信息表示与编码(1)
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5
1.1.1
计算机文化
（4）计算机辅助系统，计算机辅助系统（ComputerAided System）包括计算机辅助设计（简称CAD）、计算 机辅助制造（简称CAM）和计算机辅助教学（简称CAI） 等。 （5）人工智能，人工智能（Artificial Intelligence，简称 AI）是指用计算机模拟人类的演绎推理和决策等智能活动。 如：模拟医学专家对某疾病进行诊断；具有低等智力的机 器人；计算机与人类进行对奕；数学中的符号积分和几何定 理证明等等。 （6）信息高速公路（Information Super-Highway ）， 1993年9月美国正式宣布实施“国家信息基础设施”（NII） 计划，即“信息高速公路”计划。 我国：金卫工程、金税工程等都是我国信息高速公路的组 成部分。
例： 365.2Q = 3×82+ 6×81+ 5×80 + 2×8－1 = 245.25
31
十六进制数
每一位使用十六个数字和符号表示（0、1、2、3、
4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ）
逢16进1, 基数为16
各位的权值是16的整数次幂（基数是16 ）
标志：尾部加H
位使用 1 个“比特”表示
低位与高位的关系是：逢2进1
各位的权值是 2 的整数次幂（基数是2 ）
标志： 尾部加B
例：
101.01 B =1×22＋0×21＋1×20 ＋0×2－1＋1×2－2 ＝5.25
30
八进制数
每一位使用八个不同数字表示（0、1、2、3、4、
5、6、7）
低位与高位的关系是：逢8进1 各位的权值是8的整数次幂（基数是8 ） 标志：尾部加Q
7
1.1.1
计算机文化
（3）医药信息检索系统，早期的主从结构的国际联 机检索系统；二次开发的数据库系统；INTERNET。 （4）智能化医疗仪器的研制，如：电子温度计、电 子血压计；CT、NMR等大型医疗仪器；γ刀等 。 （5）医学专家系统，是以医学专家知识为基础，以 解决某一医学领域问题的人工智能系统。
医学计算机应用基础
第1章
计算机与信息技术
1.1 计算机、信息与社会 1.2 计算机内信息的表示与编码
1.3 计算机硬件组成及其工作原理
1.4 计算机软件系统
1.5 信息安全与病毒防范
2
1.1 计算机、信息与社会
3
1.1.1
计算机文化
1. 计算机文化现象
计算机作为一种人类大脑思维的延伸与模拟的 工具，它的逻辑推理能力、智能化可以帮助人类进 一步展开思维空间；它的高速运算能力和大容量存 储能力弥补了人类这一方面的不足。 计算机的出现为人类创造文化提供了新的现代 化工具，革新了创造文化的方式方法，形成了一种 新的人类文化——计算机文化。
6
1.1.1
计算机文化
3．计算机医学应用 （1）医院信息系统（Hospital Information System， 简称HIS），是采集、管理医院各类信息，实现信息 共享的计算机网络系统。 三个阶段：单机单任务；基于文件服务器的医院内 部的信息系统；客户端/服务器体系结构的医院信息系 统。 （2）医学数据处理， 大量医学数据的统计分析； “人类基因组计划” ：建立人类基因组图的工作是人 类基因研究与计算机技术的结合；需要高性能计算机。
21
1.1.5 21世纪计算机发展趋势
21世纪的计算机将会向以下几个方面发展： (1) 超级计算机的研制仍然是热点。
截止到2008年底，当今超级计算机最高速度为 IBM公司的RoadRunner，达1026万亿次/秒。超级计 算机制造业仍然被IBM、HP公司占据主导地位；处理 器的数量一般在1000颗以上，BlueGene/L的处理器 达131072颗，多采用Intel、AMD的处理器；Linux成 为超级计算机的首选操作系统。 曙光5000A错过了2008年第28次全球TOP500超 级计算机排行榜，属于截止到2008年底前10名的产品。
• • •
•
研制单位：美国宾夕法尼亚大学 用 途： 军事计算 运算速度：5000次/秒 体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元
11
ENIAC
12
1.1.3
计算机的发展历史
