34计算机基础知识(很全)PPT课件
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第１章 计算机基础知识
1
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总体概述
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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
重点及难点
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）。
5
1.1.1 计算机的发展概况
1946年第一台计算机ENIAC在美国宾夕法
尼亚大学问世。人们常按制造计算机所用
的主要元器件将计算机分体积为庞四大、代速：度低、成
本高、可靠性差、内存
第一代 电子管计算机
体 高积 、大 可大 靠容减 性量小 和小、内速速存度度容、提量可靠性和 有较大提内高存容量都进一
第二代 晶体管计算机
步提高，外设种 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计算机
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
速度可靠性和内
存容量又有了很
电子管
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
12
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。
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。
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
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
3
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
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
Βιβλιοθήκη Baidu 4
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。
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
晶体管
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
13
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。
大提高
6
人类追求的计算工具
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。
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。
集成电路
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
14
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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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
重点及难点
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）。
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1.1.1 计算机的发展概况
1946年第一台计算机ENIAC在美国宾夕法
尼亚大学问世。人们常按制造计算机所用
的主要元器件将计算机分体积为庞四大、代速：度低、成
本高、可靠性差、内存
第一代 电子管计算机
体 高积 、大 可大 靠容减 性量小 和小、内速速存度度容、提量可靠性和 有较大提内高存容量都进一
第二代 晶体管计算机
步提高，外设种 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计算机
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
速度可靠性和内
存容量又有了很
电子管
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
12
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。
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。
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
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
3
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
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
Βιβλιοθήκη Baidu 4
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。
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
晶体管
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
13
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。
大提高
6
人类追求的计算工具
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。
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。
集成电路
Nanjing University of Information Science & Technology, Dept. Computer Science
14
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。