信息技术基础导论 (1)

集成电路
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1.1.1 计算机的发展概况
4．第四代（1971年~现在）：大规模/超大规模集成电路 阶段
基本特征是采用大规模集成电路和超大规模集成电路作为计算 机的逻辑元器件，20世纪70年代以来，集成电路制作工艺取得了 迅猛的发展，在硅半导体上可集成更多的电子元器件，半导体存 储器代替了磁芯存储器，目前，计算机的速度最高可以达到每秒 几百万亿次浮点运算。操作系统不断完善，高级程序设计语言功 能更加完善，人们的生活与计算机应用息息相关。
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1.1 计算机概述
什么是计算机 计算机是一种能按照事
先存储的程序，自动、 高速进行大量数值计算 和各种信息处理的现代 化智能电子装置。
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1.1.1 计算机的发展概况
n 1946年第一台计算机ENIAC在美国宾夕法
尼亚大学问世。人体们积庞常大按、速制度造低计、成算机所用
的主要元器件将计本算高、机可分靠性为差四、代内存：
1949 EDSAC
John von Neumann 冯•诺依曼
第一台电子计算机（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
1.1.1 计算机的发展概况
1．第一代（1946年~1958年）：电子管阶段
基本特征采用电子管作为计算机的逻辑元器件，每 秒运算速度仅为几千次，内存容量仅数KB。其数据表示 主要是定点数，使用机器语言或汇编语言编写程序。第 一代电子计算机体积庞大，造价昂贵，用于军事和科学 研究工作。其代表机型有IBM 650（小型机）、IBM 709 （大型机）。
超大规模集成电路
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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）
1964年911机
第四代 （1971~90年代）
集成电路 几百万~几亿（次/秒）
第二代 （1957~1964）
晶体管 几十万~百万（次/秒）
信息技术基础
主讲 卓皓 讲师
现代教育技术中心
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联系方式
• 电子邮件: zh2010@ • 新浪微博：“hhhhhh皓”，课件、答疑解惑、发布
作业答案、教学通知、图文教程、新技术动态、等 级考试消息等
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考试方式
• 期末考试以课堂考试或者大作业为主 • 主要考察实践技能、实际动手操作能力 • 期末总评成绩=期末考试成绩*0.7+平时成绩*0.3
其中，平时成绩包括考勤和日常作业 • 学习结束后需参加全国计算机等级（一级）考试，一般
是第二学期第一个月 • 全国计算机等级考试证书在国内具有权威效力，公务员
考试、教师招考、社会招聘等一般均需要该证书
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第１章 计算机基础知识
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本章要求：
• 基本知识点
– 了解计算机的发展、特点及用途 – 掌握计算机中使用的数制及数制间的转换 – 弄清计算机的主要组成部件及其功能
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Claude Shannon
离的结构。
图灵与图灵机
计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。
图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 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。
加法器
Charles Babbage
1642 Blaise Pascal 1822 差分机
电子计算机时代
ENIAC
MARK I
1833 分析机
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。
为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了“图灵奖”
冯·诺依曼计算机
存储程序工作原理 计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二 是能够自动地执行程序。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执 行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存 储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和 执行，直至完成全部指令任务为止。
• 重点及难点
– 计算机系统中数据的表示形式 – 数制之间的转换 – 原码、反码、补码的概念及计算 – 浮点数 – 码制 – 逻辑运算基础
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主要内容
• 1.1 计算机概论 • 1.2 计算机常用的数制及编码 • 1.3 常见的信息编码 • 1.4 计算机系统的组成
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体积大大容减量速小小度、、速可度靠提性和
高、可靠性内和存内容存量容都量进一
– 第一代 电子管计算机
有较大步提高，外设种
– 第二代 晶体管计算机
类繁多
– 第三代 中小规模集成电路计算机
– 第四代 大规模和超大规模集成电路பைடு நூலகம்算机
速度可靠性和内 存容量又有了很 大提高
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人类追求的计算工具
晶体管
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1.1.1 计算机的发展概况
3．第三代（1965年~1970年）：集成电路阶段
基本特征是采用小规模集成电路作为计算机的逻辑元器件，随 着固体物理技术的发展，集成电路工艺己可以在几平方毫米的单 晶硅集成电路片上集成由十几个甚至上百个电子元器件组成的逻 辑电路。它的运算速度每秒可达几十万次到几百万次，体积越来 越小，价格越来越低，软件越来越完善，在监控程序的基础上发 展形成了操作系统。其代表机型有IBM360。
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电子管
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1.1.1 计算机的发展概况
2．第二代（1959年~1964年）：晶体管阶段
基本特征是采用晶体管作为计算机的逻辑元器件，由于 电子技术的发展，运算速度达每秒几十万次，内存容量增至 几十KB。与此同时，计算机软件技术也有了较大发展，出 现了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级语言。与第一代 计算机相比，晶体管电子计算机体积小、成本低、功能强、 可靠性大大提高。除了科学计算外，还用于数据处理和事务 处理。其代表机型有IBM 7094、CDC 7600。