计算机导论第一章绪论
计算机科学导论第一章_绪论
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使用教材
Behrouz A. Forouzan （佛罗赞） Firouz Mosharraf （莫沙拉夫） 刘艺 瞿高峰 机械工业出版社 2010年出版
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使用教材
Behrouz A. Forouzan （佛罗赞） Firouz Mosharraf （莫沙拉夫） 迪安那大学.
1921-1923在苏黎世联邦工业大学学习．
1926年获得布达佩斯大学数学博士学位
1927-1929在柏林大学和汉堡大学任教
John Von Neumann （约翰·冯·诺依曼）
1903.12.28-1957.2.8 美籍匈牙利人
数学家、化学家、 物理学家、发明家、
计算机专家
1930普林斯顿大学客座教授，1931年他成 为美国普林斯顿大学的第一批终身教授 1933年转到该校的高级研究所，成为最初 六位教授之一，并在那里工作了一生．
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四个子系统 Four subsystems
基于冯诺依曼模型的计算机分为四个子系统: 存储器memory 、算术逻辑单元 arithmetic logic unit, 控制单元control unit、输入输出单元 input/output
Figure 1.5 冯.诺依曼模型
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四个子系统 Four subsystems
Figure 1.2 基于图灵模型的计算机：可编程数据处理器
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Figure 1.3 相同的程序，不同的数据
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Figure 1.4 相同的数据，不同的程序 11
通用图灵机 The universal Turing machine
通用图灵机是对现代计算机的首次描述， 该机器只要提供了合适的程序就能做任何计算。 一台很强大的计算机和通用图灵机能进行同样的运算。 我们所需要的仅仅是为这两者提供数据以及用于描述如 何做运算的程序. 实际上，通用图灵机能够做任何可计算的运算.
计算机导论-第一讲
计算机之父：冯·诺依曼 著名美籍匈牙利数学家 。1903年12月3日生于匈牙 利布达佩斯的一个犹太人家 庭。冯· 诺伊曼自童年起在吸 收知识和解题方面就具有惊 人的速度。六岁时他能心算 做八位数乘除法，八岁时掌 握微积分，十二岁就读懂领 会了波莱尔的大作《函数论 》要义。一生掌握了七种语 言 。
计算机的特点
计算机科学技术除了具有较强的科学 性外,还具有较强的工程性，因此，它是一 门科学性与工程性并重的学科。表现为理 论性和实践性紧密结合的特征。 计算机科学与技术学科包含计算机科学 、计算机工程、软件工程、信息工程等领 域。其迅猛发展，除了源于微电子学等相 关学科的发展外,主要源于其应用的广泛性 与强烈需求。
– 运算速度快 – 运算精度高 – 具有记忆能力 – 具有逻辑判断能力 – 存储程序
计算机时代已经来临 今天，计算机已经进入现代社会几乎一切领 域。从登月飞行、战略武器、石油勘探、中长 期天气预报，到书报排版印刷、影视动画效果 、远程教学，到日常生活的许多细小方面—— 自动洗衣机、电视机的遥控器、高档音响选曲 系统……电脑这个有史以来最伟大的人造精灵 简直是无处不在！ 总之，计算机时代已来临，以致在上个世纪 未就有人预言，在21世纪，不懂计算机将成为 “新文盲”。
深蓝与卡斯帕罗夫 ―深蓝”是IBM公司的超级国际象棋电脑，重1270 公斤，有32个微处理器，每秒钟可计算2亿步。 “深蓝”存储了一百多年来优秀棋手的对局两百 多万局 俄罗斯国际象棋特级大师卡斯帕罗夫（1963年生 ）是人类有史以来最伟大的棋手，在国际象棋棋 坛上独步天下。前世界冠军卡尔波夫号称是唯一 能与其抗衡的棋手，但每次都是卡斯帕罗夫取胜 。可是，在临近世纪末的1997年，孤独求败的卡 斯帕罗夫不得不承认自己输了，而战胜他的是一 台没有生命力、没有感情的电脑。
计算机导论课后习题及参考答案
计算机导论课后习题第一章绪论一、单项选择题1.世界上第一台电子计算机ENIAC诞生于（）。
A．1941年B．1946年C．1949年D．1950年2.世界上首次提出存储程序计算机体系结构的是（）。
A．莫奇莱B．艾仑·图灵C．乔治·布尔D．冯·诺依曼3.世界上第一台电子数字计算机采用的主要逻辑部件是（）。
A．电子管B．晶体管C．继电器D．光电管4.物理器件采用晶体管的计算机被称为（）。
A．第一代计算机B．第二代计算机C．第三代计算机D．第四代计算机5.下列叙述正确的是（）。
A．世界上第一台电子计算机ENIAC,首次实现了“存储程序”方案B．按照计算机的规模，人们把计算机的发展过程分为四个时代C．微型计算机最早出现于第三代计算机中D．冯·诺依曼提出的计算机体系结构奠定了现代计算机结构的理论基础6.计算机最早的应用领域是（）。
A．科学计算B．数据处理C．过程控制D．CAD／CAM／CIMS7.计算机辅助设计的简称是( )。
