《计算机导论(第三版)》-第1章 计算机概述
计算机导论第一章绪论
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
计算机导论第一章 计算机基础知识
计算机导论第一章计算机基础知识计算机导论第一章：计算机基础知识随着科技的快速发展，计算机技术在现代社会中发挥着越来越重要的作用。
为了更好地理解计算机科学，本文将深入探讨计算机导论第一章的内容，帮助读者掌握计算机基础知识。
一、计算机的发展历程计算机的历史可以追溯到二十世纪早期。
早期的计算机是巨型机，体积庞大，价格昂贵，只有少数的大型公司和政府机构才能承担得起。
到了六十年代，随着集成电路的出现，计算机开始逐渐变得小型化、便携化和价格亲民化，成为人们日常生活和工作中不可或缺的工具。
二、计算机的基本结构计算机的基本结构包括输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。
输入设备用于将外部信息传输给计算机，如键盘、鼠标等；输出设备将计算机处理后的信息呈现给用户，如显示器、打印机等；存储器用于存储数据和程序；运算器负责进行数学和逻辑运算；控制器负责协调计算机各部分的工作。
三、计算机的语言与编程计算机只能理解二进制代码，即0和1。
高级语言如Java、Python等是人们使用最多的编程语言，它们通过编译器转换成二进制代码来运行。
编程语言的发展经历了机器语言、汇编语言和高级语言三个阶段。
四、计算机的应用领域计算机在各个领域都有广泛的应用，包括科学计算、数据处理、辅助设计、人工智能、教育、娱乐等。
计算机的应用使得人们的工作效率和生活质量得到了显著提高。
五、计算机的未来发展随着科技的不断进步，计算机的未来发展充满了无限可能。
、量子计算、生物计算等领域的发展将给计算机科学带来更多的机遇和挑战。
总之，计算机导论第一章讲述了计算机的发展历程、基本结构、语言与编程、应用领域以及未来发展趋势。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解计算机基础知识，为进一步学习计算机科学打下坚实的基础。
《计算机导论》 第1章 开始使用计算机
扫描仪和刻录机等。
主机箱中有系统主板、外存储器、输入/输出接口电路、电源等。 主机正面,可看到CD-ROM驱动器和软盘驱动器、电源开关、复位开关、电
源指示灯、硬盘指示灯等(图1-2)。
图1-2 主机的正面
任务1 从外观上认识计算机
其中： ⑴光盘驱动器安装口：用于安装CD-ROM、DVD-ROM、CD-RW、DVD刻录机光盘 驱动器。 ⑵软盘驱动器安装口：用于安装软盘驱动器。可插入软盘，进行软盘的读写
若在“关闭计算机”对话框中单击“待机”按钮，计算机将处于低功耗状态，显 示器和硬盘自动关闭，内存信息仍保留，需要继续使用计算机时，移动一下 鼠标，即可使系统回复到用户登录状态。单击“重新启动”按钮，将关闭所 有的程序并重启。
图1-7 “关闭计算机”对话框
任务3 认识桌面
任务描述 以Windows XP为例，认识桌面的使用与操作方法， 为进一步掌握和应用计算机打下基础。 [相关知识与技能] 启动Windows XP后，首先看到的是桌面。Windows XP 桌 面由屏幕背景、图标和任务栏等组成，Windows XP的所 有操作都可以从桌面开始。 桌面就象办公桌一样非常直观，是运行各类应用程序、对系 统进行各种管理的屏幕区域。 在桌面上可以看到图标与任务栏。
图1-6 “注销Windows”对话框
任务2 开机与关机
3．关闭计算机 应按正常方式退出系统，否则可能造成用户数据的丢失。 关闭计算机的操作步骤： ⑴在“开始”菜单中选择“关闭计算机”选项，弹出“关闭计算机”对话框（图 1-7）。 ⑵单击“关闭计算机”按钮，系统保存更改过的所有Windows XP设置，将当前内 存中的全部数据写入硬盘中，自动关闭Windows XP系统，并关闭计算机电源。
计算机导论第一章 计算机基础知识
计算机体积更小、耗电量更低、价格更低、可靠性更强； 软件逐步完善，高级程序语言有了很大的发展，操作系统日臻完 善，数据库管理系统、通信处理系统等也相继出现，计算机的使用 效率显著提高，开始广泛应用于各个领域。
（4）第四代（1971—至今）：大规模、超大规模集成电路计算机
采用大规模集成电路（LSI）和超大规模集成电路（VLSI）技术 微处理器和微型计算机应运而生； 计算机的体积和成本越来越小，容量越来越大，运算速度越来快 可达每秒上千万次至上亿次；
体积、耗电量、热量都大大降低，可靠性和计算机能力则大为 提高。 出现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。操作系统初 步成型，使计算机的使用方式由手动操作改变为自动作业。
