計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)-2-信息技術(shù)(1)

1、信息處理與信息技術(shù)信息與數(shù)據(jù) 。 信息定義o信息就是信息，它既不是物質(zhì)也不是能量。 N.Wiener（控制論創(chuàng)始人） o事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式。 客觀事物立場(chǎng)o認(rèn)識(shí)主體所感知或所表述的事物運(yùn)動(dòng)及其變化方式的形式、內(nèi)容和效用。 認(rèn)識(shí)主體立場(chǎng) 一般意義上講，信息可以理解成消息、情報(bào)、知識(shí)、見聞、事實(shí)、數(shù)據(jù)等。“夢(mèng)斷美人沉信息，目穿長(zhǎng)路倚樓臺(tái)” 香農(nóng)認(rèn)為：信息是有秩序的量度，是人們對(duì)事物了解的不確定性的消除或減少。信息是對(duì)組織程度的一種測(cè)度，信息能使物質(zhì)系統(tǒng)有序性增強(qiáng)，減少破壞、混亂和噪音。 一個(gè)系統(tǒng)的熵就是它的無組織程度的度量。而一個(gè)系統(tǒng)中的信息量是它的組織化程度的度量，這說明信息與熵恰好

2、是一個(gè)相反的量，信息是負(fù)熵，所以在信息熵的公式中有負(fù)號(hào)，它表示系統(tǒng)獲得信息后無序狀態(tài)的減少或消除，即消除不確定性的大小。香農(nóng)對(duì)信息的定義 1941年香農(nóng)以數(shù)學(xué)研究員的身份進(jìn)入新澤西州的AT&T貝爾電話公司，并在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作到1972年，從24歲到55歲，整整31年。1956年他當(dāng)了MIT的訪問教授，1958年成為正式教授，1978年退休。Claude Elwood Shannon （19162001）一個(gè)影響了整個(gè)數(shù)字通信時(shí)代的偉大人物。1916年4月30日誕生于美國密西根州的，幼年在一個(gè)叫Gaylord的小鎮(zhèn)長(zhǎng)大，在密西根大學(xué)獲得數(shù)學(xué)與電氣工程學(xué)士學(xué)位，然后進(jìn)入MIT(麻省理工學(xué)院

3、)攻讀研究生，獲得了電氣工程碩士學(xué)位。他是美國科學(xué)院院士、美國工程院院士、英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員、美國哲學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)員。2001年2月24日，香農(nóng)在馬薩諸塞州辭世，享年85歲。（Information Theory）的誕生。 由于香農(nóng)提出的信息論是關(guān)于通訊技術(shù)的理論，它是以數(shù)學(xué)方法研究通訊技術(shù)中關(guān)于信息的傳輸和變換規(guī)律的一門科學(xué)。所以，人們又將其稱為狹義信息論，或經(jīng)典信息論。信息論發(fā)展的第二個(gè)階段是一般信息論。信息論發(fā)展的第三個(gè)階段是廣義信息論。 香農(nóng)的研究成果-信息論 v 信息的普遍性、無限性和客觀性信息的普遍性、無限性和客觀性 v 信息的可共享性信息的可共享性v 信息的可存儲(chǔ)性信息的可存儲(chǔ)性 v 信

4、息的可傳輸性信息的可傳輸性 v 信息的可擴(kuò)散性信息的可擴(kuò)散性 v 信息的可轉(zhuǎn)換性信息的可轉(zhuǎn)換性 v 信息的可度量性信息的可度量性 v 信息的可壓縮性信息的可壓縮性 信息的基本特性信息的基本特性所謂信息技術(shù)就是人類開發(fā)和利用信息資源的所有手段的總和。信息技術(shù)既包括有關(guān)信息的產(chǎn)生、收集、表示、檢測(cè)、處理和存儲(chǔ)等方面的技術(shù)，也包括有關(guān)信息的傳遞、變換、顯示、識(shí)別、提取、控制和利用等方面的技術(shù)。第一次革命是人類創(chuàng)造了語言和文字。第二次革命是造紙和印刷術(shù)的出現(xiàn)。第三次革命是電報(bào)、電話、電視及其他通訊技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用。第四次革命是電子計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通訊技術(shù)在信息工作中的應(yīng)用。 信息技術(shù)信息技術(shù)內(nèi)容o感知與識(shí)