A．CAD B．CAM C．CAI D．CBE8.当前的计算机一般称为第四代计算机，它所采用的逻辑元件是（）。
A.晶体管B.集成电路C.电子管D.大规模集成电路9.按照计算机用途，可将计算机分为（）。
A．通用计算机和个人计算机B．数字计算机和模拟计算机C．数字计算机和混合计算机D．通用计算机和专用计算机10.计算机中所有信息的存储都采用（）。
A．十进制B．二进制C．八进制D．十六进制11.计算机最主要的工作特点是（）。
A．存储程序与自动控制B．高速度与高精度C．可靠性与可用性D．有记忆能力12.计算机硬件的组成部分主要包括运算器、存储器、输入设备、输出设备和（）。
A．控制器B．显示器C．磁盘驱动器D．鼠标器13.客机、火车票系统属于（）方面的计算机应用。
A．科学计算B．数据处理C．过程控制D．人工智能14.个人计算机属于（）。
A．小巨型机B．小型计算机C．微型计算机D．中型计算机15.计算机之所以能实现自动连续执行，是由于计算机采用了（）工作原理。
计算机导论第1章(新)
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§ 3 信息数字化技术
第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 区位码 GB2312-80国标字符集构成一个二维平面，由94 行和94列组成，其中的行号称为区号，列号称为 位号。每一个汉字或符号都有一个唯一的区号和 位号，将区号与位号放在一起就构成了汉字或符 号的区位码。 区位码中的区号和位号都是十进制数。 例：“杭”字的区号是26，位号是28，所以它的区 位码是2628。
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§1 信息与信息技术
第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 一、信息的概念 根据人们的研究角度不同说法不一。 信息是对现实世界事物存在方式或运动状态的反 映。 二、信息的特征 ⑴普遍性 ⑵寄载性 ⑶共享性 ⑷时效性 ⑸有价值性 信息还有其他的特征，如可处理性、传递性、再 生性、增值性、压缩性、抽象性、滞后性等 。
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§3 信息数字化技术
第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识
⑵十进制数转换为二进制、八进制、十六进制数 首先要把这个十进制数分为整数部分和小数部分， 然后对整数部分采用“除2取余”法得到相应二 进制数的整数部分，小数部分则采用“乘2取整” 法得到相应的二进制数的小数部分，最后将两部 分合起来就得到了与原十进制数等值的二进制数。 例3 将十进制数30.375转换为等值的二进制数。 注意：整数部分 “取余值”时从下往上取，小数部 分 “取整值”则要从上往下取。 结果：(30.375)10 = (11110.011 )2 ⑶十进制数转换为八进制、十六进制数 其转换方法与十进制数转换为二进制相同。
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§3 信息数字化技术
第 一 章 信 息 与 计 算 机 基 础 知 识 3、各种数制之间的转换 ⑴二进制、十六进制转换为十进制 将一个二进制数或十六进制数转换为十进制数， 统一将这个数按权位展开成多项式，然后计算该 多项式的值即为十进制数。 例1：将二进制数（10110.101） 2 转换成等值的十 进制数。 例2：将十六进制数（3D.B2）16转换成等值的十进 制数。
计算机基础课件ppt-第1章 绪论
科
Ø具有计算意向，即控制程序运行
学 之
Ø能够连续执行指令
父
人工智能之父
计算机的诞生
1946年2月,世界上第一台数字电子计 算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator 电子数字积 分计算机)在美国宾夕法尼亚大学诞生。它的 诞生是基于军事的考虑，是为了精确计算复 杂的弹道特性和火力射程表。
1936年 英国人 阿兰·麦席森·图灵 图灵机
它是一种抽象的计算模型， 用来精确定义可计算函数。它是 由一个控制器，一条可以无限延 伸的带子和一个在带子上左右移 动的读写头组成的。
图灵提出该机器应具备一些基本功能：
Ø具有存储设备，可以存储数据
计
Ø具有一种语言，方便编程和运算
算
Ø具有输入设备，通过扫描方式
162 161 160 16-1
位置计数法
按权展开
数制表示 方法 名称
基数R
位权Rk
数字符号
进位规则
计算机中数制的表示
十进制
二进制
八进制
十六进制
10
2
8
16
10k
2k
8k
16k
0~9
逢十进一
0，1
逢二进一
0~7
逢八进一
0~9 A~F
逢十六 进一
各数制间的转换
1、R进制转换为十进制 2、十进制转换成二进制 3、十进制转换成十六进制 3、二进制与八进制之间的转换 4、二进制与十六进制之间的转换
(3)工作站：建立在RISC/UNIX平台上的计 算机，主要用于图形图象处理和计算机辅助设 计中，实际上是一台性能更高的微机。
第1章绪论(第三版32简化)
1.1.3 计算机的特点
1.