（3）第三代（1965—1970）：中小规模集成电路计算机
采用中、小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，使用硅半 导体制造主存储器； 运算速度可达每秒几十万次到几百万次 ，内存容量增至几MB；
神经网络计算机
生化计算机 光子计算机
3. 计算机的未来
计算机未来的发展趋势可大致总结为以下几点：
多极化
智能化
网络化
虚拟化
1.1.3 计算机的特点
计算机的特点可概括为以下几点。
1．高度自动化
计算机可以不需要人工干预而自动、协调地完成各种运算或操 作。这是因为人们将需要计算机完成的工作预先编成程序并存储 在计算机中，使计算机能够在程序控制下自动完成工作。
图1-1 电子数字积分计算机ENIAC
ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，在计算机史上具有跨时 代的意义，它的问世标志着电子计算机时代的正式到来，它与现代 PC的比较如图1-2所示。
图1-2 ENIAC与现代PC比较
01_计算机系统概述(讲义)-计算机科学导论(第3版)-常晋义-清华大学出版社
第1章计算机系统概述主要知识点：(1) 计算机的概念、特点与分类(2) 计算机的应用领域(3) 计算机系统的构成(4) 计算机的发展本章重点：计算机的概念与特点，计算机系统的构成本章难点：计算机的概念，计算机系统的构成教学时数：2学时思维导论：1.1 计算机的概念1.1.1 认识计算机1．无处不在的计算机计算机是信息社会必不可少的工具，它给人类带来的不仅仅是生活方式上的改变，甚至给一些传统行业带来了颠覆性的改革，成为经济增长的重要产业，并带动了全球范围的技术进步，在促进社会发展和改善人们生活水平与提高生活质量等方面做出巨大的贡献。
2．计算机是什么一般对计算机的描述是：计算机是一种能够按照指令对各种数据和信息进行自动加工和处理的电子设备，擅长完成快速计算、大型数据库分类和检索等规模较大且重复性较强的任务，能够在现有指令的引导下有条不紊地完成各种各样的工作。
计算机的3大特征：（1）只有有限的能力。
（2）只能进行简单的工作。
（3）必须由指令来引导它完成工作。
3．计算机的特点（1）运算速度快。
（2）计算精度高。
（3）存储容量大。
（4）具有逻辑判断功能。
（5）自动化程度高。
（6）通用性强，使用容易。
4．计算机的局限性（1）不具备自己的思想。
（2）没有很好的直觉和想象能力。
（3）运算速度和存储容量依然不能满足需要。
1.1.2 计算机的类型1．不同数据表示方式的计算机类型根据计算机表示数据的不同，可以将计算机分为数字计算机、模拟计算机和数模混合计算机3种类型。
2．不同应用范围的计算机类型根据应用范围可以将计算机分为通用计算机与专用计算机两大类型。
3．不同规模和性能的计算机类型通用计算机又可分为超级计算机（supercomputer）、大型机（mainframe）、服务器（server）、工作站（workstation）、微型机（microcomputer）和单片机（single-chip computer）6类，它们的区别在于体积、复杂度、功耗、性能指标、数据存储容量、指令系统规模和价格，如图1-2所示。
计算机导论-第一章绪论
算法
方法二、可以将八个球分为三组：A、B、 C。其中A、B中各有三个球，C中有两个。 用天平比较A和B的重量，若不平衡则轻的 小球在重量轻的那个组中。假设在A中，我 们从A中取两个小球进行比较，如果不平衡， 则马上可以知道哪个是轻的了；如果平衡， 则剩下的是较轻的。若第一次A、B平衡了， 则较轻的小球在C中。再秤一次必然也能找 到它。
• 操作系统
• 网络计算
• 软件工程
• 社会和职业问题
• 程序设计语言
• 科学计算
离散结构
• 主要内容：集合论、数理逻辑、近似代数、 图论和组合数学等。
• 以抽象和理论两个学科形态出现在 计算学 科中，为计算学科各分支领域解决其基本 问题提供了强有力的数学工具。
程序设计基础
• 内容包括：程序设计结构、算法、问题求 解和数据结构等。 • 基本问题主要包括：对给定的问题进行程 序设计、编码、测试和调试。
⑴计算设备是以抽象工具的层次构建的;
⑵大型软件系统的开发是以模块化的方式完成的,其 中每个模块被作为较大模块上的一种抽象工具; ⑶在计算机科学本身的发展中,抽象也扮演了很重要 的角色,有了它,研究人员可以把精力集中在一个 复杂领域的特定范围内。
算法