5、別技術(shù)擴(kuò)展感覺器官功能, 提高人們的感知范圍、感知精度和靈敏度o通信技術(shù)與存儲(chǔ)技術(shù)擴(kuò)展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能, 消除人們交流信息的空間和時(shí)間障礙o計(jì)算處理技術(shù)擴(kuò)展思維器官功能, 增強(qiáng)人們的信息加工處理能力o控制與顯示技術(shù)擴(kuò)展效應(yīng)器官功能，增強(qiáng)人們的信息控制能力用來擴(kuò)展人的信息器官功能、協(xié)助人們進(jìn)行信息處理的一類技術(shù)。信息施效（效應(yīng)器官）信息獲?。ǜ杏X器官）信息傳遞（神經(jīng)系統(tǒng)）信息加工（大腦）信息傳遞（神經(jīng)系統(tǒng)）事物客體信息處理過程信息處理系統(tǒng)用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、加工處理、控制及顯示的綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)。信息加工通信/存儲(chǔ)控制與顯示通信/存儲(chǔ)感知與識(shí)別信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)信息處理系統(tǒng)

6、實(shí)例n雷達(dá)是一種以感知與識(shí)別為主要目的的系統(tǒng)n電視/廣播系統(tǒng)是一種單向的、點(diǎn)到多點(diǎn)（面）的以信息傳遞為主要目的的系統(tǒng)n電話是一種雙向的、點(diǎn)到點(diǎn)的以信息交互為主要目的的系統(tǒng)n銀行是一種以處理金融業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng)n圖書館是一種以信息收藏和檢索為主的系統(tǒng)nInternet是一種跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng) 微電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)微電子技術(shù)與集成電路微電子技術(shù)： 以集成電路為核心的電子技術(shù)，是在電子電路和系統(tǒng)的超小型化和微型化過程中逐漸形成和發(fā)展起來的。 第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（ENIACENIAC）50005000次加法次加法/ /秒秒體重體重2828噸噸占地占地170m170m2 21880

7、018800只電子管只電子管15001500個(gè)繼電器個(gè)繼電器功率功率150KW150KW 第一代計(jì)算機(jī)（第一代計(jì)算機(jī)（1946-1958）是采）是采用電子管作為邏輯元件，用陰極射線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。要是科學(xué)計(jì)算。 電子恐龍的縮骨法電子恐龍的縮骨法晶體管晶體管劃時(shí)代的實(shí)驗(yàn)裝置劃時(shí)代的實(shí)驗(yàn)裝置晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。電子管的缺

8、點(diǎn)：電子管的缺點(diǎn)：體積大；體積大；耗能高、散熱量大。耗能高、散熱量大。晶體管的優(yōu)點(diǎn)：晶體管的優(yōu)點(diǎn)：體積??；體積??；耗能低；耗能低；性能穩(wěn)定。性能穩(wěn)定。 第二代計(jì)算機(jī)（第二代計(jì)算機(jī)（1959-1964）用晶體管代替了電子管，主存儲(chǔ)器均采用磁芯）用晶體管代替了電子管，主存儲(chǔ)器均采用磁芯存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤開始用作主要的外存儲(chǔ)器，程序設(shè)計(jì)使用了更接近于人類存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤開始用作主要的外存儲(chǔ)器，程序設(shè)計(jì)使用了更接近于人類自然語言的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，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)自然語言的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，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。處理、工程設(shè)計(jì)等多個(gè)

9、方面。 1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室建成世界年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室建成世界上第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)上第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC。開始。開始了第二代計(jì)算機(jī)的發(fā)展。了第二代計(jì)算機(jī)的發(fā)展。 第二代電子計(jì)算機(jī)第二代電子計(jì)算機(jī) 20世紀(jì)50年代出現(xiàn)，以半導(dǎo)體單晶片作為材料，經(jīng)平面工藝加工制造，將大量晶體管、電阻等元器件及互連線構(gòu)成的電子線路集成在基片上，構(gòu)成一個(gè)微型化的電路或系統(tǒng)?，F(xiàn)代集成電路使用的半導(dǎo)體材料通常是硅(Si)，也可以是化合物半導(dǎo)體如砷化鎵(GaAs)等 超大規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路小規(guī)模集成電路集成電路(Integrated Circuit) 1964年研制出計(jì)算機(jī)歷史上最成功年

