現(xiàn)代計算機及信息技術(shù)知識講義

大學計算機基礎(chǔ)華南農(nóng)業(yè)大學信息學院主講教師吳小紅Emailwuxh@

片頭動畫課程的考核評分標準：筆試70%+平時（實驗）30%=100%注：部分筆試內(nèi)容采用填涂標準答題卡方式。試卷樣式可參考實驗指導書?？荚囋囶}主要參考實驗指導書“習題篇”部分。實驗課教學安排實驗課安排在理論課教學開始后的第4周進行。實驗教學以實驗指導書提供的實驗為主。實驗1至實驗9為必選實驗內(nèi)容，要求在實驗指導書上填寫實驗報告；實驗10為選做內(nèi)容；學期結(jié)束前將實驗指導書“實驗篇”中的“實驗報告”上交。理論教學(32)上機實驗(24)課程綜述2011年2月21日理論教學主要內(nèi)容：第一章計算機及信息技術(shù)概述第二章計算機信息基礎(chǔ)第三章計算機硬件體系結(jié)構(gòu)第四章計算機操作系統(tǒng)第五章計算機軟件技術(shù)基礎(chǔ)第六章數(shù)據(jù)庫技術(shù)第七章多媒體技術(shù)第八章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第九章信息安全與社會責任第十章常用應(yīng)用軟件介紹課程教學內(nèi)容和學時分配第1章計算機及信息技術(shù)概述（2學時）第2章計算機信息基礎(chǔ)（4學時）第3章計算機硬件體系結(jié)構(gòu)（6學時）第4章計算機操作系統(tǒng)（2學時）第5章計算機軟件技術(shù)基礎(chǔ)（2學時）第6章數(shù)據(jù)庫技術(shù)（2學時）第7章多媒體技術(shù)（4學時）第8章計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（6學時）第9章信息安全與社會責任（2學時）第10章常用應(yīng)用軟件介紹（自學，不做考試要求）

課程總結(jié)（課堂教學2學時）上機實驗的內(nèi)容：Office綜合應(yīng)用常用軟件Flash、PhotoshopDreamweaver的操作實例與練習使用教材及參考書目大學計算機基礎(chǔ)：徐東風主編，林丕源副主編，中國農(nóng)業(yè)出版社出版。大學計算機基礎(chǔ)教程：王移芝羅四維主編，高等教育出版社出版。大學計算機基礎(chǔ)：楊振山龔沛主編，高等教育出版社出版。大學計算機基礎(chǔ)教程：張莉等編，清華大學出版社出版。辦公地點：

校本部信息學院大樓509房（藝術(shù)學院后面）聯(lián)系方式：85280320-509(o)

wuxh學內(nèi)容：計算機與信息技術(shù)授課時數(shù)：2學時第一章計算機與信息技術(shù)概述1.1計算機基礎(chǔ)知識1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成1.3信息技術(shù)基礎(chǔ)知識本章沒有難點，重點是計算機系統(tǒng)構(gòu)成這部分內(nèi)容第一章計算機及信息技術(shù)概述第一章要點計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想計算機的產(chǎn)生及發(fā)展、分類、特點及應(yīng)用領(lǐng)域第一章計算機及信息技術(shù)概述本章首先從計算工具的發(fā)展開始，介紹計算機的歷史和類型，計算機在現(xiàn)代社會中的一些典型應(yīng)用，以及計算機的未來發(fā)展趨勢；計算機系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)構(gòu)成；最后介紹信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識。1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.1計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想人們發(fā)明電子數(shù)字計算機的初衷是用來進行科學計算，但現(xiàn)代計算機的功能早已不再只是“計算”，而擴大到可以處理加工數(shù)字、文字、圖形、圖像、聲音等各種形式的數(shù)據(jù)。

1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.1計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想人類從遠古時代就產(chǎn)生了計算的需要。各種計算工具出現(xiàn)、發(fā)展。如：中國的算盤、算籌、歐洲的計算尺等。隨著天文航海等科學發(fā)展，需要進行大量的繁復計算，迫切需要能自動計算的機器。得益于鐘表業(yè)，特別是齒輪傳動裝置技術(shù)的發(fā)展，誕生了最早的機械式計算機。