从这个例子当中第二种方法的 效率比 较高。可见算法在程序设计中的作用是很 重要的。算法与特定的计算机语言没有关 系，任何一种计算机语言的实现都离不开 算法的支撑。所以，算法是程序设计的核 心，也是软件技术的核心。
算法
• 算法的定义：是指解题方案的准确而 完整的描述，也可以说它是解决某一 特定问题的一组有穷规则的集合。
•
软件工程
• 主要内容：软件过程、软件需求与规格说明、软 件设计、软件验证、软件演化、软件项目管理、 软件开发工具与环境、基于构件的计算、形式化 方法、软件可靠性、专用系统开发等。
计算机导论课后习题答案汇总(第三版)
精心整理计算机导论课后习题答案汇编第一章一、简答题1、什么是计算机？计算机系统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。
运算速度快`精度高4、计算机有哪些主要的用途？（1）科学计算（2）数据处理(3)实时控制（4）人工智能（5）计算机辅助工程和辅助教育（6）娱乐和游戏5、计算机发展中各个阶段的主要特点是什么？第一代计算机特征是采用电子管作为主要元器件第二代计算机特征是采用晶体管作为主要器件第三代计算机特征是半导体中小规模集成电路第四代计算机特征是大规模和超大规模集成电路6信息化社会的主要特点是什么？1·建立完善的信息基础设施2·采用现金的信息技术3·建立广泛的信息产业4·拥有高素质的信息人才5·构建良好的信息环境7、信息化社会对计算机人才的素质和知识结构有哪些要求？在信息化社会中所需要的计算机人才是多方位的，不仅需要研究型、设计型的人才，而且需要应用型的人才；不仅需要开发型人才而且需要维护型、服务型、操作型的人才。
要求计算机人才具有较高的综合素质和创新能力，8、9计算机科学的研究范畴主要包括哪些？第二章一简答题1什么是数制？3个特点？按进位的原则进行计数称为（2）最大的数字比基数小1（2（1乘法运算法则0*0=00*1=01*0=01*1=13十进制整数转换为非十进制证书的规则是什么？（1）十进制整数转换为非十进制整数除基取余，先余为低，后余为高。
（2）乘基取整，先整为高，后整为低。
4将下列的十进制数转换成二进制数：5如何采用\位权法\将非十进制数转换为十进制数？把各非十进制数按权展开，然后求和，便可得到转换的结果。
6、将下列各数用位权法展开：（5678.123）10，（321.8）10，（1100.0101）2，（100111.0001）2答：（5678.123）=5×10+6×10+7×10+8×10+1×10+2×10+3×10103210?1?2?3（321.810=3×10+2×10+1×10+8×10）2101(1100.0101)2=1×2+1×2+1×2+1×232521224(100111.0001)=1×2+1×2+1×2+1×2+1×2047将下列二进制数转换成十进制数：8二进制与八进制之间如何转换？左向右分别按每3位为一组（不足3为对应的1位八进制数，只要把每194位为一组，不足44位二进制数转换为对应的1位十六进制数，即得1位十六进制数转换为对应的4位二进制数即可。
计算机科学导论(瞿中-习题答案)--第三版
1964 年我国第一台自行设计的大型通用数字电子管计算机 119 机研制成功(如图 1.4 所示)， 平均浮点运算速度达到 5 万次/每秒。 (3) 第二代晶体管计算机研制(1965—1972) 1965 年研制成功的我国第一台大型晶体管计算机(109 乙机，共用 2 万多支晶体管，3 万多 支二极管)。对 109 乙机加以改进，两年后又推出 109 丙机，为用户运行了 15 年，有效算题时 间 10 万小时以上，在我国两弹试验中发挥了重要作用，被用户誉为“功勋机” 。 同时华北计算所先后研制成功 108 机、108 乙机(DJS-6)、121 机(DJS-21)和 320 机(DJS-6)， 并在 738 厂等五家工厂生产。哈军工(国防科大前身)于 1965 年 2 月成功推出了 441B 晶体管计 算机并小批量生产了 40 多台。
1
4. 第四代计算机(1972 年至今) 其主要特征是使用了大规模和超大规模集成电路，使计算机沿着两个方向飞速向前发展。 一方面，利用大规模集成电路制造多种逻辑芯片，组装出大型、巨型计算机，使运算速度向每 秒十万亿次、百万亿次及更高速度发展，存储容量向百兆、千兆字节发展，巨型机的出现，推 动了许多新兴学科的发展。另一方面，利用大规模集成电路技术，将运算器、控制器等部件集 成在一个很小的集成电路芯片上，从而出现了微处理器。微型计算机、笔记本型和掌上型等超 微型计算机的诞生是超大规模集成电路应用的直接结果，并使计算机很快进入到寻常百姓家。 完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用程序的大量涌现，以及通信技术和计算 机网络的飞速发展，使得计算机进入了一个快速发展的阶段。 