計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)1.1

1、計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)應(yīng)用應(yīng)用基礎(chǔ)基礎(chǔ)1計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展23計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)早先的計(jì)算工具早先的計(jì)算工具歐洲直到歐洲直到1717世紀(jì)才世紀(jì)才出現(xiàn)計(jì)算尺出現(xiàn)計(jì)算尺和機(jī)械式計(jì)和機(jī)械式計(jì)算機(jī)算機(jī) 人類(lèi)人類(lèi)最初用手指計(jì)算，因?yàn)槿擞袃芍皇郑畛跤檬种赣?jì)算，因?yàn)槿擞袃芍皇郑畟€(gè)手指頭。用手指頭計(jì)算固然方便，但不能十個(gè)手指頭。用手指頭計(jì)算固然方便，但不能存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果。于是人們用結(jié)繩記事來(lái)延長(zhǎng)記存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果。于是人們用結(jié)繩記事來(lái)延長(zhǎng)記憶能力。憶能力。 到到了春秋時(shí)到就出現(xiàn)了算籌了春秋時(shí)到就出現(xiàn)了算籌。算。算籌是我國(guó)古代籌是我國(guó)古代最早用來(lái)最早用來(lái)計(jì)數(shù)和計(jì)數(shù)和計(jì)算的工具，一般是由計(jì)算的工具，一般是

2、由十幾厘米十幾厘米長(zhǎng)的竹簽制成，用它擺長(zhǎng)的竹簽制成，用它擺成不同成不同的形式來(lái)表示不同的形式來(lái)表示不同的數(shù)。的數(shù)。到了唐朝已經(jīng)有了至今仍到了唐朝已經(jīng)有了至今仍在使用在使用的計(jì)算工具的計(jì)算工具算盤(pán)算盤(pán)。珠算珠算是我國(guó)人民獨(dú)特的創(chuàng)造。是我國(guó)人民獨(dú)特的創(chuàng)造。Blaise Pascal 1642 加法器加法器Charles Babbage1833 分析機(jī)分析機(jī)Howard H. Aiken1944 MARK IEniac階段階段時(shí)段時(shí)段所用電子元器件所用電子元器件運(yùn)算速度運(yùn)算速度(次次/秒秒)第一代第一代19461956電子管電子管5千千3萬(wàn)萬(wàn)第二代第二代19561963晶體管晶體管數(shù)十萬(wàn)數(shù)十萬(wàn)幾百萬(wàn)

3、幾百萬(wàn)第三代第三代19641971 中小規(guī)模集成電路中小規(guī)模集成電路數(shù)百萬(wàn)數(shù)百萬(wàn)幾千萬(wàn)幾千萬(wàn)第四代第四代1971至今至今大規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模超大規(guī)模集成電路集成電路上億、十萬(wàn)億上億、十萬(wàn)億 （1946-1956）是采用電子管作為邏輯元件，用陰極射）是采用電子管作為邏輯元件，用陰極射線管或汞延遲線作主存儲(chǔ)器，外存主要使用紙帶、卡片等，程序設(shè)計(jì)主要線管或汞延遲線作主存儲(chǔ)器，外存主要使用紙帶、卡片等，程序設(shè)計(jì)主要使用機(jī)器指令或符號(hào)指令，應(yīng)用領(lǐng)域主要是科學(xué)計(jì)算。當(dāng)時(shí)的運(yùn)算速度為使用機(jī)器指令或符號(hào)指令，應(yīng)用領(lǐng)域主要是科學(xué)計(jì)算。當(dāng)時(shí)的運(yùn)算速度為5千千3萬(wàn)次每秒。萬(wàn)次每秒。 (Electronic Nu

4、merical Integrator And Calculator)電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)電子管電子管:18800:18800只只電阻電阻:70000:70000個(gè)個(gè)電容電容:10000:10000只只繼電器繼電器:1500:1500個(gè)個(gè)耗電耗電:140kW/h:140kW/h占地占地:170m:170m2 2重量重量:30:30噸噸速度速度:5000:5000次次/ /秒秒（1957-1963）用晶體管代替了電子管，主存儲(chǔ)器均采用）用晶體管代替了電子管，主存儲(chǔ)器均采用磁芯存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤(pán)開(kāi)始用作主要的外存儲(chǔ)器，程序設(shè)計(jì)使用了更磁芯存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤(pán)開(kāi)始用作主要的外存儲(chǔ)器，程序