下面介紹幾位在電子計算機誕生之前對計算機發(fā)展有過突出貢獻的幾位早期歷史人物。

法國物理學家帕斯卡(1623-1662)在1642年發(fā)明了第一臺機械式加法機。該機由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動，用專用的鐵筆來撥動轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。當時，19歲的帕斯卡為了幫助父親計算稅款，開始研究機械計算裝置，最后制成了手搖驅(qū)動的齒輪進位式計算器，可完成六位數(shù)字的加減法。1.1計算機基礎(chǔ)知識德國數(shù)學家萊布尼茨Leibnitz,1673年發(fā)明了機械式乘除法器?；驹砝^承了帕斯卡的加法機，也是由一系列齒輪組成，但多了一個叫“步進輪”的裝置，它能夠連續(xù)重復地做加減法，從而實現(xiàn)了乘除運算。1.1計算機基礎(chǔ)知識萊布尼茲：天才數(shù)學家研究數(shù)理邏輯、無窮小算法與牛頓并締雙輝共同奠定“微積分學”1.1計算機基礎(chǔ)知識英國數(shù)學家巴貝奇：1822年，在歷經(jīng)10年努力終于發(fā)明了“差分機”。它有3個齒輪式寄存器，可以保存3個5位數(shù)字，計算精度可以達到6位小數(shù)。巴貝奇試圖發(fā)明功能更好的通用計算機

——分析機，但最終失敗。英國女數(shù)學家愛達(1815-1852)：巴貝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片設(shè)計了世界上“第一件計算機程序”。她還建議分析機用二進制存儲。預(yù)言分析機能唱歌、繪畫。英國詩人拜倫的女兒阿達：數(shù)學家，拜論的女兒死于36歲，生命短暫，對計算機的預(yù)見超過一個世紀以上有個計算機語言被命名為ADA（阿達）語言，紀念她是“世界上第一位軟件工程師”1812年差分機

查爾斯.巴貝奇1834年設(shè)計的分析機

1.1計算機的發(fā)展

1.1.1近代計算機由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲庫；運算裝置；能對操作順序進行控制，并選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的裝置。1.1.1計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想1801年,法國紡織機械師杰卡德,發(fā)明”自動提花編織機”,啟示了計算機的程序設(shè)計思想.1847英國數(shù)學家布爾提出了布爾代數(shù)的思想,成為現(xiàn)代計算機的數(shù)學和邏輯基礎(chǔ)1888年,美國人赫爾曼.霍列瑞斯發(fā)明了制表機,采用穿孔卡上是否有洞表示數(shù)據(jù)的是與非,演變?yōu)楹髞淼腎BM公司1938年,美國數(shù)學家香農(nóng)首次將布爾代數(shù)和繼電器聯(lián)系在一起,給出了加減乘除運算的電子電路設(shè)計,成為現(xiàn)代信息論的創(chuàng)始人.1944年,美國物理學家艾肯,研制了馬克1號計算機,是全機電式的計算機,1949年,首次使用磁鼓作為數(shù)據(jù)和指令的存儲器1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1計算機基礎(chǔ)知識圖靈機：把人在計算時所做的工作分解成簡單的機械化動作交給機器去執(zhí)行，經(jīng)過足夠的時間和有限次機械步驟求得解答。理論上可以計算任何可計算函數(shù)。英國科學家阿蘭圖靈控制器（含運算功能）可在紙帶上左右移動的讀寫頭，用于讀寫數(shù)據(jù)(輸入輸出設(shè)備)可無限延伸的紙帶。用于存儲程序和數(shù)據(jù)（存儲器）1.1.1計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想圖靈機的直觀描述3個部件：有窮控制器、無窮帶和讀寫頭3個動作：改寫當前格、左移或右移一格讀寫頭有窮控制器存儲帶…………圖靈機模型姚期智：2000年首位獲獎圖靈獎的華裔學者阿蘭圖靈的貢獻