现在很多国家正在研制新一代的计算机，新一代计算机将是微电子技术、光学技术、超导 技术、电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行知识处理、自动编程、测试和排错，以 及用自然语言、图形、声音和各种文字进行输入和输出。新一代计算机的研究目标是打破计算 机现有的体系结构，使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。已经实现的非传 统计算技术有超导计算、量子计算、生物计算、光计算等。未来的计算机可能是超导计算机、 量子计算机、生物计算机、光计算机、纳米计算机或 DNA 计算机等。 2. 简述中国计算机的发展历程。 1. 华罗庚和我国第一个计算机科研小组 华罗庚教授是我国计算技术的奠基人和最主要的开拓者之一。当冯·诺依曼开创性地提出并 着手设计 EDVAC 时，正在美国 Princeton 大学工作的华罗庚教授参观过他的实验室，并经常与 他讨论有关学术问题。1952 年，全国大学院系进行调整，他从清华大学电机系物色了闵乃大、 夏培肃和王传英三位科研人员，在他担任所长的中国科学院数学所内建立了中国第一个电子计 算机科研小组。1956 年，在筹建中科院计算技术研究所时，华罗庚教授担任筹备委员会主任。 2. 第一代电子管计算机研制(1958—1964) 我国从 1957 年开始研制通用数字电子计算机，1958 年 8 月 1 日该机研制成功，可以表演 短程序运行，标志着我国第一台电子计算机诞生。为纪念这个日子，该机定名为八一型数字电 子计算机。该机在 738 厂开始小量生产，改名为 103 型计算机(即 DJS-1 型)，共生产 38 台。 1958 年 5 月我国开始了第一台大型通用电子计算机(104 机)研制(如图 1.2 所示)，以前苏联 当时正在研制的 БЭСМ-II 计算机为蓝本， 在前苏联专家的指导帮助下， 中科院计算所、 四机部、 七机部和部队的科研人员与 738 厂密切配合，于 1959 年国庆节前完成了研制任务。 在研制 104 机同时， 夏培肃院士领导的科研小组首次自行设计于 1960 年 4 月研制成功一台 小型通用电子计算机，即 107 机
第1章 计算机系统概述 微型计算机原理(第三版)(共10章)
4位机和低 PMOS/ 2250 档8位机 高性能8位 NMOS/ > 2250 机 16位机 HMOS/ 13万 0.09μm / 315万
0.75
1. 5
<4
4~10
32位机
112
16~3G
另外，2004年，AMD推出了64位机 2005年，Intel推出双核处理器。
第一章 计算机系统概论
Intel CPU的发展：
第一章 计算机系统概论
1.1
计算机的发展
10世纪，早期的计算工具——算盘。
17世纪，出现计算尺，随后出现机械式、机电 式、电动式计算仪器。
1642年，法国发明实现十进制加减运算的机械 式计算机。
20世纪40年代，德国采用继电器制造机电式计 算机。 这些类型计算机的出现，为电子数字计算机的 发展奠定了基础。
（3）采用二进制码表示数据和指令。 （4）指令由操作码和地址码组成。
（5）以运算器为中心，输入输出设备与存储 器间的数据传送都通过运算器。
第一章 计算机系统概论
2. 电子数字计算机的发展的四个阶段
时间
46－58
器件
电子管
图片
软件
存储信息
应用
科学计算 数据处理、 工业控制 文字、图形 处理 社会的各个 领域
汇编语言: 用助记符表示机器指令，来编写程序。
★ 汇编语言程序转换成机器语言程序的过程 ： 汇编语言程序 源程序 汇编程序
转换
机器语言程序 目标程序
运行程序
第一章 计算机系统概论
高级语言： 是一种面向问题的语言，与自然语言相近， 与计算机的种类无关。 高级语言程序（源程序）同样必须转换为机器语言 程序（目标程序）才能执行。 高级语言程序的转换过程：
《计算机科学导论》 (第三版) 第01章
Objectives (continued):
❑ To describe how reals are stored in a computer using floatingpoint format. To describe how text is stored in a computer using one of the various encoding systems. To describe how audio is stored in a computer using sampling, quantization, and encoding.