2.
运算速度快 : 如巨型机可达千万亿次/秒。
计算精度高：微型机的字长可达64位二进制。
3.
4. 5.
具有记忆和逻辑判断功能:指能进行与、或、非等的
逻辑运算。 存储能力强：能够存储大量的各种信息。 能自动运行且支持人机交互：把编好的程序存入计 算机，发出运行指令后，计算机不需要人工干预可 以依次逐条执行。人工干预时计算机能对其问题做 出相应的回答。
计算机科学导论
天河二号
• 由国防科大研制的天河二号超级计算机系统，以峰值计算 速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精 度浮点运算的优异性能位居榜首，成为全球最快超级计算 机。2010年11月，天河一号曾以每秒4.7千万亿次的峰值速 度，首次将五星红旗插上超级计算领域的世界之巅。此次 是继天河一号之后，中国超级计算机再次夺冠。[1] • 2013年11月18日，国际TOP500组织公布了最新全球超级 计算机500强排行榜榜单，中国国防科学技术大学研制的 “天河二号”以比第二名—美国的“泰坦”快近一倍的速 度再度登上榜首。美国专家预测，在一年时间内，“天河 二号”还会是全球最快的超级计算机。[2] • 在2014年6月23日公布的全球超级计算机500强榜单中，中 国“天河二号”以比第二名美国“泰坦”快近一倍的速度 连续第三次获得冠军。
计算机科学导论
加法器 1642 Blaise Pascal
1822 差分机
1946 ENIAC
计算机科学导论
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
图1
计算机导论(第2版)课后习题答案
计算机导论(第2版)【清华大学出版社】课后习题答案第一章绪论一、简答题1．什么是计算机？（P1）计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速的对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。
一个计算机系统包括硬件和软件两大部分。
2．解释冯•诺依曼所提出的“存储程序”概念。
（P6）把计算机程序与数据都以二进制的形式统一存放在存储器中，由机器自动执行。
不同的程序解决不同的问题，实现了计算机通用计算的功能。
3．计算机有哪些主要的特点？（P3-P4）○1运算速度快○2运算精度高○3具有记忆能力○4具有逻辑判断能力○5存储程序4．计算机有哪些主要的用途？（P4-P5）○1科学计算○2数据处理○3实时控制○5人工智能○5计算机辅助工程和辅助教育○6娱乐与游戏5．计算机发展中各个阶段的主要特点是什么？（P6-P8）第一代计算机（1946年—1957年）○1逻辑器件使用电子管○2用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备○3用磁鼓或磁带作为外存储器○4使用机器语言编译第二代计算机（1958年—1964年）○1用晶体管代替了电子管○2内存储器采用了磁心体○3引入了寄存器和浮点运算硬件○4利用I/O处理机提高了输入输出能力○5在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，并且推出了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序第三代计算机（1965年—1971年）○1用小规模或中小规模的集成电路来代替晶体管等分立元件○2用半导体存储器代替磁心存储器○3使用微程序设计技术简化处理机的结构○4在软件方面则广泛引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统以及功能完备的操作系统，同时还提供了大量的面向用户的应用程序第四代计算机（1972年至今）○1使用了大规模和超大规模集成电路○2使用了大容量的半导体存储器作为内存储器○3在体系结构方面进一步发展了并行处理、多机系统、分布式计算机系统和计算机网络系统○4在软件方面则推出了数据库系统、分布式操作系统以及软件工程标准等第五代计算机主要特征是人工智能，具有一些人类智能的属性。
计算机导论教案
《计算机导论》教案合过程，以便看出数据的基础结构。
计算机把数据处理为信息如图1-1：图1-1 计算机数据处理1.1.3存储程序的概念存储程序是把计算机和计算器区别开来，使计算机在无人干预的情况下工作。
把这个思想结合计算机的定义，则计算机就是在存储程序控制下把数据处理为信息的机器。
如图1-2：图1-2 存储程序下的计算机数据处理§1.2 计算机组成及工作原理1.2.1计算机系统的部件计算机由若干基本部件组成，包括输入设备，输出设备，运算器，控制器和存储器五大部分。
输入设备提供数据，键盘是最常用的输入设备；数据存放在存储器内，存储器内还保存程序；在程序的控制下计算机的处理器处理数据，把结果再存放在存储器内；最后结果送入输出设备输出。