1．计算机的诞生 1946年6月，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（John Von Neumann, 1903-1957）在他的“电子计算机装置逻辑结构 初探”报告中首次提出了顺序存储程序通用电子计算机的 方案，从而奠定了电子计算机结构的基本框架。时至今日， 计算机技术日新月异，但其结构还是冯·诺依曼结构。
24
1.1.6 信息的数字化
（3）共享性，信息是一种资源，可以共享。 （4）时效性，即信息被利用的价值，会因时间、地 点和对象而异。 （5）可识别性，包括直接识别（通过人类的眼、耳、 鼻、舌、身等感官）和间接识别（通过各种探测手 段）。 （6）可表征性，世界上一切存在的事物及其运动都 会产生信息，而信息正是表征这些存在的事物及其运 动状态的一种普遍形式。可见，信息不仅表征事物， 而且信息量（表征的能力）是可以度量的。 （7）可处理性，对信息可进行存储、分析、转换、 传递、压缩和再生等处理。
8
1.1.2
计算机的特点
1．运算速度快 计算机的运算速度是计算机性能最重要的评价指标。 目前，超级计算机的速度达： 1026万亿次／秒 中国超级计算机曙光5000A： 230万亿次／秒 2．运算精度高 3．存储容量大 目前计算机主存储器（内存）容量大大提高，达到GB的 数量级，而且辅助存储器（外存）容量已达TB级。 4．自动化程度高、可靠性好 5．严密的逻辑判断能力 6．联网通讯，共享资源
4
1.1.1
计算机文化
2. 计算机应用领域 （1）科学计算，主要解决科学研究和工程技术中提出的数 值计算问题。 （2）数据处理，所谓数据处理（Data Processing）是指 对大量的数据进行加工处理，如收集、存储、传送、分类、 检测、排序、统计和输出等，从中筛选出有用信息。与科 学计算不同，数据处理的数据虽然量大但计算方法简单。 （3）过程控制，过程控制（Procedure Control）又称实 时控制，指用计算机实时采集控制对象的数据（有时是非 数值量），对采集的数据进行分析处理后，按被控对象的 系统要求对控制对象进行控制。 如: 深海机器人作业、导弹飞行参数的控制、锅炉的温度 控制；等等
26
1.2 计算机内信息的表示与编码
27
1.2.1 二进制
不同进位制数的表示和含义：
“数”是一种信息，它有大小（数值），可以进行 四则运算 “数”有不同的表示方法。日常生活中人们使用的 是十进制数，但计算机使用的是二进制数，程序员还使 用八进制和十六进制数，它们怎样表示？其数值如何计 算？
28
22
1.1.5 21世纪计算机发展趋势
(2) 寻求新的制造领域，光电子计算机和生物计算
机将是21世纪主力军。 (3) 微型计算机将进一步微型化 ； (4) 计算机人工智能化、人性化； (5) 计算机网络将继续向高速宽带网发展，真正做 到在网上共享硬件资源、信息资源。
23
1.1.6 信息的数字化
25
3．信息与数据
信息与数据既有联系又有区别。数据是计算机 化的信息。数据是信息的载体和表达形式，而信息 是数据表达的内涵或解释。数据是具体的物理形式， 而信息则是抽象出来的逻辑意义。由于信息与数据 的关系是如此紧密，因此在很多场合下，人们通常 不区分“信息”与“数据”、“信息处理”与“数 据处理”两对概念。
16
大规模、超大 微机异军突起， 各行各业各 各行各业 规模集成电路 网络飞速发展 个层次
第一节 计算机的发展与信息化社会
体积庞大的电子管
17
第一节 计算机的发展与信息化社会
18
1.1.3 计算机的发展历史
3．中国计算机发展历史 1958年生产第1台电子数字计算机； 1964年开始推出多种晶体管计算机； 1983年，1亿次/S银河Ⅰ巨型机； 1993年，10亿次/S银河Ⅱ巨型机； 1997年，130亿次/S银河Ⅲ巨型机； 2001年，4032亿次/S曙光3000超级计算机； 2002年，1.08万亿次/S深腾1800超级计算机； 2003年， 4.183万亿次/S深腾6800超级计算机； 2004年，11万亿次/S曙光4000A超级服务器； 2008年，230万亿次/S曙光5000A超级服务器； 2009年，1206万亿次/S天河一号超级计算机；
9
1.1.3
计算机的发展历史
1．计算机的诞生 1946年2月，世界上第一台电子计算机----ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator, 电子 数字积分计算机）
10