圖靈機模型從理論上證明了通用計算機存在的可能性1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.1計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想有限狀態(tài)控制器q1q2q3q4q5…qn…DTABDC…磁帶讀寫磁頭1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.1計算機發(fā)展歷史上的重要人物和思想瀏覽計算機世界計算機理論的奠基人：阿倫·圖靈（AlanMathisonTuring），1912年6月23日出生于英國倫敦，是20世紀最著名的數(shù)學家之一。1931年圖靈進入劍橋大學國王學院（King’sCollege），畢業(yè)后到美國普林斯頓大學攻讀博士學位，二戰(zhàn)爆發(fā)后回到劍橋。圖靈于1954年6月7日去世，當時年僅41歲。

計算機發(fā)展歷史人物七十多年來，現(xiàn)代計算機基本結(jié)構(gòu)仍然是“馮·諾依曼計算機”。美籍匈牙利數(shù)學家

馮諾依曼(計算機鼻祖)計算機應(yīng)由運算器、控制器、存儲器、

輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成；應(yīng)采用二進制簡化機器的電路設(shè)計；采用“存儲程序”技術(shù),以便計算機能保存和自動依次執(zhí)行指令。馮·諾依曼：“如果不考慮巴貝奇、愛達和其他人早先提出的有關(guān)思想，計算機基本概念只能屬于阿蘭·圖靈”1.1計算機基礎(chǔ)知識瀏覽計算機世界計算機奠基人：馮·諾依曼（JohnVonNeumann），1903年12月28日生于匈牙利布達佩斯的一個猶太人家庭，是著名美籍匈牙利數(shù)學家。1954年夏馮·諾依曼被發(fā)現(xiàn)患有癌癥，于1957年2月8日在華盛頓去世，終年54歲。馮·諾伊曼從小就顯示出數(shù)學天才，關(guān)于他的童年有不少傳說。1911年至1921年，馮·諾依曼在布達佩斯的盧瑟倫中學讀書期間，就嶄露頭角而深受老師的器重。1921年至1923年在蘇黎世大學學習。很快又在1926年以優(yōu)異的成績獲得了布達佩斯大學數(shù)學博士學位，此時馮·諾依曼年僅22歲。1927年至1929年馮·諾依曼相繼在柏林大學和漢堡大學擔任數(shù)學講師。1930年接受了普林斯頓大學客座教授的職位，西渡美國。1931年成為該校終身教授。1933年轉(zhuǎn)到該校的高級研究所，成為最初6位教授之一，并在那里工作了一生。馮·諾依曼是普林斯頓大學、賓夕法尼亞大學、哈佛大學、伊斯坦堡大學、馬里蘭大學、哥倫比亞大學和慕尼黑高等技術(shù)學院等校的榮譽博士。他是美國國家科學院、秘魯國立自然科學院和意大利國立林且學院等院的院土。1951年至1953年任美國數(shù)學會主席，1954年任美國原子能委員會委員。

計算機發(fā)展歷史人物約翰·馮·諾依曼（JohnVonNouma，1903－1957），父親是一個銀行家，家境富裕，十分注意對孩子的教育。馮·諾依曼從小聰穎過人，興趣廣泛，讀書過目不忘。據(jù)說他6歲時就能用古希臘語同父親閑談，一生掌握了七種語言。最擅德語，可在他用德語思考種種設(shè)想時，又能以閱讀的速度譯成英語。他對讀過的書籍和論文。能很快一句不差地將內(nèi)容復述出來，而且若干年之后，仍可如此。1911年—1921年，馮·諾依曼在布達佩斯的盧瑟倫中學讀書期間，在費克特老師的個別指導下并合作發(fā)表了第一篇數(shù)學論文，此時馮·諾依曼還不到18歲。主要人物有：1、帕斯卡2、萊布尼茨3、巴貝奇和阿達4、香農(nóng)信息論的創(chuàng)始人；5、布爾6、圖靈7、馮諾依曼1.1計算機基礎(chǔ)知識1946年2月由賓夕法尼亞大學研制成功的ENIAC是第一臺電子數(shù)字計算機。ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計算機重30噸，占地167m2，耗電150千瓦18800個電子管，1500個繼電器保存80個字節(jié)每秒鐘可做5000次加減法或400次乘法運算?！罢Q生了一個電子的大腦”致命缺陷：沒有存儲程序。1.1.2電子計算機時代人類追求的計算工具1642Blaise