10、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，它具有用性適用于各方面的用戶，它具有“360度度”全方位的特點(diǎn)，并因此得名。全方位的特點(diǎn)，并因此得名。IBM為此投入了為此投入了50億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)億美元的研發(fā)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過制造原子彈的的超過制造原子彈的的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 第三代計(jì)算機(jī)（第三代計(jì)算機(jī)（1965-1970）采用中小規(guī)模的集成電路塊代替了晶體管）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，磁盤等

11、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，磁盤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)樽詣?dòng)管化的發(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)樽詣?dòng)管理，使計(jì)算機(jī)的使用效率顯著提高。理，使計(jì)算機(jī)的使用效率顯著提高。 第三代電子計(jì)算機(jī)第三代電子計(jì)算機(jī)集成電路的規(guī)模根據(jù)所包含的晶體管數(shù)目分為：集成電路規(guī)模集成度（個(gè)電子元件）小規(guī)模集成電路（SSI）100中規(guī)模集成電路（MSI）1003000大規(guī)模集成電路（LSI）300010萬超大

12、規(guī)模集成電路（VLSI）10萬100萬極大規(guī)模集成電路（ULSI）100萬微電子技術(shù)與集成電路 集成電路芯片是微電子技術(shù)的結(jié)晶，它們是計(jì)算機(jī)的核心。 先進(jìn)的微電子技術(shù)高集成度芯片高性能的計(jì)算機(jī)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行集成電路的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程控制及自動(dòng)測(cè)試，又能制造出性能高、成本更低的集成電路芯片o集成電路是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)和信息社會(huì)的基礎(chǔ)o集成電路是改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù) 2000年世界半導(dǎo)體產(chǎn)值達(dá)2000億美元 電子信息產(chǎn)品市場(chǎng)總額超過1萬億美元o據(jù)預(yù)測(cè)：未來十年內(nèi)世界半導(dǎo)體的年平均增長(zhǎng)率將達(dá)15%以上，2010年全世界半導(dǎo)體的年銷售額可達(dá)到60008000億美元，將支持45萬億美元的電子裝備市場(chǎng)。

13、微電子技術(shù)與集成電路集成電路的制造集成電路的制造：400多道工序集成電路的制造介紹集成電路制造過程的網(wǎng)站：o http:/ http:/ http:/ 主要取決于組成邏輯門電路的晶體管的尺寸，晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開關(guān)速度就越快。芯片上電路元件的線條越細(xì)，相同面積的晶片可容納的晶體管就越多，功能就越強(qiáng)，速度也越快。集成電路的發(fā)展趨勢(shì)o 提高集成度，關(guān)鍵在縮小門電路面積o 集成電路特點(diǎn)：體積小、重量輕、可靠性高o Moore定律單塊集成電路的集成度平均每1824個(gè)月翻一番 Gordon E.Moore,1965年Intel公司創(chuàng)始人集成電路的發(fā)展趨勢(shì) Intel公司微處理

14、器集成度的發(fā)展19701975198019851990199520001,00010,000100,0001,000,00010,000,000100,000,0004004800880808086802868038680486PentiumPentium IIPentium IIIPentium 4晶體管數(shù)o目前集成電路生產(chǎn)的主流技術(shù)： 12吋晶圓、0.18微米工藝，并正在向14吋晶圓、 0.09微米工藝過渡 Intel P4：已采用0.13m工藝制造生產(chǎn)oAMD：采用0.13m工藝制造生產(chǎn)的CPUo1（m微米） 1/1,000,000（米）o在未來十年時(shí)間里，集成電路的技術(shù)還將繼續(xù)遵循Mo