计算机系统部件组成如图1-3：图1-3 计算机系统组成1.2.2计算机是如何工作的由于计算机是受存储程序控制的，因此使用计算机的第一步是把程序从输入设备输入到主存储器中，如果需要从键盘输入数据，输入的数据也被放在主存储器中，之后处理器就开始执行指令，加工数据，把结果送回主存储器，最后向输出设备输出结果。
主存储器的内容经常改变，当一组数据被处理完后，可以再读入新的数据并处理这些数据，得到新的结果。
程序能被更新。
当一个程序运行完后，另一个新的程序可以占据它在主存储器中的位置，让处理器去处理不同的数据。
数据 处理 （计算机） 信息 输入 输出 数据 计算机 程序 信息 输入 输出§2.2计算机中数字系统及其表示2.2.1计算机中的数字系统（1）二进制数的进制：人们为了计数的方便和计算，创造了各种“权值”（即逢“几”进一）的记数方法，这些方法就称为数的进制。
p进制：N= a n p n+a n-1p n-1+···+a1p1+a0p0+a-1p-1+a-2p-2+···+a-m p-m，其中p 为正整数，a i是0，1，2，…，（p-1）这p个数中的任一个，m、n是正整数。
计算机导论课件第1章 绪论
1.2.1 学科概述
计算机科学与技术学科是研究计算机的 设计、制造和利用计算机进行信息获取、 表示、存储、处理、控制等的理论、方 法和技术的学科。计算机科学与技术学 科包括计算机系统结构、计算机软件与 理论、计算机应用技术、计算机网络与 信息安全4个研究方向。
1.2.1 学科概述
计算机系统结构主要研究计算机系统中软件与 硬件的功能匹配，确定软件与硬件的界限；研 究计算机系统各组成部分功能、结构以及相互 协作的方式；研究计算机系统的物理实现方法； 研究计算机系统软硬件协同优化技术。主要目 标是合理地把各种部件和设备组成计算机系统， 与计算机软件配合，满足应用对计算机系统性 能、功耗、可靠性、价格等方面的要求。
1.2.1 学科概述
计算机软件与理论是研究计算的基本理论、计算系统 的程序理论与方法和计算系统的基础软件的学科。计 算系统基本理论主要研究求解问题的可计算性和计算 复杂性，研究可求解问题的建模和表示以及到物理计 算系统的映射，目标是为问题求解提供基本方法和理 论。计算系统的程序理论与方法主要研究如何构造程 序形成计算系统，以完成计算任务，目标是为问题求 解提供程序实现；计算系统基础软件主要研究计算系 统资源（硬件、软件和数据）的高效管理方法和机制； 研究方便用户使用计算系统资源的模式和机制，目标 是为用户高效便捷地使用计算系统资源提供基础软件 支持。
1计算机导论绪论
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计算机发展的几个阶段
第一代 （1946~1956） 电子管 5千~4万（次/秒）
第二代 （1957~1964） 晶体管 几十万~百万（次/秒）
第四代 （1971~90年代） 大规模集成电路 几百万~几亿（次/秒）
第三代 （1965~1970） 小规模集成电路 百万~几百万（次/秒）
第一代：电子管
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2．信息处理：信息处理主要是指非数值形式的数据处 理,包括对数据资料的收集、存储、加工、分类、排序、 检索和发布等一系列工作。信息处理包括办公自动化 （OA）、企业管理、情报检索、报刊编排处理等。特 点是要处理的原始数据量大,而算术运算较简单,有大 量的逻辑运算与判断,结果要求以表格或文件形式存储、 输出。要求计算机的存储容量大,速度则不怎么要求。 信息处理目前应用最广,占所有应用的80%左右。
超大规模集成电路
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奠定现代计算机发展的重要人物和思想
香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表 的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明 布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。 阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则： 1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算 以保证精度； 2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算 和算术运算, 以保证计算速度； 3）采用把计算功能和二进制数更 新存储功能相分离的结构。 Claude Shannon
计算机的概念与模型 计算机的产生与发展 新型计算机
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计算机：自动进行信息加工、任务处理的电子设备。 计算机科学：研究和计算机相关问题的知识技术等。 如何研究计算机这种复杂电子系统？ 如何定义？ 通常通过BlackBox“黑箱”方法，根据计算机 发展历史，主要介绍两种常见计算机模型。 数据处理器模型（Data Processor model ） 可编程数据处理器模型(Programmable Data Processor model)