both refer to the same quantity, (42)10 but their
representations are different. This is the same as using
the words cheval (French) and equus (Latin) to refer to
❑ ❑
To describe how integers are stored in a computer using sign-and-magnitude format. To describe how integers are stored in two’s complement format.
1.38
1.1 TURING MODEL
The idea of a universal computational device was first described by Alan Turing in 1937. He proposed that all computation could be performed by a special kind of a machine, now called a Turing machine. Although Turing presented a mathematical description of such a machine, he was more interested in the philosophical definition of computation than in building the actual machine.
计算机导论-课后习题参考答案
第1章计算机概述一、单项选择题A B D B C C D B A D二、简答题1. 根据计算机所采用的电子逻辑元件可将计算机的发展划分为4个发展阶段，每个阶段所采用的元器件分别为：电子管，晶体管，中、小规模集成电路，大规模、超大规模集成电路。
2. 冯·诺依曼计算机主要由4部分组成：运算器、存储器、控制器、输入/输出设备。
3. 衡量计算机性能的指标主要有5个，分别为：字长、主频、存储容量、运算速度和存取周期。
4. 计算机的特点：1）能自动连续、高速度地运算；2）运算速度快；3）运算精度高；4）具有超常的记忆能力；5）具有可靠的逻辑判断能力。
按运算规模，计算机可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和工作站。
第2章计算机中的数据一、单项选择题A ABC B二、计算题1．（1）7 （2）511 （3）40762．（1）766O （2）201O （3）265O3．（1）251O （2）6272O （3）64361363O4．（1）0.1B （2）≈101.01B （3）110011B三、简答题1. 计算机采用二进制表示数据主要有以下4个原因：1）二进制物理上易于实现；2）二进制运算法则简单；3）二进制编码机器可靠性高；4）二进制通用性和逻辑性强。
2. 在计算机中，所有数值型数据都用二进制编码来表示，这串二进制编码称为该数据的机器数，数据原来的表现形式称为“真值”。
一个进制中数码的个数称为“基数”。
3. 带符号整数常用的编码形式有3种，分别为原码、反码和补码。
1）原码表示法为：最高位是符号位（0表示正，1表示负），其余各位表示数的绝对值大小。
2）反码表示法为：最高位是符号位（0表示正，1表示负），正数的反码与原码相同，负数的反码是在其原码的基础上，除符号位外各位求反。
3）补码表示法为：最高位是符号位（0表示正，1表示负），正数的补码与原码相同，负数的补码是在该数反码的最低位加1。
4. 要表示文本，必须先对每个可能出现的字符进行表示。
《计算机导论》课程教案
《计算机导论》课程教案第⼀章计算机基础知识1．1 计算机概述第⼀台电⼦计算机ENIAC于是1946年在美国研制成功。
这台计算机⾮常庞⼤，⽽且不具有存储功能。
但它标志着第⼆次⼯业⾰命的开始。
1．1．1计算机的发展简史1．1．1．1计算机的分代电⼦计算机的发展可以划分为以下四代历史：第⼀代：1946——1958年，电⼦管计算机；第⼆代：1959——1964年，晶体管计算机；第三代：1965——1970年，中、⼩规模集成电路计算机（MSIC、SSIC）；第四代：1971——现在，⼤规模、超⼤规模集成电路计算机（LSIC、VLSIC）。
1．1．1．2微型计算机的发展简史第⼀代：1971年推出第⼀台微机MCS－4，4位机（微处理器为4004）第⼆代：1972——1977年，8位机（8080）第三代：1978——1984年，16位机（8086，80286）第四代：1985——现在，32位机（80386，80486，Pentium，PentiumⅡ，PentiumⅢ等）说明：⑴微型计算机属于第四代电⼦计算机。