15、ore定律得到進(jìn)一步的發(fā)展集成電路的發(fā)展趨勢(shì)晶晶體體管管數(shù)數(shù)目目4004奔騰奔騰4420,000,0002,300將電腦濃縮在一顆芯片上將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片 第四代電子計(jì)算機(jī)第四代電子計(jì)算機(jī) 1976年蘋果計(jì)年蘋果計(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)開始發(fā)展，計(jì)算機(jī)開始了小型化的歷程。了小型化的歷程。 筆記本筆記本電腦電腦 1982年年IBM個(gè)人個(gè)人計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 第四代計(jì)算機(jī)（第四代計(jì)算機(jī)（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)

16、器，主要的外存儲(chǔ)器是磁帶、磁盤、光盤磁帶、磁盤、光盤，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)的各個(gè)領(lǐng)域。會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。問題與出路o線寬進(jìn)一步縮小、線路間的距離越來越窄以后，干擾將越益嚴(yán)重。 為了減少這種干擾，可以采取減小電流，降低電壓的方法來解決。 但是，當(dāng)晶體管的基本線條小到納米級(jí)，線路的電流微弱到僅有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子流動(dòng)時(shí)，晶體管已逼近其物理極限，它將無法正常工作。o在納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)，可以利用這些量子效應(yīng)研制具有新功能的量子器件，從而把芯片

17、的研制推向量子世界的新階段納米芯片技術(shù)。o同時(shí)，人們還在研究將自然界傳播速度最快的光作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制集成光路，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)光電子集成。集成電路的發(fā)展趨勢(shì)p光子計(jì)算機(jī)光能夠像電一樣來傳遞信息，甚至效果更好。而且，更重要的一個(gè)特點(diǎn)在于它不會(huì)和周圍環(huán)境發(fā)生相互干擾的作用。因?yàn)楫?dāng)電子計(jì)算機(jī)芯片越來越趨向于0.18m時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生很多的問題,而光子計(jì)算機(jī)就可以避免。集成電路的發(fā)展趨勢(shì)p量子計(jì)算機(jī)是運(yùn)用量子力學(xué)來設(shè)計(jì)的，它們的特點(diǎn)是其潛在的運(yùn)算速度將更大于電子計(jì)算機(jī)。從理論上說，它們的速度提高可以說是沒有止境的，因?yàn)榱孔佑?jì)算技術(shù)可以在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行各種操作，同時(shí)有足夠的能力 來完

18、成現(xiàn)在電子計(jì)算機(jī)還很難完成的任務(wù)，比如說完成密碼的破譯和語音的識(shí)別等等。 因此，歐洲已經(jīng)成立了量子計(jì)算機(jī)研究所， 現(xiàn)在估計(jì)，量子計(jì)算機(jī)可能會(huì)在今后的 十五年左右出現(xiàn)。圖為一種可瞬間進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)計(jì)算的光電計(jì)算機(jī)集成電路的發(fā)展趨勢(shì)p分子計(jì)算機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出來一種能夠由氮?dú)夂投然紒黹_動(dòng)和關(guān)閉的分子計(jì)算機(jī)，這種超高速的微型計(jì)算機(jī)離現(xiàn)實(shí)已經(jīng)很近了。這種技術(shù)將會(huì)導(dǎo)致只需要利用立體和光線就能夠產(chǎn)生新的、甚至能夠思考的計(jì)算機(jī)來解決目前晶體管的物理局限，使得未來的計(jì)算機(jī)的功能大大的增加，尺寸大大的縮小。集成電路的發(fā)展趨勢(shì)p生物計(jì)算機(jī)實(shí)際上就是隨著生物技術(shù)的發(fā)展，人們將模仿人的大腦制造一種用基因?qū)W的機(jī)制來開發(fā)

