计算机应用基础：第1章 计算机系统基础

件、提高产品质量及合格率。
5.人工智能（或智能模拟）
人工智能（Artificial Intelligence）是计算机模拟人类的智能活动，
诸如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。现在人工智能的
研究已取得不少成果，有些已开始走向实用阶段。例如，能模拟高水平医
学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人等等。
返回
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
12
第1章 计算机系统基础
首页 结束
1.1.2 计算机的主要应用领域
3.辅助技术
计算机辅助技术包括CAD、CAM和CAI等。
⑴计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）
计算机辅助设计是利用计算机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以
输入设备
输出设备
适配器 外存储器接口
外存储器
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
返回
8
第1章 计算机系统基础
主机
计算机硬件的组成
中央处理器 系统总线
内存储器
适配器
适配器
I/O端口
输入设备
输出设备
适配器 外ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ储器
首页 结束
外设
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
返回
9
第1章 计包含算运机算系器和统控基制础器。承
6.网络应用
计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。计算机网络的核心
目的是资源共享和数据通信。
计算机网络改变了现代社会。
返回
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
14
第1章 计算机系统基础
1.1.1 计算机发展的重要历史回顾
首页 结束
1.机械计算时代（19世纪以前）
1614：苏格兰、John Napier、计算四则运算和方根运算的精巧装置。
返回
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
20
第1章 计算机系统基础
Lee De Forest与电子管
首页 结束
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
21
第1章 计算机系统基础
ENIAC
首页 结束
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
22
第1章 计算机系统基础
首页 结束
第一台可操作存储程序的计算机－－Mark-I
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
返回
5
第1章 计算机系统基础
首页 结束
计算机工作原理
计算机是一种基于二进制运算的信息处理机器，任何需要由计算机进 行处理的信息，都必须进行一定程度的形式化，并表示成二进制编码的形 式。这就引进了数据的概念。
数据具有一定的格式且易于被计算机处理。计算机操纵、加工数据的 过程称为数据处理。
大学计算机基础教程
3
第1章 计算机系统基础
首页 结束
1.1.1 1.1.1计算机系统的基本概念和组成
1. 计算机的定义与工作原理 是一种能自动、高速进行科学计算和数据处理的电子设备。
俗称——“电脑”
2. 计算机的组成与工作原理
现在大多数计算机的系统结构属于冯·诺依曼结构或存储程序结构，
该结构由五大部件组成 ①运算器 ②控制器 ③存储器 ④输入设备 ⑤输出设备
1625：William Oughtred、计算尺。
1642：法国数学家、Pascal、能进行八位计算的计算尺。商品化。
1822：英国、Charles Babbage、差分机和分析机，理论非常超前，类似
于百年后的电子计算机，利用卡片输入程序和数据。
1834：Babbage、通用的分析机，1840年将操作数提高到了40位，并基本
★ 硬件是软件的工作基础，软件是硬件功能的扩充和完善。 两者相互依存，相互促进。
★ 软件与硬件的结合，构成完整的计算机系统。
返回
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
7
第1章 计算机系统基础
微型计算机的逻辑结构
控制器 运算器
中央处理器 系统总线
内存储器
首页 结束
存储器
适配器
适配器
I/O端口
I/O端口
⑶计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，简称CAI）
计算机辅助教学是利用计算机系统使用课件来进行教学。课件可以用著作
工具或高级语言来开发制作，它能引导学生循环渐进地学习，使学生轻松
自如地从课件中学到所需要的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指
导和因人施教。
返回
2020年12月6日星期日
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
返回
11
第1章 计算机系统基础
首页 结束
1.1.2 计算机的主要应用领域
2.数据处理（或信息处理） 数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利 用、传播等一系列活动的统称。据统计，80％以上的计算机主要用于数据 处理，这类工作面宽量大，决定了计算机应用的主导方向。 数据处理从简单到复杂已经历了三个发展阶段，它们是： ⑴电子数据处理（Electronic Data Processing，简称EDP） 它是以文件系统为手段，实现一个简单项目的管理。 ⑵管理信息系统（Management Information System，简称MIS） 它是以数据库技术为工具，实现一个复杂系统的全面管理，以提高工作效 率。 ⑶决策支持系统（Decision Support System，简称DSS） 它是以数据库、模型库和方法库为基础，帮助管理决策者提高决策水平， 改善运营策略的正确性与有效性。
大学计算机基础教程
13
第1章 计算机系统基础
首页 结束
1.1.2 计算机的主要应用领域
4.过程控制（或实时控制）
过程控制是利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进
行自动调节或自动控制。采用计算机进行过程控制，不仅可以大大提高控
制的自动化水平，而且可以提高控制的及时性和准确性，从而改善劳动条
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
首页 结束
2
第1章 计算机系统基础
首页 结束
本章概述
本章讲述的是计算机系统的硬件基础和软件 基础两方面。但对于大家非常熟悉的内容不 再详细罗列，而是进行不同方向的延伸。 包括计算机发展的关键历史事件、未来的预 测、基本概念和理论等内容。
2020年12月6日星期日