Pascal加法器CharlesBabbage1822差分機1833

分析機MARKIENIAC電子計算機時代1.1計算機基礎(chǔ)知識電子技術(shù)的發(fā)展促進了電子計算機的更新?lián)Q代。第一代計算機1946－1958年以電子管為主要元件代表機型：ENIAC，EDVAC1.1.2電子計算機時代第一代計算機（1946~1958）電子管Aopen發(fā)布了首款集成音頻真空管的主板名為AX4B-533Tube/c/2002-06-06/13704.html電子技術(shù)的發(fā)展促進了電子計算機的更新?lián)Q代。1.1計算機基礎(chǔ)知識第二代計算機1958－1964年以晶體管為主要元件采用晶體管的第二代電子計算機IBM7090型第二代計算機（1958~1964）晶體管比電子管平均壽命提高100~1000倍耗電為電子管的1/10體積小一個數(shù)量級單個晶體管與電子管的比較1947年研制出的首個晶體管

1.1計算機基礎(chǔ)知識第三代計算機1964－1971年以集成電路為主要元件采用集成電路的第一臺電子計算機IBM360型第三代計算機（1964~1970）把幾十個或幾百個電子元件集中做在一塊幾平方毫米的硅片上`毒龍1.6GCPU奔騰D8系列(PentiumD8XX)雙核心設(shè)計的CPU1.1計算機基礎(chǔ)知識第四代計算機1971年至今以大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路為主要元件巨型機、大型機、小型機、微型機以及便攜機第五代計算機：目標是智能計算機電子技術(shù)的發(fā)展促進了電子計算機的更新?lián)Q代。1.1.2電子計算機時代1.1.3計算機的分代(小結(jié)）時代年份器件軟件應(yīng)用一

46-58電子管機器語言匯編語言科學計算二58-64晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三64-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會的各個領(lǐng)域1.1計算機基礎(chǔ)知識p7按計算機處理的數(shù)據(jù)分類數(shù)字計算機(用高1低0電位)模擬計算機(用曲線)數(shù)字模擬混合計算機按計算機用途分類通用計算機專用計算機1.1.3計算機類型p7模擬信息和數(shù)字信息模擬信號：連續(xù)變化。

例如：溫度，電壓，語音等。數(shù)字信號：離散取值。

例如：高電平和低電平。tVout(V）+5001010tu(V)+501000101100011000模擬信號表示為在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值。數(shù)字信號表示為在某區(qū)間內(nèi)離散變化的值。

3.1數(shù)據(jù)和計算機3.1.1模擬信息和數(shù)字信息模擬信號的信息通常是用其幅值攜帶的，不同的幅值表示不同的數(shù)據(jù)（若用二進制表示，則包含若干位二進制數(shù)字）。環(huán)境的小干擾也會使信息失真。而小干擾難以消除。數(shù)字信號是用電壓幅值的高和低攜帶信息的，一個數(shù)字信號只攜帶1位數(shù)字信息（“0”或“1”）。小干擾不會使信息丟失。

數(shù)字信號只在兩個極端間跳躍，且被周期性“重整”以恢復原始值。tu（V）+501000101110001000Vout（V）+5001010閾值數(shù)字

不確定巨型機大型機小型機微型機工作站服務(wù)器嵌入式計算機按計算機規(guī)模分類1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.3計算機類型按計算機用途分類通用計算機專用計算機1.1計算機基礎(chǔ)知識巨型機SuperComputer大型機MainframeComputer小型機MiniComputer微型機MicroComputer工作站W(wǎng)orkStation服務(wù)器嵌入式計算機enbeddedcomputer按計算機規(guī)模分類1.1.3計算機類型工作站與服務(wù)器從工作站這一名詞出現(xiàn)的源流來看，工作站分為兩種：

一種是在網(wǎng)絡(luò)中的終端和客戶機：我們將其稱為“工作站”－WORKSTATION，而在網(wǎng)絡(luò)中負責文件管理、打印機管理、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的計算機主機,我們將其稱之為“服務(wù)器”（SERVER），在計算機發(fā)展的初期，這種概念得到了大家的認可。

