第1章 计算机基础知识概论

第二代 （1959~1964）
晶体管 几十万~百万（次/秒）
第二代计算机的特点：体积小、能耗低、 稳定性强，应用范围从单纯的科学计算和 军事目的扩展到事务处理、工程设计、数 据处理等方面。
第三代 （1965~1970）
集成电路 百万~几千万（次/秒）
第三代计算机的特点：采用中小规模集成 电路作为基本物理器件。具有体积缩小、 功耗低、可靠性高等特点。
计算尺
（2）1673年德国数学家莱布尼兹发明了乘法计算机 ， 他受中国易经八卦的影响最早提出二进制运算法则。
十进制：0～9 逢十进一 二进制：0、1 逢二进一
莱布尼兹
乘法计算机
（3）1812年英国数学教授巴贝奇设计出一台名为差分机
的机器，并于1822年制成了差分机样机。1834年他构想
出了名为分析机的自动运算机器。
计算机之父——巴贝奇
差分机
分析机
（4）1939年10月，美国理论物理学家阿塔纳索夫 与贝利合作，设计并试制成功一台世界上最早的 电子数字计算机的样机，称为“ABC机”。
这是有史以来第一台用电子管为元件的有再生 记忆功能的数字计算机。
（5）1946年美国宾夕法尼亚大学研制成功人类第一台电子计算机 ENIAC（埃尼阿克）。在宾大莫尔电机学院揭幕典礼上，这个占地面 积达170平方米、重达30吨的庞然大物，为来宾表演了它的“绝 招”——在1秒钟内进行了5000次加法运算，这比当时最快的继电器 计算机的运算速度要快1000多倍。这次完美的亮相，使得来宾们喝彩 不已。
第四代 （1971~90年代） 大规模集成电路 几百万~几亿（次/秒）
通常指含逻辑门数为100门～9999门(或含元件数1000 个～99999个)，在一个芯片上集合有1000个以上电子元 件的集成电路。 第四代计算机的特点：采用大规模集成电路作为基本物理 器件。这一时期的计算机计算速度可达几百万甚至上亿次 每秒。在系统结构方面发展了并行处理技术分布式计算机 系统和计算机网络等；软件方面发展了数据库系统，分布 式操作系统、高效可靠的高级语言以及软件工程标准化等。
1.数制的基本概念
✓数制的定义 用一组固定(R个)数字和一套统一规则来表
示数值的方法;
✓基数和权 基数：R进制的基数就是R； R进制数可以用０～Ｒ－1,Ｒ个数来表示； 权：基数的数位次方；
规则：“逢R进一，借一当R”
2.计算机中常用的数制
在计算机中参与运算的数据都是二进制； 书写计算机程序时，常用十进制，八进制和十六进制。
进位制 基数 数字符号
标
志
二进制 2 0,1
B
八进制 8 0,1,2,3,4,5,6,7
O
十进制 10 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
第五代 超大规模集成电路或者其他更加先进的元件
第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结 合在一起的智能计算机系统。它能进行数值计算或处理一般的 信息，主要能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和 解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和 获得新的知识.
第五代计算机的发展，必将与人工智能、知识工程和专家系统 等的研究紧密相联，并为其发展提供新基础。
•第一代机器人
——笛卡尔（1637）
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 装有启发式计算机的“智 能机器人”
Deepblue
Garry Kasparov
计算机的特点
计算机是一种高度自动化的信息处理设备。 主要特点有：
运算速度快； 计算精度高； 记忆能力强； 可靠的逻辑判断能力； 可靠性高，通用性强。
中国银行引进的大型计算机数 国家气象中心引进的中期气
据处理系统
象预报数据分析系统
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” 中国科学院计算机研究所推出的 “曙光1000” 、“曙光200I”和“曙光5000”
“星云”超级计算机
CRAY-Ⅱ 银河Ⅱ
是中国国内第一台、世界第三台实测性能超 千万亿次的超级计算机
(3)网络化
计算机网络： 计算机技术与通信技术结合 的产物。
计算机网络的发展动力： 共享硬件、软件和数据资源 ，网络用户相互通信。
Hale Waihona Puke (4)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”。
5000次加法/秒 体重30吨 占地170m2 18000只电子管 1500个继电器 70000个电阻 10000个电容 6000多个开关 功率140KW
ENIAC机房
2.计算机的发展历程
第一代 （1946~1958）
电子管 5千~4万（次/秒）
第一代计算机的特点：体积大、能耗高、 速度慢、容量小，应用也仅限于科学计算 和军事目的。
计算机的应用
科学计算方面
信息处理方面
过程控制方面
计算机辅助工程
用计算机来管理和查阅图书资料
CAD、CAM、CAI、CAT
办公自动化
人工智能
计算机仿真
计算机模拟
电子商务
计算机辅助教学与辅助设计
1.2 计算机信息表示
理解数制的定义; 了解为什么计算机内采用二进制; 熟练掌握各种数制间的转换; 掌握由原码求得反码和补码的方法； 了解计算机编码知识。
3.计算机的发展趋势、特点和应用
(1)微型化
计算机不再是单一用于计算的机器，而是一 种信息机器，一种个人的信息机器。 体积更小，重量更轻，价格更便宜，且功能 更强。
（2）巨型化
计算机运算速度更快、存储容量更大、功能更强。
目前世界上还有很多领域，如国防、百年天气预测和地 震分析等，都需要功能更为强大的计算机。
2020年11月16日星期一
大学计算机基础A（上）
叶斌
第一章 计算机基础知识
1.1 计算机概述 1.2 计算机信息表示 1.3 计算机系统组成
1.1 计算机概述
1.计算机的起源
屈指记数 投石记数
结绳记数
算筹
算盘
1）近代计算机的发展
（1）1642年法国物理学家 帕斯卡发明了机械式加减法器。
帕斯卡认为：人的某些思维过 程与机械过程没有差别，因此 可以设想用机械模拟人的思维 过程。