5、設(shè)計(jì)使用了更接近于人類(lèi)自然語(yǔ)言的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也從科學(xué)接近于人類(lèi)自然語(yǔ)言的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展到了事務(wù)處理、工程設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。計(jì)算擴(kuò)展到了事務(wù)處理、工程設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。 1954年美國(guó)貝爾實(shí)年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室建成世界上第一臺(tái)驗(yàn)室建成世界上第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC。開(kāi)始了第二代計(jì)算機(jī)的開(kāi)始了第二代計(jì)算機(jī)的發(fā)展。發(fā)展。 第二代晶體管計(jì)算機(jī)第二代晶體管計(jì)算機(jī) （1964-1971）采用中小規(guī)模的集成電路塊代替了晶）采用中小規(guī)模的集成電路塊代替了晶體管等分立元件，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐步取代了磁芯存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)器地位，體管等分立元件，半導(dǎo)體存

6、儲(chǔ)器逐步取代了磁芯存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)器地位，磁盤(pán)成了不可缺少的輔助存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、磁盤(pán)成了不可缺少的輔助存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化的發(fā)展時(shí)期，計(jì)算機(jī)的管理、使用方式也由手工操作完全改變?yōu)橄盗谢陌l(fā)展時(shí)期，計(jì)算機(jī)的管理、使用方式也由手工操作完全改變?yōu)樽詣?dòng)管理，使計(jì)算機(jī)的使用效率顯著提高。自動(dòng)管理，使計(jì)算機(jī)的使用效率顯著提高。 1964年研制出計(jì)算機(jī)歷史上最成功年研制出計(jì)算機(jī)歷史上最成功的機(jī)型之一的機(jī)型之一IBM S/360。S/360極強(qiáng)的通極強(qiáng)的通用性適用于各方面的用戶(hù)，它具有用性適用于各方面的用戶(hù)，它具有“360度度”全方位的特點(diǎn)，并因此得名。全方

7、位的特點(diǎn)，并因此得名。IBM為為此投入了此投入了50億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)制造原子彈的的過(guò)制造原子彈的的20億美元。億美元。IBM360成為第三代電腦的標(biāo)志性產(chǎn)品成為第三代電腦的標(biāo)志性產(chǎn)品 IBM S/360IBM S/360 1971-至今）使用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，主存儲(chǔ)至今）使用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，主存儲(chǔ)器均采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主要的外存儲(chǔ)器是器均采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主要的外存儲(chǔ)器是磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán)磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán)，微處理器和，微處理器和微型計(jì)算機(jī)誕生。多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓計(jì)算機(jī)深入到社會(huì)微型計(jì)算機(jī)誕生。多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓計(jì)

8、算機(jī)深入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。的各個(gè)領(lǐng)域。最新最新的筆的筆記本記本電腦電腦 1982年年IBM個(gè)人個(gè)人計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 1976年蘋(píng)果計(jì)年蘋(píng)果計(jì)算機(jī)：集成電路的算機(jī)：集成電路的發(fā)展，計(jì)算機(jī)開(kāi)始發(fā)展，計(jì)算機(jī)開(kāi)始了小型化的歷程了小型化的歷程 眾多知名計(jì)算機(jī)品牌 超級(jí)計(jì)算機(jī)已進(jìn)入世界先進(jìn)行列巨型機(jī)有極高的速度、極大的容量。用于國(guó)防尖端技術(shù)、空間技術(shù)、大范圍長(zhǎng)期性天巨型機(jī)有極高的速度、極大的容量。用于國(guó)防尖端技術(shù)、空間技術(shù)、大范圍長(zhǎng)期性天氣預(yù)報(bào)、石油勘探等方面。目前這類(lèi)機(jī)器的運(yùn)算速度可達(dá)每秒百億次。這類(lèi)計(jì)算機(jī)在氣預(yù)報(bào)、石油勘探等方面。目前這類(lèi)機(jī)器的運(yùn)算速度可達(dá)每秒百億次。這類(lèi)計(jì)算機(jī)在技術(shù)上朝兩個(gè)方向發(fā)展：一是