计算机科学导论：第一章-绪论
一本章内容本章讲述了图灵模型冯.诺依曼模型计算机组成部分历史社会问题和道德问题等1.1 图灵模型1.Alan Turing（阿兰-图灵）1937年首次提出通用计算设备的设想：所有的计算都可能在一种特殊的机器上执行。
2.是一种数学上的描述3.不是一台真实的机器通用图灵机是对现代计算机的首次描述，该机器只要提供合适的程序就能做任何运算1.1.1 数据处理器首先，将计算机定义为数据处理器。
也就是接收数据、处理数据并产生输出数据的黑盒。
该模型存在一个问题，就是没有说明基于该模型能够完成处理类型和数量。
1.1.2 可编程数据处理器图灵模型添加了一个额外元素，也就是程序。
程序：就是告诉计算机对数据处理的指令集合在该模型中，输出数据是由两个维度进行控制--输入数据和程序•相同数据，不同程序；输出数据不同•不同数据，相同程序；输出数据不同•相同输入，相同程序；输出数据相同1.2 冯.洛伊曼模型•由科学家冯-诺依曼提出的模型理论•基于通用图灵机建造的计算机都是在存储器(内存/寄存器)上存储数据•鉴于程序和数据在逻辑上是相同的，因此程序也能存储在计算机的存储器中1.2.1 4个子系统基于冯.诺依曼模型建造的计算机有4个子系统：存储器、算术逻辑单元、控制器、输入/输出单元•存储器: 用于存储数据和程序的区域•算术逻辑单元(ALU): 用来计算和逻辑运算的地方•控制器: 对存储器、算术逻辑单元、输入输出等子系统进行控制操作•输出/输出单元:–输入子系统负责从计算机外部接收输入数据；–输出子单元负责将计算机处理结果输出到计算机外部1.2.2 存储程序概念•冯.诺依曼模型要求程序也必须存储在存储器（内存）中•现代计算机的存储单元用来存储程序和数据，这意味着程序和数据应该有相同的格式，实际上它们都是以位模式（0和1序列）存储在内存中1.2.4 指令执行顺序•冯-诺依曼模型中的一段程序是由一组数量有限的指令组成。
•控制单元从内存中提取一条指令，解释指令，接着执行指令，也就是说指令是一条接着一条顺序执行的。
计算机导论 第一章完美总结
（4）分析机
分析机
1833年，巴贝奇设计出了分析机模型，这个模型 包括了现代计算机所具有的5个基本组成部分。
输入装臵——穿孔卡片输入数据； 齿轮式的存储装臵（“仓库”） ——能存
储1000个50位十进制数的容量；
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（4）分析机
资料处理装置“工厂” ——完成加减乘除，还 能根据运算符号改变计算进程。 控制装臵——使用指令进行控制，指令时通过穿 孔卡片顺序输入处理装臵。 输出装臵——穿孔卡片或者打印机输出
1.1 计算机的产生 1.2 计算机的发展 1.3 计算机的分类 1.4 计算机的应用领域 1.5 计算机的特点 1.6 著名的计算机组织团体和计算机科学家 1.7 计算机科学及研究的领域
什么是计算机？
计算机（Computer）是一种能够按照事先存储的程序 ，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代
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1.1.3 机电计算机
制表机
1.1.3 机电计算机
1941年，德国工程师康拉德•祖斯研制成功全部采用继电 器的计算机Z-3 ，这是世界上第一台完全由程序控制
的机电式计算机。 采用了浮点计数法、二进制运 算、带数字存储的指令格式等。
第一位全部采用电器元件来制造计算机的德国工程师康拉德· 祖斯
1.1 计算机的产生
ENIAC的基本情况
36岁的莫奇利提出总体设计， 24岁的埃克特负责工程技术问题， 年轻的
30岁戈尔斯坦负责组织协调，另两位成员是阿瑟﹒伯克斯28岁，哈利赫斯
基27岁。平均年龄29岁。IEEE-CS先驱奖。 1943年6月5日开始研制，1946年2月15日揭幕，1947年开始在阿拉丁弹
1944年冯·诺依曼加入了莫尔小组的研发，经过改进
计算机导论知识点总结
计算机导论知识点总结第1章绪论1.1 计算机的基本概念1.1.1 什么是计算机计算机的概念。
计算机系统的组成，硬件的概念，硬件的五个组成部分，软件的概念一个计算机系统包括硬件和软件两大部分。
硬件是由电子的、磁性的、机械的器件组成的物理实体，包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备等5个基本组成部分；软件则是程序和有关文档的总称，包括系统软件和应用软件两类。
什么是系统软件，常用的系统软件有哪些？什么是应用软件，常用的应用软件有哪些？1.1.2计算机的分类按规模分类有：巨型计算机，大中型计算机、小型计算机、微型计算机1.1.4 计算机的用途计算机的主要用途有哪些？科学计算，数据处理，实时控制，人工智能，计算机辅助工程和辅助教育，娱乐与游戏。