另一種對工作站的理解來自于專業(yè)用于圖形處理的高級計算機或超級計算機，我們習慣性的稱其為WORKSTATION，注意這個“WORKSTATION”和上面的“WORKSTATION”的含義是有差別的,網(wǎng)絡(luò)中的“WORKSTATION”可以理解為“工作節(jié)點”，而作為圖形處理專用的“WORKSTATION”則可以理解為“完成工作任務(wù)的實驗室”，在國外的資料中往往還要加上一個“GRAPHIC”作為定語。

目前大多數(shù)非計算機專業(yè)的從業(yè)人員聽到“工作站”聯(lián)想到的往往是圖形工作站，即“GRAPHICWORKSTATION”，如果你去問一問網(wǎng)絡(luò)相關(guān)人員，工作站是什么東東，他們會想到的是每一個計算機節(jié)點。

工作站與高性能的PC之間的區(qū)別：

可以簡單的區(qū)分：工作站是為了完成高性能計算和設(shè)計工作而設(shè)計的，而高性能PC是為了更好的表現(xiàn)通過工作站所設(shè)計的內(nèi)容而出產(chǎn)的。比如：工作站可以更好的制作游戲、而高性能PC可以更好玩游戲。

工作站與高性能PC最大的差別是對穩(wěn)定性和圖形系統(tǒng)的要求不一樣，高性能PC對于圖形的要求簡單的講就是為了追求更高的像素填充率、更快的刷新率、最新的圖形表現(xiàn)形式、支持最新的函數(shù)和程序API，而工作站對圖形的要求是穩(wěn)定、準確、更強的多邊形處理能力、OPENGL性能、硬件與實時SHADER。

對于磁盤性能，工作站比普通PC要求更嚴格，但穩(wěn)定也是首先要考慮的因素。

1.1.3計算機的分類按綜合性能指標分類巨型機：速度最快、處理能力最強例如：曙光4000L644GB內(nèi)存，浮點運算達每秒3萬億次

大型、通用、較快、較強大型機：作“客戶機/服務(wù)器”的服務(wù)器 作“終端/主機”的主機

小型機：規(guī)模小，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計試制周期短 工藝先進、使用維護簡單

工作站：介于PC與小型機之間

高分辨率、大容量內(nèi)外存，圖形功能較強微型計算機：小、巧、輕、使用方便、價格便宜 中央處理器：一個芯片網(wǎng)絡(luò)計算機：基于Java技術(shù)的瘦客戶機系統(tǒng)

IT第一定律——摩爾定律百萬條指令/秒(mips)每18個月芯片能力增長一倍晶體管數(shù)1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.3計算機類型摩爾定律

每平方英寸芯片的晶體管數(shù)目（微處理器的處理能力）每18個月到24個月（二年）將增加一倍。7月14日消息，全球最大的芯片制造商英特爾日前表示，他們將于2005年推出擁有10億個晶體管的芯片產(chǎn)品......再一次以事實證明了“摩爾定律”的前瞻性。

/h/n/2004-07-16/0918388741.shtml英特爾CEOBarrett稱，摩爾定律不會有終點。但是目前的CMOS芯片制造工藝是有極限的，這個極限就是5納米(即0.005微米)。當現(xiàn)有芯片工藝遇到這一極限后，基于新材料和新技術(shù)的芯片制造工藝，如量子打點、聚合體層和納米管技術(shù)將取代它，接著延續(xù)摩爾定律。/153/2005-03-04/33399_1.html1.1計算機基礎(chǔ)知識計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數(shù)值計算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。運算速度快計算精度高存儲容量大具有邏輯判斷能力按照程序自動運行計算機特點1.1.4計算機的特點及應(yīng)用領(lǐng)域p10計算機的特點計算機的主要特點

運算速度快——每秒幾百億次幾千億次

計算精度高——可使用足夠多的二進制位數(shù)來獲得所要求的數(shù)據(jù)精度

具有邏輯判斷能力——這是區(qū)別于其它任何機器的一個特點

存儲容量大——提供大容量的存儲器來存儲程序和數(shù)據(jù)