⑵微处理器(PC机的核⼼)是采⽤⼤规模集成电路⼯艺把运算器和控制器制作在⼀块半导体芯⽚上。
⑶微处理器于1971年研制成功。
⑷到⽬前为⽌，各种计算机（巨、⼤、中、⼩、微）都满⾜冯·诺依曼计算机模型，即：①由五⼤功能部件组成（类似⼈脑的五⼤功能部件）；②采⽤⼆进制形式表⽰指令和数据；③按“存储程序的原理”⼯作。
1．1．2计算机的特点1、运算速度快；2、精确度⾼；3、具有存储和逻辑判断能⼒；4、⾃动完成各种操作和运算。
1．1．3计算机的⽤途1.数值计算（也称科学计算）它是指解决科学研究和⼯程技术中所提出的数学问题，其特点是计算量⼤、复杂，要求精确度⾼。
2.数据处理（也称信息处理）数据处理的特点是计算公式⽐较简单，数据量⼤、但时间性强。
⑴数据：指数字、符号、⽂本、图形、图像、声⾳等。
⑵数据处理：指利⽤计算机对原始数据进⾏分类、排序、合并、统计、打印、存储等操作。
计算机导论
（第三版）
主编 杨克昌 王岳斌
第一章 计算机的概述
• 计算机是一种能够自动进行高速运算，具
有存储能力，能按事先编好的程序控制其 操作处理过程的电子设备。
1.1 计算机的产生与发展
• 世界上第一台通用数字计算机ENIAC于
1946年2月诞生于美国宾西法尼亚大学，该 机器使用了1500个续电器，18800个电子管， 占地170平方米，重达30多吨，耗电150千 瓦，运算速度5000次每秒。它的问世标志 着计算机时代的到来，它的出现具有划时 代的伟大意义。
1.2 计算机的发展阶段
• （1）第一代计算机，电子管计算机时代，
处理方式：机器语言； • （2）第二代计算机，晶体管计算机时代， 处理方式：高级语言； • （3）第三代计算机，中小规模集成电路计 算机时代，处理方式：并行处理； • （4）第四代计算机，大规模、超大规模集 成电路计算机时代，处理方式：数据处理。
பைடு நூலகம்
1.3 计算机系统组成
• 计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
硬件系统包括主机和外部设备，软件系统 包括系统软件和应用软件。而外部设备又 包括输入设备、输出设备、辅助存储器； 而主机包括中央处理器和主存储器；中央 处理器又包括控制器和运算器。
1.4 计算机的性能指标
（1）字长 （2）速度 （3）存储容量 （4）可靠性 （5）可维护性 （6）性能与价格比
计算机导论课件--第一课
现在所谓的计算机就是电子数字计算机。
1）第一代计算机：1946~1957年，主要逻辑元件为电子 真空管； 2）第二代计算机：1958~1964年，主要逻辑元件为晶体 管； 3）第三代计算机：1965~1970年，主要逻辑元件为中小 规模集成电路； 4）第四代计算机：1970年以后，主要逻辑元件为大/超大 规模集成电路（LSI），或者叫微处理器时代； 第五代（1991~目前）：以互联网（Internet）为标志的信 息系统
AMD (Advanced Micro Devices) 的英文缩写，超 微半导体(注释： Advanced 为先进的， Micro 为 微小之意，英文直译为先进微半导体)，但是 AMD 公司为自己的中文命名是超威半导体，所以 也可称为超微半导体(这里使用的是官方说法) 。 AMD 成立于1969 年，总部位于加利福尼亚州桑 尼维尔。AMD 公司专门为计算机、通信和消费电 子行业设计和制造各种创新的微处理器、闪存和 低功率处理器解决方案。创始人：杰瑞•桑德斯 （Jerry Sanders ）、前任董事会主席：鲁毅智 （Hector de J.Ruiz）。旗下产品： AMD 皓龙、AMD 速龙、AMD 双核速龙、AMD 炫龙、AMD 闪龙、AMD 羿龙、AMD 雷鸟、 AMD 钻龙。
1992年，国防科技大学研究出银河-II通用并行巨型机，峰值速度达每秒4亿次 浮点运算(相当于每秒10亿次基本运算操作)，为共享主存储器的四处理机向 量机，其向量中央处理机是采用中小规模集成电路自行设计的，总体上达到 80年代中后期国际先进水平。它主要用于中期天气预报； 1993年，中国第一 台10亿次巨型银河计算机Ⅱ型通过鉴定。 1995年，曙光1000大型机通过鉴定，其峰值可达每秒25亿次。曙光1000与 美国Intel公司1990年推出的大规模并行机体系结构与实现技术相近，与国外 的差距缩小到5年左右。 1997年，国防科大研制成功银河-III百亿次并行巨型计算机系统。 2000年，我国自行研制成功高性能计算机"神威I"，其主要技术指标和性能达 到国际先进水平。我国成为继美国、日本之后世界上第三个具备研制高性能 计算机能力的国家。 2001年，中科院计算所研制成功我国第一款通用CPU—“龙芯”芯片。 2002年，曙光公司推出完全自主知识产权的“龙腾”服务器，龙腾服务器采 用了“龙芯-1”CPU，采用了曙光公司和中科院计算所联合研发的服务器专用 主板，采用曙光LINUX操作系统，该服务器是国内第一台完全实现自有产权 的产品，在国防、安全等部门将发挥重大作用。 2003年，百万亿次数据处理超级服务器曙光4000L通过国家验收，再一次刷 新国产超级服务器的历史纪录，使得国产高性能产业再上新台阶。