这些各用途的含义是什么CAD CAM CAI的含义1.1.5计算机的发展计算机发展史中的“代”是如何划分的？每代计算机的使用的主要器件是什么？1946年，第一台计算机ENIAC冯·诺依曼的存储程序的含义第五代计算机的主要特征是人工智能1.5 信息化社会的挑战信息化社会的特征是什么？internet的起源是什么？我国的互联网络：中国教育科研网、中国公用信息网、中国科学技术网、中国金桥信息网。
以及这几个互联网络的主要用途。
习题答案二、选择题1-6： A B D C CC 7-12: B C D B B C第2章计算机的基础知识2.1 计算机的运算基础2.1.1数制的概念2.1.2 掌握进制之间的相互转换10进制转换为2,8,16进制；2，8,16进制转换为10进制；2进制与8进制的相互转换；2进制与16进制之间的相互转换。
2,8,16à10 位权法：把各非十进制数按权展开，然后求和。
10à2,8,16 整数部分：除基取余法：“除基取余，先余为低（位），后余为高（位）”。
小数部分：乘基取整法:“乘基取整，先整为高(位),后整为低(位)”2à8：以小数点为界，将整数部分自右向左和小数部分自左向右分别按每三位为一组（不足三位用0补足），然后将各个三位二进制数转换为对应的一位八进制数。
计算机导论教案PPT课件
计算机导论
第1章 绪论
⑷ 智能化
“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的
‘没有灵魂的机械’来”。
人类第一个“工业机器人”：
——笛卡尔（1637）
一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）
第一代机器人 机械手（1962年出现）
第二代机器人 具有“感觉”的机器人
第三代机器人
Deepblue
装有启发式计算机的“智能机器人”
第一代 （1946~1956）
电子管 5千~4万（次/秒）
维修复杂。
计算机导论
第1章 绪论
使用的逻辑元件为晶体管；存储器为
第二代 （1957~1964）
晶体管 几十万~百万（次/秒）
磁芯、磁带、磁盘；典型机器为 IBM-7090，IBM-7094；出现了 ALGOLGO、FORTRAN和COBOL 等面向进程的高级程序设计语言及其
存储器为磁芯、磁带、磁盘；典型 编译程序，并建立了多种程序库和管
机器为IBM-370（大型），IBM- 理软件。其主要用于数据处理、工业
360（中型），PDP-II（小型）； 控制、科学计算。其特点是体积小、
使用软件为结构化程序设计、操作 耗电少、可靠性有了较大提高。
系统。它具有支持多任务系统的功
能，实现了多个计算机终端联机和
1946年，在美国宾夕法尼亚大学，由John Mauchly和J.P.Eckert 领导的研制小组为精确测 算炮弹的弹道特性而制成了ENIAC 计算机，这是 世界上第一台真正能自动运行的电子数字计算机。 它使用了18800只电子管，1500 多个继电器，耗
第1章 绪论
计算机导论
电150KW,占地面积150,重量达30,每秒钟能完 成5000次加法运算。尽管存在着许多缺点，但是
第一章 绪论,计算机应用
History of Computing（计算的历史
第二代软件Second Generation Software
(1959-1965)
高级语言（High Level Languages） Short Code,Fortran,Algol60,COBOL, Lisp
High-Level Languages
Microsoft 面向对象的程序设计（Object-Oriented Design） World Wide Web
新的用户
如何学好计算机
培养相关的兴趣、爱好
做好规划，坚定目标 计算机是把双刃剑
需要一定的天赋
努力，努力，再努力
1.1.3
计算机系统组成
计算机系统由计算机硬件系统和计算机软件系统两大部 分组成。
冯· 诺依曼计算机的基本特点如下： · 采用存储程序方式，程序和数据放在同一个存储器中，两 者没有区别，指令同数据一样可以送到运算器进行运算， 即由指令组成的程序是可以修改的。 · 存储器是按地址访问的线性编址的唯一结构，每个单元的 位数是固定的。 · 指令由操作码和地址码组成。 · 通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的操作。 · 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传 送都经过运算器。 · 数据以二进制表示。
Assembly Language
Machine Languag e
History of Computing（计算的历史
T第三代hird Generation Software (1965-1971) 系统软件（Systems Software）
实用程序（utility programs） 翻译程序（language translators） 操作系统（the operating system, which decides which programs to run and when）