19、的新一代計(jì)算機(jī)。 現(xiàn)在生物計(jì)算機(jī)的模型已經(jīng)出來。以色列的科學(xué)家制造了一個(gè)有可能會(huì)比單個(gè)活細(xì)胞還要小的計(jì)算機(jī)的模型。這么微小的計(jì)算機(jī)也可能將在我們的體內(nèi)漫游，監(jiān)視我們的健康。也許會(huì)糾正它所發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)哪個(gè)地方脂肪的堆積， 幫 助解決問題。其實(shí)每一個(gè)細(xì)胞實(shí)際上都是一個(gè)復(fù)雜的生物機(jī)件，一個(gè)系統(tǒng)。用這么一種仿生技術(shù)來制造生物計(jì)算機(jī)。集成電路的發(fā)展趨勢(shì)o閱讀文獻(xiàn)：奮起迎接納米科技爭(zhēng)奪戰(zhàn)網(wǎng)址：http:/ （巨型機(jī)或大型機(jī)巨型機(jī)或大型機(jī)）： ：介于介于PC與小型機(jī)之間高檔微機(jī)系統(tǒng)與小型機(jī)之間高檔微機(jī)系統(tǒng) 高分辨率、大容量?jī)?nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)高分辨率、大容量?jī)?nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)：臺(tái)式機(jī)、筆記本和個(gè)人數(shù)字助理臺(tái)

20、式機(jī)、筆記本和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中為多個(gè)用戶提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中為多個(gè)用戶提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1. 科學(xué)計(jì)算2. 數(shù)據(jù)處理3. 電子商務(wù)4. 過程控制5. CAD/CAM/CIMS6. 多媒體技術(shù)7. 虛擬現(xiàn)實(shí)8. 人工智能Altair 8800 計(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展微型化微型化計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個(gè)人的信息機(jī)器。信息機(jī)器，一種個(gè)人的信息機(jī)器。 計(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展巨型化巨型化運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的19751975年世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)年世

21、界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“Cray-I”Cray-I”超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。算的高科技領(lǐng)域。中國超級(jí)計(jì)算機(jī)：中國超級(jí)計(jì)算機(jī)：國防科技大學(xué)研制的國防科技大學(xué)研制的“銀河銀河1 1號(hào)號(hào)”、 “ “銀河銀河2 2號(hào)號(hào)”和和“銀河銀河3 3號(hào)號(hào)”“天河一號(hào)天河一號(hào)”“”“天河二號(hào)天河二號(hào)”國家智能計(jì)算機(jī)中心推出的國家智能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光曙光1000” 1000” 、“曙光曙光200I”200I”和和“曙光曙光3000”3000”“星云星云” 計(jì)算機(jī)

22、發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。的產(chǎn)物。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)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。的通訊和合作。 計(jì)算機(jī)發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展智能化智能化“總有一天，人類會(huì)造出一些舉止跟人一樣的總有一天，人類會(huì)造出一些舉止跟人一樣的沒有靈魂的機(jī)械沒有靈魂的機(jī)械來來”。 笛卡爾（笛卡爾（16371637）u人類第一個(gè)人類第一個(gè)“工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人”：一頭在紡織機(jī)上挑紗的一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢驢”（17421742年）年）u第一代機(jī)器人第一代機(jī)器人機(jī)械手（機(jī)械手（19621962年出現(xiàn)）年出現(xiàn)）u第二

23、代機(jī)器人第二代機(jī)器人具有具有“感覺感覺”的機(jī)器人的機(jī)器人u第三代機(jī)器人第三代機(jī)器人裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的“智能機(jī)器人智能機(jī)器人” 圖靈與圖靈機(jī)圖靈與圖靈機(jī)為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)，美國計(jì)算機(jī)博物館于1966年設(shè)立了“圖靈獎(jiǎng)”計(jì)算機(jī)是使用相應(yīng)的程序來完成任何設(shè)定好的任務(wù)。圖靈機(jī)是一種思想模型，它由三部分組成：一個(gè)控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個(gè)在帶子上左右移動(dòng)的讀寫頭。主要貢獻(xiàn)： 建立圖靈機(jī)模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ) 提出圖靈測(cè)試，闡述了機(jī)器智能的概念 計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成 手工計(jì)算：手工計(jì)算：計(jì)算機(jī)計(jì)算：計(jì)算機(jī)計(jì)算： 算算 盤盤筆、紙筆、紙人的控制人的控制運(yùn)算器

24、運(yùn)算器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器控制器控制器輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備I/OI/O例：例：1631561363412036第一步：第一步：163 156=25428第二步：第二步：136 34=4 25432第三步：第三步：120 36 = 4320 21112輸出設(shè)備輸出設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)算器輸入設(shè)備輸入設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器控制器控制器數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流控制流控制流計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成 程序和數(shù)據(jù) 結(jié)果結(jié)果計(jì)算機(jī)的基本構(gòu)成硬件硬件主機(jī)主機(jī)控制控制 器器內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器運(yùn)算器CPU輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器外設(shè)外設(shè)鍵盤、鼠標(biāo)鍵盤、鼠標(biāo)CRTCRT、打印機(jī)等、打印機(jī)等磁盤（軟、硬盤）磁盤（軟