第1台数字电子计Βιβλιοθήκη Baidu机
1946年ENIAC计算机公布
ENIAC（电子数字积分机与计算机）：
1．信息的概念 信息是客观存在的一切事物及其运动状态的表征， 信息通过物质载体以消息、情报、数据和信号等方式 被表达，并进行传递和交换。 2．信息的特征 （1）普遍性，无论是生命世界或无生命世界，还是 社会生活或人类思维，信息都是无处不在、无时不有 的。 （2）寄载性，物质是信息存在的基础，产生的源泉， 即信息必须寄载于一定的物质载体上，信息不可能独 立于物质之外。
● ● ● ●
速度：几十万次/秒，
内存：磁芯，十万字
外设：磁盘 高级语言编程
电子管 晶体管
14
计算机的分代(按使用的元器件)
•
第三代（约1965-1973）中小规模集成电路(SSI,MSI)计算机
速度：几十万次～几百万次/秒 内存：半导体存储器 高级语言, OS, DBMS
•
第四代（1974年起）大规模(LSI)和VLSI计算机 速度：几百万次～亿次/秒 内存：半导体存储器
软件工程，分布式处理等
15
第一节 计算机的发展与信息化社会
年代 第一代
主要元器件 电子管
语言、程序 机器指令 汇编语言和 高级语言
应用范围 科学计算
应用人员 科技精英
1946~195 7
1957~196 4
第二代
晶体管
数据处理、 科技人员、 自动控制 工程师 普通技术 人员
应用面深 1965~197 中小规模集成 管理程序上升到 第三代 入到许多 2 电路 操作系统 领域 第四代 1972年起
十进制数
每一位可使用十个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、
6、7、8、9）
低位与高位的关系是：逢10进1 各位的权值是10的整数次幂（基数是10 ） 标志： 尾部加“D”或缺省
例： 204.96=2×102＋0×101＋4×100＋9×10－1＋6×10－2
29
二进制数
每一位使用两个不同数字表示（0、1），即每一
19
20
1.1.4 计算机的分类
1． 巨型计算机 又称超级计算机（Super Computer）或超高性能计算机。 2． 大型通用计算机（Mainframe Computer） 它是处理能力强大的通用计算机，属于比较早期的机种。 3． 小型通用计算机（Mini Computer） 又称超级小型计算机，该机种除规模小一些外，与大型通 用计算机的低档机型接近。 4． 微型计算机 微型计算机又称个人计算机（Personal Computer ,简称 PC）。
例：
F5.4H=15×161 + 5×160 + 4×16－1 = 245.25
32
不同进位制数的比较
十进制
零 壹 贰 叁 肆 伍 陆 柒 捌 玖 拾 拾壹 拾贰 拾叁 拾肆 拾伍
33
二进制
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
13
计算机的分代(按使用的元器件)
第一代（约1946-1957）电子管计算机
● ● ●
速度：几十～几万次/秒 内存：磁鼓，千字 外设：磁带 机器语言或汇编语言编程
美国于20世纪50年代生产的 IBM704型采用电子管的第一代 电子计算机
第一代电子计算机中使用的磁 ● 鼓存储器
第二代（约1957-1964） 晶体管计算机
1.1.1
计算机文化
（4）计算机辅助系统，计算机辅助系统（ComputerAided System）包括计算机辅助设计（简称CAD）、计算 机辅助制造（简称CAM）和计算机辅助教学（简称CAI） 等。 （5）人工智能，人工智能（Artificial Intelligence，简称 AI）是指用计算机模拟人类的演绎推理和决策等智能活动。 如：模拟医学专家对某疾病进行诊断；具有低等智力的机 器人；计算机与人类进行对奕；数学中的符号积分和几何定 理证明等等。 （6）信息高速公路（Information Super-Highway ）， 1993年9月美国正式宣布实施“国家信息基础设施”（NII） 计划，即“信息高速公路”计划。 我国：金卫工程、金税工程等都是我国信息高速公路的组 成部分。
例： 365.2Q = 3×82+ 6×81+ 5×80 + 2×8－1 = 245.25
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十六进制数
每一位使用十六个数字和符号表示（0、1、2、3、