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1.22 我国计算机的发展
ü 1993年10月中科院计算所研制成功曙光一号计算机 ü 1995年以后，研制成功曙光1000/2000/3000/4000A ü 2008年6月，超级计算机曙光5000A研制成功，使用了 6600颗AMD巴塞罗那型4核处理器，峰
值运算速度达到每秒230万亿次，世界高性能计算机排名第十
分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置 。 ü 至今绝大部分的计算机还是采用冯•诺依曼计算机模式。
John von Neumann 冯•诺依曼
1.21 计算机的发展简史 1.第一代计算机（1946年～1958年） ü 逻辑器件使用电子管 ü 运算速度为每秒几千次 ü 没有计算机软件，使用机器语言编制程序 ü 主要用于军事和科学计算 ü 体积大、耗能高、速度慢
1.1 计算机的产生
1.1 计算机的产生
1.1 计算机的产生
1.1 计算机的产生
1.1 计算机的产生
美籍华裔科学家朱传榘1919年生于天津，1939年 赴美留学，1946年在美国宾夕法尼亚大学与其他5人 共同发明了世界上第一台计算机ENIAC，获得电子和 电 气 工 程 师 协 会 （ IEEE ） 的 “ 计 算 机 先 驱 奖 ” （Computer Pioneer Award）。
1.1 计算机的产生 发展历程 Ø 算筹：以纵横两种排列方式来表示单位数目。表示多位数时，个位用纵式，十位用横式
，百位用纵式，千位用横式，以此类推，遇零则置空。
数字 1 2 3 4 5 6 7 8 9
纵式 横式
1998
1.1 计算机的产生 发展历程 Ø 算盘：通过手动完成从低位到高位的数字传送，数字由算珠的数量表示，数位则由算珠
1.22 我国计算机的发展
➢2011年4月，北京龙芯中科技术服务中心有限公司宣布8核龙芯3B处理器已于今年年初流片成功 ➢作为国家“核高基”重大专项的主要研发成果之一，未来，龙芯3B将主要应用于高性能计算机、 高性能服务器、大型超算中心等领域
1.23 计算机的发展趋势
在五十多年的时间里，计算机的性能得到了惊人的提高，计算机的价格不断大幅下 降，为计算机的普及创造了有利的条件。计算机的应用有力地推动了国民经济的 发展和科学技术的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求，从而促进了计 算机的进一步发展。以超大规模集成电路为基础，未来的计算机将向巨型化、微 型化、网络化与智能化的方向发展。
学习本章之后，同学们应该对计算机的发展历史等方面有一定的了解，为以后各章节的学习 建立初步的基础。
练习题
1．计算机的发展经历了几个阶段？ 2．第一台计算机是在那里发明的？叫什么名 3．计算机有那些特点？可以分为几类？
字？Байду номын сангаас
计算机导论
计算机导论
谢谢观赏
计算机导论第一章绪论
本章主要内容
1.1 计算机的产生 1.2 计算机的发展
1.3 计算机的特点及分类
1.4
计算机的用途
1.1 计算机的产生
介绍 计算机无疑是20世纪最伟大的发明之一，微型机的出现以及计算机网络的发展， 大大促进了社会的信息化进程以及知识经济的发展，引起了社会的深刻变革。目 前，计算机已经广泛的应用于各行各业，逐渐改变着我们的工作、生活和学习方 式。
1.21 计算机的发展简史 3.第三代计算机（1965年～1971年） ü 用小规模或中规模集成电路； ü 运算速度达到每秒几十万次到几百万次 ü 出现了操作系统以及结构化程序设计的方法 ü 开始应用于各个领域
小规模集成电路
1.21 计算机的发展简史 4.第四代计算机（1972年～现在） ü 使用了大规模集成电路和超大规模集成电路 ü 运算速度从每秒几百万次到亿万次以上 ü 操作系统不断完善，计算机软件产业高度发展 ü 进入到人们生产、生活的各个领域
1.1 计算机的产生
发展历程 Ø 机电式计算机：使用电力做动力，但计算机构本身还是机械的。 ü 1888年美国人霍勒瑞斯制造第一台机电式计算机。
1.1 计算机的产生
发展历程 ü 1944年，在IBM公司的资助下，由美国人霍华德·艾肯提出的自动序列控制演算器（
Mark I）正式在哈佛大学投入运行。
1.4 计算机的用途
1.科学计算：解决科学技术和工程设计中存在的大量的数学计算问题。 2.信息处理：信息处理是对原始数据进行收集、整理、存储和输出等的加工过程。如财务管理、
生产管理、自动阅卷等。 3.实时控制：计算机的速度不断提高，计算机的指令周期已降到几ns级，使得许多生产过程的实
时控制成为可能。例如，化工生产过程中的压力、流量、温度等参数的控制
1.1 计算机的产生
发展历程 Ø 被公认为第一台使用电子线路来执行算术、逻辑运
算和信息存储工作的计算机。奠定了电子计算机的 发展基础，开辟了计算机科学技术的新纪元。
1.1 计算机的产生