9、開(kāi)發(fā)高性能器件，特別是縮短時(shí)鐘周期，提高單機(jī)性能。技術(shù)上朝兩個(gè)方向發(fā)展：一是開(kāi)發(fā)高性能器件，特別是縮短時(shí)鐘周期，提高單機(jī)性能。二是采用多處理器結(jié)構(gòu)，構(gòu)成超并行計(jì)算機(jī)，通常由二是采用多處理器結(jié)構(gòu)，構(gòu)成超并行計(jì)算機(jī)，通常由100臺(tái)以上的處理器組成超并行巨臺(tái)以上的處理器組成超并行巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它們同時(shí)解算一個(gè)課題，來(lái)達(dá)到高速運(yùn)算的目的。型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它們同時(shí)解算一個(gè)課題，來(lái)達(dá)到高速運(yùn)算的目的。小型機(jī)的機(jī)器規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)試制周期短，便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝技術(shù)，軟小型機(jī)的機(jī)器規(guī)模小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)試制周期短，便于及時(shí)采用先進(jìn)工藝技術(shù)，軟件開(kāi)發(fā)成本低，易于操作維護(hù)。它們己廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、大

10、型分析儀器、測(cè)件開(kāi)發(fā)成本低，易于操作維護(hù)。它們己廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、大型分析儀器、測(cè)量設(shè)備、企業(yè)管理、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)等，也可以作為大型與巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助計(jì)量設(shè)備、企業(yè)管理、大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)等，也可以作為大型與巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助計(jì)算機(jī)。算機(jī)。微型機(jī)技術(shù)在近微型機(jī)技術(shù)在近10年內(nèi)發(fā)展速度迅猛，平均每年內(nèi)發(fā)展速度迅猛，平均每23個(gè)月就有新產(chǎn)品出現(xiàn)，個(gè)月就有新產(chǎn)品出現(xiàn)，12年產(chǎn)品年產(chǎn)品就更新?lián)Q代一次。平均每?jī)赡晷酒募啥瓤商岣咭槐?，性能提高一倍，價(jià)格降低一就更新?lián)Q代一次。平均每?jī)赡晷酒募啥瓤商岣咭槐?，性能提高一倍，價(jià)格降低一半。應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等半。應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、數(shù)據(jù)庫(kù)管

11、理等大型機(jī)，或者稱(chēng)大型主機(jī)大型機(jī)，或者稱(chēng)大型主機(jī)(mainframe),大型機(jī)使用專(zhuān)用的處理器指令集、操作系統(tǒng)和大型機(jī)使用專(zhuān)用的處理器指令集、操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。大型機(jī)一詞，最初是指裝在非常大的帶框鐵盒子里的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用應(yīng)用軟件。大型機(jī)一詞，最初是指裝在非常大的帶框鐵盒子里的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用來(lái)和迷你機(jī)和微型機(jī)有所區(qū)別。多數(shù)時(shí)候它卻是指來(lái)和迷你機(jī)和微型機(jī)有所區(qū)別。多數(shù)時(shí)候它卻是指system/360 開(kāi)始的一系列的開(kāi)始的一系列的IBM計(jì)計(jì)算機(jī)。算機(jī)。專(zhuān)用計(jì)算機(jī)功能單一，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)功能單一，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性差，但在特定用途下最有效、最經(jīng)濟(jì)、最快速，性差，但