4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ）
逢16进1, 基数为16
各位的权值是16的整数次幂（基数是16 ）
标志：尾部加H
位使用 1 个“比特”表示
低位与高位的关系是：逢2进1
各位的权值是 2 的整数次幂（基数是2 ）
标志： 尾部加B
例：
101.01 B =1×22＋0×21＋1×20 ＋0×2－1＋1×2－2 ＝5.25
30
八进制数
每一位使用八个不同数字表示（0、1、2、3、4、
5、6、7）
低位与高位的关系是：逢8进1 各位的权值是8的整数次幂（基数是8 ） 标志：尾部加Q
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1.1.1
计算机文化
（3）医药信息检索系统，早期的主从结构的国际联 机检索系统；二次开发的数据库系统；INTERNET。 （4）智能化医疗仪器的研制，如：电子温度计、电 子血压计；CT、NMR等大型医疗仪器；γ刀等 。 （5）医学专家系统，是以医学专家知识为基础，以 解决某一医学领域问题的人工智能系统。
医学计算机应用基础
第1章
计算机与信息技术
1.1 计算机、信息与社会 1.2 计算机内信息的表示与编码
1.3 计算机硬件组成及其工作原理
1.4 计算机软件系统
1.5 信息安全与病毒防范
2
1.1 计算机、信息与社会
3
1.1.1
计算机文化
1. 计算机文化现象
计算机作为一种人类大脑思维的延伸与模拟的 工具，它的逻辑推理能力、智能化可以帮助人类进 一步展开思维空间；它的高速运算能力和大容量存 储能力弥补了人类这一方面的不足。 计算机的出现为人类创造文化提供了新的现代 化工具，革新了创造文化的方式方法，形成了一种 新的人类文化——计算机文化。
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1.1.1
计算机文化
3．计算机医学应用 （1）医院信息系统（Hospital Information System， 简称HIS），是采集、管理医院各类信息，实现信息 共享的计算机网络系统。 三个阶段：单机单任务；基于文件服务器的医院内 部的信息系统；客户端/服务器体系结构的医院信息系 统。 （2）医学数据处理， 大量医学数据的统计分析； “人类基因组计划” ：建立人类基因组图的工作是人 类基因研究与计算机技术的结合；需要高性能计算机。
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1.1.5 21世纪计算机发展趋势
21世纪的计算机将会向以下几个方面发展： (1) 超级计算机的研制仍然是热点。
截止到2008年底，当今超级计算机最高速度为 IBM公司的RoadRunner，达1026万亿次/秒。超级计 算机制造业仍然被IBM、HP公司占据主导地位；处理 器的数量一般在1000颗以上，BlueGene/L的处理器 达131072颗，多采用Intel、AMD的处理器；Linux成 为超级计算机的首选操作系统。 曙光5000A错过了2008年第28次全球TOP500超 级计算机排行榜，属于截止到2008年底前10名的产品。
• • •
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研制单位：美国宾夕法尼亚大学 用 途： 军事计算 运算速度：5000次/秒 体积价格：170平方米，30吨，140千瓦，40万美元
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ENIAC
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1.1.3
计算机的发展历史
1．计算机的诞生 1946年6月，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼（John Von Neumann, 1903-1957）在他的“电子计算机装置逻辑结构 初探”报告中首次提出了顺序存储程序通用电子计算机的 方案，从而奠定了电子计算机结构的基本框架。时至今日， 计算机技术日新月异，但其结构还是冯·诺依曼结构。
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1.1.6 信息的数字化