➢长：30.48米 ➢宽：1米 ➢占地面积：170平方米 ➢操作台：30个 ➢重量：30吨 ➢耗电量：150千瓦 ➢造价：48万美元 ➢真空管：17468个 ➢水晶二极管：7200个 ➢速度：5000次/秒
1.31 计算机的特点
1.运算速度快：每秒数万亿次 2.计算精度高：理论上不受限制 3.存储能力强：存储容量越来越大 4.具有逻辑判断能力：算术运算、逻辑运算、判断或比较 5.具有自动执行能力：无需人工干预
1.32 计算机的分类
1.按计算机用途分类 ➢通用计算机：为了能够解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机。它具有一定的运 算速度和存储容量，带有通用的外设，配备各种系统软件和应用软件 ➢专用计算机：为了解决一个或一类特定问题而专门设计的计算机。其软硬件的配置依据解决 问题的需要而定
1.1 计算机的产生
ENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹。 ü 当ENIAC公开展出时，一条炮弹的轨道
用20s就能算出来，比炮弹本身的飞行速 度还快。
1.1 计算机的产生
1946年6月美籍匈牙利数学家冯•诺依曼等提出关于电子 计算装置逻辑结构设计的研究报告。电子计算机应该是：
ü 以二进制为运算基础，采用0,1符号编码； ü 采用存储程序方式工作。并进一步明确其结构应由五个部
1.1 计算机的产生
发展历程 1936年，英国剑桥大学数学家图灵发表了著名的“理想计算
机”的论文，提出了现代通用数字计算机的数学模型，这种理论 机器被称为图灵机。
他是世界上公认的计算机科学的奠基人。为纪念图灵对计算机 科学的贡献，美国计算机学会1966年创立了“图灵奖”，每年颁 发给在计算机科学领域的领先研究人员，号称计算机业界和学术 界的诺贝尔奖。
1.32 计算机的分类
2.按处理对象分类 ➢数字式电子计算机：处理非连续变化的数据，这些数据在时间上是离散的。其基本运算部件是 数字逻辑电路 ➢模拟式电子计算机：处理连续变化的数据，这些数据在时间上是连续的。其基本运算部件是由 运算放大器构成的微分器、积分器和通用函数运算器等组成 ➢混合式电子计算机：可处理数字量和模拟量
超大规模集成电路
1.22 我国计算机的发展
第一代电子管计算机研制(1958-1964年) ü 1958年8月1日，我国第一台通用小型计算机—103机研制成功 ü 1959年10月1日，我国第一台大型通用计算机—104机研制成功 ü 1960年，我国第一台自行设计的计算机—107机研制成功，运算速度为250次每秒 ü 1964年，我国第一台自行设计的大型通用计算机—119机研制成功，浮点运算速度为
1.32 计算机的分类
4.按照计算机工作模式分类 ➢服务器：一种可供网络用户共享的，高性能和计算机、服务器一般具有大容量的存储设备和丰 富的外部设备 ➢工作站：工作站是一种高档的微机系统。其最突出的特点是图形性能优越，具有很强的图形交 互处理能力，因此在工程领域、特别是在计算机辅助设计（CAD）领域得到了广泛运用。
1.22 我国计算机的发展
ü 2009年10月29， “天河一号”千万亿次超级计算机系统，居美国之后，这个速度意味着 ，如果用“天河一号”计算一天，一台当前主流微机得算160年。“天河一号”的存储量 ，则相当于4个国家图书馆藏书量之和。
1.22 我国计算机的发展
✓2002年9月，我国首枚具有自主知识产权的高性能通用 CPU芯片—龙芯1号通过鉴定 ✓2006年9月，增强型龙芯2号—龙芯2E通过鉴定，主频最高达到1GHz，定点运算速度达到每 秒20亿次 ✓2007年5月2日，性能更优的龙芯2F开始流行
电子管
1.21 计算机的发展简史 2.第二代计算机（1959年～1964年） ü 使用晶体管代替了电子管 ü 运算速度每秒几十万次 ü 提出了操作系统的概念（系统管理软件），开始使用FORTRAN等高级语言 ü 不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理 ü 体积缩小、能耗降低、速度显著提高
晶体管
图灵
1.1 计算机的产生
发展历程 Ø 1946年2月，美国宾夕法尼亚大学工程师埃克特和物理学家
莫奇利为首的数十人共同开发了世界上第一台通用电子数字 计算机埃尼阿克 （ENIAC）（The Electronic Numerical Integrator and Computer，电子数值积分计算机）。
的位置来确定。
梁
档
1.1 计算机的产生
发展历程 Ø 机械式计算机：借助于各种机械装置自动传送十进位，而机械装置的动力来自计算人员的手。 1642年法国数学家帕斯卡（B.Pascal） 基于齿轮技术制造了一台能够进行加法和减法运算
的计算器。被称为人类历史上第一台机械式计算机。
1.1 计算机的产生
1.4 计算机的用途
4. 计算机辅助设计和制造：CAD/CAM系统已发展成为更高级的计算机集成制造系统(CIMS)。 5. 人工智能：是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，它是在控制论、计算机科学、仿生学、