了机器。结果仅仅用了6周就得出了准确的数据（62622250人）。 1896：Herman Hollerith创办了IBM公司的前身。
返回
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
15
第1章 计算机系统基础
Pascal’s 计算器－ Pascalence(1642)
首页 结束
2020年12月6日星期日
第1章 计算机系统基础
1.1 计算机系统概述
首页 结束
1.1.1 计算机系统的基本概念和构成 1.1.2 计算机的主要应用领域 1.1.3 计算机发展的重要历史回顾
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
返回
1
第1章 计算机系统基础
1.1计算机系统概述 1.2 计算机硬件基础 1.3 计算机软件基础
返回
10
第1章 计算机系统基础
首页 结束
1.1.2 计算机的主要应用领域
1.科学计算（或数值计算） 科学计算是指利用计算机来完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的 计算。在现代科学技术工作中，科学计算问题是大量的和复杂的。利用计 算机的高速计算、大存储容量和连续运算的能力，可以实现人工无法解决 的各种科学计算问题。 拥有超强向量计算能力的巨型计算机特别适合于这类应用，计算机的超强 计算能力不只是实现了已有的计算方法，而且能引起计算方法和理论上的 变革。
首页 结束
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
19
第1章 计算机系统基础
首页 结束
1.1.1 计算机发展的重要历史回顾
2.电子计算机创造的初期阶段 1906：美国、Lee De Forest、电子管。为电子计算机的发展奠定了基础。 也从机械计算时代进入了电子计算时代。 1924年2月：IBM，一个具有划时代意义的公司成立。 1935：IBM推出IBM601机。一秒钟算出乘法的穿孔卡片计算机。1500台。 1937：英国剑桥大学、Alan M.Turing、“图灵机”的数学模型。 1937：BELL试验室、George Stibitz、用继电器表示二进制的装置。第一 台二进制电子计算机。 1943年12月：英国、可编程计算机，包括2400个真空管，破译德国的密码， 每秒能翻译大约5000个字符，但使用完后不久就遭到了毁坏。 1946：ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）：第 一台真正的电子数字计算机。开始于1943年，完成于1946年。主要用于弹 道计算和氢弹的研制。约翰·冯·诺依曼（John Von Noumann）在这台计算 机研制的后期从理论上起了决定性的作用。
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
23
第1章 计算机系统基础
首页 结束
第一台全面的可操作存储程序的计算机－－EDSAC （Electronic Delay Storage Automatic Calclator)
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
24
第1章 计算机系统基础
IAS 指令集
实现了控制中心（CPU）和存储程序的设想，而且程序可以根据条件进行
跳转。
1848：英国数学家George Boole创立二进制代数学。提前一个世纪为现代
二进制计算机铺平了道路。
1890：美国人口普查。在1880年的普查，人工用了7年的时间进行统计。
Herman Hollerith借鉴了Babbage的发明，用穿孔卡片存储数据，并设计
首页 结束
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
25
第1章 计算机系统基础
首页 结束
1.1.1 计算机发展的重要历史回顾
3.晶体管时期 1947 ： Bell 实 验 室 的 William B. Shockley 、 John Bardeen 和 Walter H.Brattain.发明了晶体管，开辟了电子时代新纪元。 1949：EDVAC（Electronic Discrete Variable And Computer）：第一台 使用磁带的计算机。这是一个突破，可以多次在其上存储程序。 1950：软磁盘由东京帝国大学的Yoshiro Nakamats发明。其销售权由IBM 公司获得。开创存储时代新纪元。 1953：磁芯存储器被开发出来。 1954 ： IBM 的 John Backus 和 他 的 研 究 小 组 开 始 开 发 FORTRAN （ FORmula TRANslation），1957年完成。是一种适合科学研究使用的计算机高级语 言。
计算机数据处理过程
通信/存储
数据处理
通信/存储
数据输入
2020年12月6日星期日
数据输出
大学计算机基础教程
返回
6
第1章 计算机系统基础
首页 结束
3.计算机系统的组成
计算机系统由硬件和软件两部分组成 ❖ 硬件：计算机系统中所有实际物理装置的总称 ❖ 软件：在计算机中运行的各种程序和相关的数据及文档
– 程序：用来向计算机指出应如何一步步地进行规定操作 – 数据：程序处理的对象 – 文档：提供给用于使用的操作说明、技术资料等
返回
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
4
第1章 计算机系统基础
冯·诺依曼系统结构
控制器
首页 结束
输入设备
运算器 (ALU)
输出设备
存储器
数据流
控制流
冯·诺依曼系统结构特点
①计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成； ②程序和数据在计算机中用二进制数表示； ③计算机的工作过程是由存储程序控制的。
担系统软件和应用软件运行任 务的处理，是任何一台计算机 必不可少的核心组成部件。
首页 结束
存取速度快、容量相 对小，价格相对高、CPU可 直接访问、易失性
中央处理器 系统总线
内存储器
适配器
适配器
I/O端口
适配器
输入设备
输出设备
外存储器
用来连接CPU、内
“识1别20”2表的0把年示1信计2月的息6算日信形星机期息式日存转的储换设器成备中人用可“大学直0计”接算和机基存出的础教、设一程外施个存并控和协制各调部种它件输们入工输作
实现最佳设计效果的一种技术。
⑵计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）
计算机辅助制造是利用计算机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过
程。
将CAD和CAM技术集成，实现设计生产自动化，这种技术被称为计算机集成
制造系统（CIMS）。它的实现将真正做到无人化工厂。
大学计算机基础教程
16
第1章 计算机系统基础
Charles Babbage 差分机
首页 结束
具有现代计算机的基本部件 ＝＞ 计算机之父
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
17
第1章 计算机系统基础
布尔与二进制代数学
首页 结束
2020年12月6日星期日
大学计算机基础教程
18
第1章 计算机系统基础