（3）共享性，信息是一种资源，可以共享。 （4）时效性，即信息被利用的价值，会因时间、地 点和对象而异。 （5）可识别性，包括直接识别（通过人类的眼、耳、 鼻、舌、身等感官）和间接识别（通过各种探测手 段）。 （6）可表征性，世界上一切存在的事物及其运动都 会产生信息，而信息正是表征这些存在的事物及其运 动状态的一种普遍形式。可见，信息不仅表征事物， 而且信息量（表征的能力）是可以度量的。 （7）可处理性，对信息可进行存储、分析、转换、 传递、压缩和再生等处理。
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1.1.2
计算机的特点
1．运算速度快 计算机的运算速度是计算机性能最重要的评价指标。 目前，超级计算机的速度达： 1026万亿次／秒 中国超级计算机曙光5000A： 230万亿次／秒 2．运算精度高 3．存储容量大 目前计算机主存储器（内存）容量大大提高，达到GB的 数量级，而且辅助存储器（外存）容量已达TB级。 4．自动化程度高、可靠性好 5．严密的逻辑判断能力 6．联网通讯，共享资源
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1.1.1
计算机文化
2. 计算机应用领域 （1）科学计算，主要解决科学研究和工程技术中提出的数 值计算问题。 （2）数据处理，所谓数据处理（Data Processing）是指 对大量的数据进行加工处理，如收集、存储、传送、分类、 检测、排序、统计和输出等，从中筛选出有用信息。与科 学计算不同，数据处理的数据虽然量大但计算方法简单。 （3）过程控制，过程控制（Procedure Control）又称实 时控制，指用计算机实时采集控制对象的数据（有时是非 数值量），对采集的数据进行分析处理后，按被控对象的 系统要求对控制对象进行控制。 如: 深海机器人作业、导弹飞行参数的控制、锅炉的温度 控制；等等
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1.2 计算机内信息的表示与编码
27
1.2.1 二进制
不同进位制数的表示和含义：
“数”是一种信息，它有大小（数值），可以进行 四则运算 “数”有不同的表示方法。日常生活中人们使用的 是十进制数，但计算机使用的是二进制数，程序员还使 用八进制和十六进制数，它们怎样表示？其数值如何计 算？
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1.1.5 21世纪计算机发展趋势
(2) 寻求新的制造领域，光电子计算机和生物计算
机将是21世纪主力军。 (3) 微型计算机将进一步微型化 ； (4) 计算机人工智能化、人性化； (5) 计算机网络将继续向高速宽带网发展，真正做 到在网上共享硬件资源、信息资源。
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1.1.6 信息的数字化
25
3．信息与数据
信息与数据既有联系又有区别。数据是计算机 化的信息。数据是信息的载体和表达形式，而信息 是数据表达的内涵或解释。数据是具体的物理形式， 而信息则是抽象出来的逻辑意义。由于信息与数据 的关系是如此紧密，因此在很多场合下，人们通常 不区分“信息”与“数据”、“信息处理”与“数 据处理”两对概念。
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大规模、超大 微机异军突起， 各行各业各 各行各业 规模集成电路 网络飞速发展 个层次
第一节 计算机的发展与信息化社会
体积庞大的电子管
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第一节 计算机的发展与信息化社会
18
1.1.3 计算机的发展历史
3．中国计算机发展历史 1958年生产第1台电子数字计算机； 1964年开始推出多种晶体管计算机； 1983年，1亿次/S银河Ⅰ巨型机； 1993年，10亿次/S银河Ⅱ巨型机； 1997年，130亿次/S银河Ⅲ巨型机； 2001年，4032亿次/S曙光3000超级计算机； 2002年，1.08万亿次/S深腾1800超级计算机； 2003年， 4.183万亿次/S深腾6800超级计算机； 2004年，11万亿次/S曙光4000A超级服务器； 2008年，230万亿次/S曙光5000A超级服务器； 2009年，1206万亿次/S天河一号超级计算机；