25、、硬盤）光盤、磁帶光盤、磁帶硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件：軟件： 通俗的講，軟件就是程序。通俗的講，軟件就是程序。 如何理解程序如何理解程序？程序：程序：指令指令命令命令一條指令的組成一條指令的組成：操作碼操作碼 操作數(shù)操作數(shù)指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)：全體指令全體指令指令的集合指令的集合 為完成某一特定任務(wù)而用某種為完成某一特定任務(wù)而用某種語言編寫的一組指令序列。語言編寫的一組指令序列。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件支持計(jì)算機(jī)工作的軟件支持計(jì)算機(jī)工作的軟件為完成某一任務(wù)而編制為完成某一任務(wù)而編制的的 程序程序操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言處理程序語言處理程序文字處理軟件文字處理軟件WPS

26、WPS、WordWord應(yīng)用軟件包應(yīng)用軟件包用戶軟件用戶軟件服務(wù)程序服務(wù)程序表格處理軟件表格處理軟件ExcelExcel輔助設(shè)計(jì)軟件輔助設(shè)計(jì)軟件AutoCADAutoCAD實(shí)時(shí)控制軟件實(shí)時(shí)控制軟件FIXFIX軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機(jī)主機(jī)外部設(shè)備外部設(shè)備內(nèi)存內(nèi)存CPU控制器控制器隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)(RAM)只讀存儲(chǔ)器只讀存儲(chǔ)器(ROM)(ROM)輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)、 語言處理程序等語言處理程序等) 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件(字處理字處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等)運(yùn)算器運(yùn)

27、算器外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)的工作原理計(jì)算機(jī)的語言計(jì)算機(jī)的語言二進(jìn)制二進(jìn)制計(jì)算機(jī)如何在內(nèi)存中存放數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)如何在內(nèi)存中存放數(shù)據(jù) 程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言計(jì)算機(jī)的語言二進(jìn)制進(jìn)制的概念進(jìn)制的概念 “逢逢R R進(jìn)一，借一當(dāng)進(jìn)一，借一當(dāng)R R” 十進(jìn)制十進(jìn)制 R=10R=10，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二進(jìn)制二進(jìn)制 R=2R=2，可使用，可使用0,10,1 八進(jìn)制八進(jìn)制 R=8R=8，可使用，可使用0,1,2,3,4,5,6,70,1,2,3,4,5,6,7 十六進(jìn)制十六進(jìn)制 R=16R=16，可使用，可使用0,0,9,A,B,C,D,E

28、,F,9,A,B,C,D,E,F計(jì)算機(jī)為什么使用二進(jìn)制o 易于物理實(shí)現(xiàn)易于物理實(shí)現(xiàn)o 運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單（運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單（R(R+1)/2R(R+1)/2）o 機(jī)器可靠性高機(jī)器可靠性高o 通用性強(qiáng)通用性強(qiáng) 掌握如下內(nèi)容o 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)o 二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)之 間的轉(zhuǎn)換o 八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)o 十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、八、十六進(jìn)制數(shù) o 信息編碼自學(xué)內(nèi)容之一各進(jìn)制的表示方法十進(jìn)制十六進(jìn)制八進(jìn)制二進(jìn)制存取數(shù)據(jù)的方法l 如何理解存儲(chǔ)器？如何理解存儲(chǔ)器？ A1 A2 A3 A4 A5由若干個(gè)存儲(chǔ)單元組成。由若干個(gè)存儲(chǔ)單元組成。 l 按地址存取數(shù)據(jù)。按地址存取數(shù)據(jù)。l 地址：地址