12、在特定用途下最有效、最經(jīng)濟(jì)、最快速，這些優(yōu)點(diǎn)是其他計(jì)算機(jī)無(wú)法替代的。如軍事系統(tǒng)、這些優(yōu)點(diǎn)是其他計(jì)算機(jī)無(wú)法替代的。如軍事系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)均屬專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。銀行系統(tǒng)均屬專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)是指各行業(yè)、各種工作環(huán)境都能使用的通用計(jì)算機(jī)是指各行業(yè)、各種工作環(huán)境都能使用的計(jì)算機(jī)，通用計(jì)算機(jī)不但能辦公，還能做圖形設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)，通用計(jì)算機(jī)不但能辦公，還能做圖形設(shè)計(jì)、制作網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫(huà)、上網(wǎng)查詢(xún)資料等制作網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫(huà)、上網(wǎng)查詢(xún)資料等,但其運(yùn)行效率、速但其運(yùn)行效率、速度和經(jīng)濟(jì)性依據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象會(huì)受到不同程度的度和經(jīng)濟(jì)性依據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象會(huì)受到不同程度的影響。影響。誕生：誕生：19711971年，年，IntelIntel公

13、司成功地在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)了公司成功地在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)了中央處理器功能，制成了世界上第一片微處理器中央處理器功能，制成了世界上第一片微處理器Intel Intel 40044004，并用它組成了第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，并用它組成了第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)MCS4MCS4，從此揭，從此揭開(kāi)了微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的序幕。開(kāi)了微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的序幕。發(fā)展：人們一般以字長(zhǎng)和典型的微處理器芯片作為各階發(fā)展：人們一般以字長(zhǎng)和典型的微處理器芯片作為各階段的標(biāo)志，認(rèn)為微處理器的發(fā)展已經(jīng)歷了段的標(biāo)志，認(rèn)為微處理器的發(fā)展已經(jīng)歷了5 5代。代。特點(diǎn)：是體積小，重量輕，功耗低，價(jià)格便宜，對(duì)環(huán)境特點(diǎn)：是體積小，重量輕，功耗低，價(jià)格便宜，對(duì)環(huán)境

14、要求不高，易學(xué)易用。而它的功能、速度、可靠性與傳要求不高，易學(xué)易用。而它的功能、速度、可靠性與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相比毫不遜色。統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相比毫不遜色。（1 1）運(yùn)算速度快）運(yùn)算速度快 運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒能執(zhí)行的指令數(shù)，常用單位是運(yùn)算速度是指計(jì)算機(jī)每秒能執(zhí)行的指令數(shù)，常用單位是MIPSMIPS，即每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令。，即每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令。（2 2）計(jì)算精確度高）計(jì)算精確度高（3 3）存儲(chǔ)容量大）存儲(chǔ)容量大（4 4）邏輯判斷能力強(qiáng)）邏輯判斷能力強(qiáng)（5 5）自動(dòng)化程度高）自動(dòng)化程度高1718（1 1）科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算 （2 2）事務(wù)數(shù)據(jù)處理事務(wù)數(shù)據(jù)處理（3 3）過(guò)程控制過(guò)程控制 （4 4）計(jì)算機(jī)輔助

15、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)（5 5）人工智能人工智能 機(jī)器人機(jī)器人 專(zhuān)家系統(tǒng)專(zhuān)家系統(tǒng) 模擬識(shí)別模擬識(shí)別（6 6）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像 處處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。使用遠(yuǎn)程資源，共享程序使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)和信和信息資源，網(wǎng)絡(luò)息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的用戶(hù)的通訊和合作。通訊和合作?！翱傆幸惶?，人類(lèi)會(huì)造出一些舉止跟總有一天，人類(lèi)會(huì)造出一些舉止跟人一樣人一樣的的沒(méi)有靈魂的機(jī)械沒(méi)有靈魂的機(jī)械來(lái)來(lái)”。 笛卡爾笛卡爾旋轉(zhuǎn)觸屏計(jì)算機(jī)觸屏手寫(xiě)計(jì)算機(jī)3D計(jì)算機(jī)平板計(jì)算機(jī)一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史 1、計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史 2、計(jì)算機(jī)的分類(lèi) 3、微型計(jì)算機(jī) 4、計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)二、微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 1、微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 2、計(jì)算機(jī)應(yīng)用隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)（1）世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是（ ） AENIAC BEDV