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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。
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图片说明
The ENIAC machine occupied a room thirty by fifty feet. The controls are at the left, and a small part of the output device is seen at the right. The two men in uniform were being trained to maintain the machine after it was turned over to the Ordnance Department (which sponsored the development of the ENIAC). The two women were assistants on the staff of the Moore School who helped program the ENIAC.
著名计算机人物
冯诺依曼（John Von Nouma，1903－1957）， 美藉匈牙利人，数学家。 1945年6月，冯诺依曼与戈德斯坦等人，联名发 表了一篇长达101页纸洋洋万言的报告，即计 算机史上著名的“101页报告”。这份报告奠 定了现代计算机体系结构坚实的根基，直到今 天，仍然被认为是现代计算机科学发展里程碑 式的文献。 现在计算机的结构仍为“冯诺依曼机”
12.著名计算机团体与公司 著名计算机团体与公司
IEEE：Institute IEEE-CS Institute of Electrical and Electronic Engineers Computer Society , 美 国 电气与电子工程师学会计算机学会， 电气与电子工程师学会计算机学会 ， 它是目前世界 上最大的计算机学术团体。 上最大的计算机学术团体。 IEEE-CS宗旨是推进计算机和数据处理技术的理论和实 IEEE-CS宗旨是推进计算机和数据处理技术的理论和实 践的发展，促进会员之间的信息交流与合作。 践的发展，促进会员之间的信息交流与合作。 IEEE-CS设有若干专业技术委员会 设有若干专业技术委员会、 IEEE-CS设有若干专业技术委员会、标准化委员会以及 教育和专业技能开发委员会。 教育和专业技能开发委员会 。 专业技术委员会组织 专业学术会议、 研讨会， 专业学术会议 、 研讨会 ， 覆盖计算机科学与技术各 领域并随计算机科学与技术的发展而变化。 标准化 领域并随计算机科学与技术的发展而变化 。 委员会负责制定技术标准。 委员会负责制定技术标准 。 教育和专业技能开发委 员会负责制定计算机科学与技术专业的教学大纲、 员会负责制定计算机科学与技术专业的教学大纲 、 课程设置方案以及继续教育发展， 课程设置方案以及继续教育发展 ， 并向各高等学校 推荐。 推荐。
这是一台我们常见的计算机
微型计算机
2. 计算机的诞生
世界上第一台计算机概貌
名称：ENIAC（计算机始祖） 时间：1946年2月 地点：美国（宾夕法尼亚大学） 背景：解决弹道计算问题 基本数据：占地170M2，采用了约 18000个电子管，运算速度5000次/秒。
ENIAC
General View of the ENIAC
5.计算机的分类
（1）从规模和性能指标分类 巨型机(super computer):ES/900,银河3 大中型机(mainframe) ：370系列 小型机（mini computer） ：PDP系列 微机（ micro computer） ：PC机（PII、 PIII、P4） 工作站（workstation） 笔记本
著名计算机人物