29、：存儲(chǔ)單元的編號(hào)。存儲(chǔ)單元的編號(hào)。l 存儲(chǔ)容量：存儲(chǔ)容量：內(nèi)存的大小，是計(jì)內(nèi)存的大小，是計(jì) 算機(jī)能力的重要指標(biāo)。算機(jī)能力的重要指標(biāo)。信息的存儲(chǔ)單位位（Bit）：度量數(shù)據(jù)的最小單位字節(jié)（Byte）：最常用的基本單位K 字節(jié)1K = 1024 byteM（兆）字節(jié)1M = 1024 KG（吉） 字節(jié)1G = 1024 M T（太）字節(jié)1T = 1024 Gb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0=字和字長(zhǎng)=字長(zhǎng)：字長(zhǎng)：一個(gè)字中所包含的二進(jìn)制的位數(shù)一個(gè)字中所包含的二進(jìn)制的位數(shù)。=字（字（WordWord） ：在計(jì)算機(jī)中用若干個(gè)在計(jì)算機(jī)中用若干個(gè)二進(jìn)位表示一個(gè)數(shù)或一條指令。這個(gè)二二進(jìn)位表示一個(gè)數(shù)

30、或一條指令。這個(gè)二進(jìn)制串作為一個(gè)整體來處理或運(yùn)算進(jìn)制串作為一個(gè)整體來處理或運(yùn)算稱為計(jì)算機(jī)的字。稱為計(jì)算機(jī)的字。例題例如例如：假想有操作碼假想有操作碼 加法加法 0001 0001 乘法乘法 0010 0010 取數(shù)取數(shù) 00110011 存數(shù)存數(shù) 01000100 題目：題目： 計(jì)算計(jì)算 F= aF= ab bc 比如：比如： a：1001 單元單元 b：1010 單元單元 c：1011 單元單元 F：1100 單元單元例題例題 程序：程序： 0011 1001 ；把把10011001單元的內(nèi)容取出放單元的內(nèi)容取出放 到到 A A寄存器中寄存器中0010 1010 ；把把10101010單元的

31、內(nèi)容取出與單元的內(nèi)容取出與A A 內(nèi)容相乘內(nèi)容相乘, ,結(jié)果放到結(jié)果放到 A A中中0001 1011 ；把把10111011單元的內(nèi)容取出與單元的內(nèi)容取出與A A 的內(nèi)容相加，的內(nèi)容相加， 結(jié)果放到結(jié)果放到A A中中 0100 1100 ；把把A A中的內(nèi)容放到中的內(nèi)容放到11001100單元單元 比如：比如： a：1001 單元單元 b：1010 單元單元 c：1011 單元單元 F：1100 單元單元 加法加法 0001 0001 乘法乘法 0010 0010 取數(shù)取數(shù) 00110011 存數(shù)存數(shù) 01000100F= abcCPU M001110010010101000011011 a

32、 b c F01001100 地址單元地址單元 0000 0001 0010 0011 1001 1011 1010 1100 地址信號(hào)地址信號(hào) AB CB讀讀/寫控制信號(hào)寫控制信號(hào) DB 數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息pc+1 : :程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言= 機(jī)器語言機(jī)器語言 這種機(jī)器能夠識(shí)別的二進(jìn)制代碼這種機(jī)器能夠識(shí)別的二進(jìn)制代碼 稱為機(jī)器語言。稱為機(jī)器語言。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：用機(jī)器語言編的程序，運(yùn)算速度快，用機(jī)器語言編的程序，運(yùn)算速度快，直觀性差，難掌握，易出錯(cuò)，通用性差。直觀性差，難掌握，易出錯(cuò)，通用性差。load LD 取取/ /存數(shù)存數(shù) ADD 加加 MUT 乘乘l 符號(hào)語言（匯編語言）符號(hào)語言（匯編語言） 比如：比如：取數(shù)：取數(shù)：LD ALD A，(nn) (nn) ；從內(nèi)存；從內(nèi)存(nn)(nn)單元中取出數(shù)放到單元中取出數(shù)放到A A存數(shù)：存數(shù)：LD (nn)LD (nn)，A A ；將；將A A的內(nèi)容的內(nèi)容(nn)(nn)單元單元加法：加法：ADD AADD A，(nn) ; (nn) ; 將將A A的內(nèi)容的內(nèi)容+(nn) A+(nn) A乘法：乘法：MUL AMU