 大学计算机基础
计算机发展趋势
计算机世界中的中国
1958年完成第一台电子计算机103 1959年完成大型电子计算机104 1959年中国自行研究的107计算机问世 1965年中国开始研制第三代计算机（集成路） 1977年研制成功中国第一台微机DJS050
1946年，冯· 诺依曼首次 提出了电子计算机中存储 程序的概念（存储程序和 程序控制），并提出了计 算机的基本构造—存储器、 运算器、控制器、输入设 备和输出设备。 大学计算机基础
John von Neumann 冯诺依曼
1.1 计算机的起源与发展
计算机是否就是我们俗称的“电脑”？ 计算机是一种按程序能快速、准确、高效 自动地处理和加工信息的现代化电子设备。
大学计算机基础
2.2．不同数制间的转换
1)其他进制数化为十进制数 对于任何一个二进制数、八进制数、十六进制数可以写出它的按 权展开式，再进行计算即可 ：
例如：
(1111.11)2= 1×23+1×22+1×21+1×20 +1×2-1+1×2-2=15.75 (A10B.8)16= 10×163+1×162+0×161+11×160 +8×16-1= 41227.5 大学计算机基础
2)十进制数转换为二进制数
(1)整数部分 对于整数部分采用“除2取余法”，即逐次除以2，直至商为 0，得出的余数倒排，即为二进制各位的数码。 (2)小数部分 小数部分采用“乘2取整法”，即逐次乘以2，从每次乘积的 整数部分得到二进制数各位的数码。
练习：将35.6875 转换为二进制数
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为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了‚图灵奖‛
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世界上第一台计算机ENIAC
5000次加法/秒 体重28吨
占地170m2
18800只电子管
1500个继电器
功率150KW
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世界上第一台计算机
第一台计算机不具备 现代计算机的主要原 理特征： 存储程序和 程序控制
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计算机发展趋势
计算机分类——巨型机
运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机
1975年世界上第一台超级计算机‚Cray-I” 超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、 石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计 算的高科技领域。 中国超级计算机： 国防科技大学研制的 ‚银河1号‛、 ‚银河2号‛和‚银河3号‛ 国家智能计算机中心推出的 ‚曙光1000”和‚曙光200I” 大学计算机基础
二进制的计数规则为：
(1)有两个不同的数码：0，1 。
(2)每位逢二进一 。
二进制数11101.01可按权相加展开
大学八进制的计数规则为：
(1)有八个不同的数码：0，1，2，3，4，5，6，7。
(2)每位逢八进一 。
一个八进制数316.74可以写成如下的多项式形式：
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第二章 计算机中信息的表示
数制的概念
数制转换 信息编码
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2.1 数制
数码：一组用来表示某种数制的符号。如：1、 2、3、4、A、B、C、D、E、F等。
基数：数制所使用的数码个数称为“基数”或 “基”，常用“R”表示，称R进制。如二进制的 数码是：0、1，基为2。