金怡濂，1929.9-； 2002年国家最高科学技术奖获 得者。计算机科学家；是我国巨型计算机事业的 开拓者之一。 提出了基于通用CPU芯片的大规模并行计算机设计 思想、实现方案和多种技术相结合的混合网络结 构，解决了240个处理机互连的难题，从而研制 出运算速度达到当时国内领先水平的并行计算机 系统。 主持研制国家重点工程——“神威”巨型计算机系 统，担任总设计师。
著名计算机人物
王选，1937.2-； 2001年国家最高科学技术 奖获得者。计算机科学家。 王选被公认是对中国印刷出版业的现代化作 出最大贡献者之一，被人们赞誉为“当代 毕升”和“汉字激光照排之父”。
著名计算机人物
金怡濂，1929.9-； 2002年国家最高科学技术奖获 得者。计算机科学家；是我国巨型计算机事业的 开拓者之一。 提出了基于通用CPU芯片的大规模并行计算机设计 思想、实现方案和多种技术相结合的混合网络结 构，解决了240个处理机互连的难题，从而研制 出运算速度达到当时国内领先水平的并行计算机 系统。 主持研制国家重点工程——“神威”巨型计算机系 统，担任总设计师。
6.微机的发展
1971年Intel首创4004(4位微处理器) 1973年Intel制成8008(8位微处理器) 1978年Intel推出8086(16位微处理器) 1985年Motorola推出68020(32位微处理 器),Intel推出80386(32位微处理器) 1989年推出80486 九十年代,推出Pentium(奔腾)系列
著名计算机团体与公司
IBM（ IBM（International Business Machines Corporation，国际商用机器公司）是由1911 Corporation， 国际商用机器公司 ） 是由 1911 Computing年 成 立 的 计 算 制 表 记 录 公 司 （ ComputingTabulatingCompany， CTR公司 公司） Tabulating-Recording Company， 即 CTR 公司 ） 发展而来。1981年 IBM发布第一台PC， 发布第一台PC 发展而来。1981年8月IBM发布第一台PC，由于 IBM-PC，IBM商标开始进入家庭 学校、 商标开始进入家庭、 IBM-PC，IBM 商标开始进入家庭 、 学校 、 中小 企业。Intel和微软的霸业在此基础上萌芽 和微软的霸业在此基础上萌芽。 企业 。 Intel 和微软的霸业在此基础上萌芽 。 1985年 IBM投资的科研项目催生了 投资的科研项目催生了4 1985年，IBM投资的科研项目催生了4位诺贝尔 奖获得者。 奖获得者。 1997年 11日 IBM的 深蓝” Blue） 1997年5月11日，IBM的“深蓝”（Deep Blue） 计算机击败世界象棋大师Gary Kasparov。 计算机击败世界象棋大师Gary Kasparov。
著名计算机人物
吴文俊，1919.5-；2000年首届国家最高科 吴文俊 学技术奖获得者，数学家，在拓扑学、中 国数学史、数学机械化、几何问题证明方 面成就显著。 吴文俊的贡献在于：①提出一套完整的算法， 使得代数方程组通过机械步骤消元变成一 个代数方程，②解代数方程组可扩大为带 微分的代数方程组，从而大大扩张研究问 题的范围。
水平较低，有待我们的奋发努力
自主芯片刚起步 软件开发等级低
运算速度可达5000亿次的“神威”计算 机
9.计算机的功能
计算机的功能
数据处理 数据存储 数据交换 控制 对数据进行的各 种算术逻辑运算 保存待处理的数据 和处理好的结果 与外界的数 据交换的机 制与途径
实现上述三 种功能所须 的控制
10.计算机的应用
著名计算机团体与公司
ACM： ACM： 美 国 计 算 机 学 会 （ Association for Machinery） 创立于1947 1947年 Computing Machinery） 创立于 1947 年 ， 是世 界上最早和最大的计算机教育和科研协会。 界上最早和最大的计算机教育和科研协会。现 已成为计算机界最有影响的两大国际性学术组 织之一（另一为IEEE CS） ACM下面建立了几 IEEE织之一（另一为IEEE-CS）。ACM下面建立了几 十个专业委员会（ 正式名称是SIG Special 十个专业委员会 （ 正式名称是 SIG—Special SIG Group） 几乎每个SIG SIG都有自己的 Interest Group）， 几乎每个 SIG 都有自己的 杂志。据不完全统计， ACM出版社出版的定 杂志 。 据不完全统计 ， 由 ACM 出版社出版的定 不定期刊物有四十多种， 期、不定期刊物有四十多种，覆盖了计算机科 学技术的几乎所有领域。 学技术的几乎所有领域。