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1.1.3
计算机的发展历史
1．计算机的诞生 1946年2月，世界上第一台电子计算机----ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator, 电子 数字积分计算机）
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第1台数字电子计Βιβλιοθήκη Baidu机
1946年ENIAC计算机公布
ENIAC（电子数字积分机与计算机）：
1．信息的概念 信息是客观存在的一切事物及其运动状态的表征， 信息通过物质载体以消息、情报、数据和信号等方式 被表达，并进行传递和交换。 2．信息的特征 （1）普遍性，无论是生命世界或无生命世界，还是 社会生活或人类思维，信息都是无处不在、无时不有 的。 （2）寄载性，物质是信息存在的基础，产生的源泉， 即信息必须寄载于一定的物质载体上，信息不可能独 立于物质之外。
● ● ● ●
速度：几十万次/秒，
内存：磁芯，十万字
外设：磁盘 高级语言编程
电子管 晶体管
14
计算机的分代(按使用的元器件)
•
第三代（约1965-1973）中小规模集成电路(SSI,MSI)计算机
速度：几十万次～几百万次/秒 内存：半导体存储器 高级语言, OS, DBMS
•
第四代（1974年起）大规模(LSI)和VLSI计算机 速度：几百万次～亿次/秒 内存：半导体存储器
软件工程，分布式处理等
15
第一节 计算机的发展与信息化社会
年代 第一代
主要元器件 电子管
语言、程序 机器指令 汇编语言和 高级语言
应用范围 科学计算
应用人员 科技精英
1946~195 7
1957~196 4
第二代
晶体管
数据处理、 科技人员、 自动控制 工程师 普通技术 人员
应用面深 1965~197 中小规模集成 管理程序上升到 第三代 入到许多 2 电路 操作系统 领域 第四代 1972年起
十进制数
每一位可使用十个不同数字表示（0、1、2、3、4、5、
6、7、8、9）
低位与高位的关系是：逢10进1 各位的权值是10的整数次幂（基数是10 ） 标志： 尾部加“D”或缺省
例： 204.96=2×102＋0×101＋4×100＋9×10－1＋6×10－2
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二进制数
每一位使用两个不同数字表示（0、1），即每一
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1.1.4 计算机的分类
1． 巨型计算机 又称超级计算机（Super Computer）或超高性能计算机。 2． 大型通用计算机（Mainframe Computer） 它是处理能力强大的通用计算机，属于比较早期的机种。 3． 小型通用计算机（Mini Computer） 又称超级小型计算机，该机种除规模小一些外，与大型通 用计算机的低档机型接近。 4． 微型计算机 微型计算机又称个人计算机（Personal Computer ,简称 PC）。
例：
F5.4H=15×161 + 5×160 + 4×16－1 = 245.25
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不同进位制数的比较
十进制
零 壹 贰 叁 肆 伍 陆 柒 捌 玖 拾 拾壹 拾贰 拾叁 拾肆 拾伍
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二进制
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
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计算机的分代(按使用的元器件)
第一代（约1946-1957）电子管计算机
● ● ●
速度：几十～几万次/秒 内存：磁鼓，千字 外设：磁带 机器语言或汇编语言编程
美国于20世纪50年代生产的 IBM704型采用电子管的第一代 电子计算机
第一代电子计算机中使用的磁 ● 鼓存储器
第二代（约1957-1964） 晶体管计算机