自動化程度高——可以按照人們事先編制好的程序自動連續(xù)地進行各種操作1.1計算機基礎(chǔ)知識科學計算數(shù)據(jù)處理過程與實時控制人工智能計算機輔助設(shè)計與制造計算機應(yīng)用領(lǐng)域遠程通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多媒體與虛擬現(xiàn)實1.1.4計算機的特點及應(yīng)用領(lǐng)域p10計算機應(yīng)用領(lǐng)域1.科學計算(數(shù)值計算)。計算機在處理計算量大、時間性強的數(shù)值計算中尤其表現(xiàn)出巨大威力。例如工程設(shè)計、天氣預(yù)報、地震預(yù)測等。1984年，美國原子能研究中心中有一項計劃，要做９００萬道計算，需要由１５００名工程師計算一年，當時利用了一臺初期的計算機，只用１５０小時就完成了。2.數(shù)據(jù)處理(信息處理)

運算不太復雜，數(shù)據(jù)非常大，是計算機的主要應(yīng)用。如對大批量的信息進行收集、分類、排序、傳送、存儲以及打印報表和圖形等。在辦公自動化、事務(wù)管理和情報檢索等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。如檔案管理、預(yù)訂機票4.計算機的應(yīng)用3.過程控制。（或稱實時控制）按最優(yōu)方案實現(xiàn)自動控制，用于生產(chǎn)過程自動化。如煉鋼過程的計算機控制、飛行控制調(diào)度等。計算機應(yīng)用領(lǐng)域4.人工智能

用計算機來模擬人的智能，包括：模式識別、景物分析、自然語言理解和生成、專家系統(tǒng)、博弈、機器人。5.計算機輔助系統(tǒng)。包括:p11

CAD(計算機輔助設(shè)計）ComputerAidedDesign利用計算機的圖形功能做各種設(shè)計工作。

CAM（計算機輔助制造）ComputerAidedManufacture利用計算機管理、控制生產(chǎn)設(shè)備及其操作。

CAE（計算機輔助教育）ComputerAidedEducation利用多媒體計算機的圖、文、聲功能實施教學計算機應(yīng)用領(lǐng)域6.遠程通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用電子商務(wù)電子政務(wù)IP電話遠程教育遠程醫(yī)療7.多媒體與虛擬現(xiàn)實多媒體技術(shù)把數(shù)字、文字、聲音、圖形圖象、動畫等有機組合在一起，在形式上生動直觀虛擬現(xiàn)實是利用計算機生成一種虛擬環(huán)境1.1計算機基礎(chǔ)知識計算機發(fā)展趨勢——巨型化存儲容量更大、運算速度更快。運算速度可達每秒千億、萬億次的超級計算機超級計算機應(yīng)用：天氣預(yù)報、地震機理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學計算的高科技領(lǐng)域。CRAY-Ⅱ銀河Ⅱ1.1.5計算機發(fā)展趨勢巨型化這是IBM公司制造的一種并行計算機1.藍色基因/L（美）70.72萬億次2.哥倫比亞（美）51.87萬億次3.地球模擬器（日）35.86萬億次1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.5計算機發(fā)展趨勢巨型機

對巨型計算機的指標一些國家這樣規(guī)定：首先，計算機的運算速度平均每秒1000萬次以上；其次，存貯容量在1000萬位以上。如我國研制成功的"銀河"計算機，就屬于巨型計算機。巨型計算機實際上是一個巨大的計算機系統(tǒng)，主要用來承擔重大的科學研究、國防尖端技術(shù)和國民經(jīng)濟領(lǐng)域的大型計算課題及數(shù)據(jù)處理任務(wù)。如大范圍中長期天氣預(yù)報，整理衛(wèi)星照片，原子核物的探索，研究洲際導彈、宇宙飛船等，制定國民經(jīng)濟的發(fā)展計劃，項目繁多，時間性強，要綜合考慮各種各樣的因素，依靠巨型計算機能較順利地完成。1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.5計算機發(fā)展趨勢

2007年中國高性能計算機性能Top100排行榜在京發(fā)布。IBMBladeCenterHS21Cluster應(yīng)用中石化勝利油田分公司地球物理研究所項目以18.6萬億次/秒(Tflop/s)的浮點計算性能排名首位。曙光4000A/640x4Opteron2.2GHz/Myrinet應(yīng)用上海超級計算中心8.061萬億次/秒(Tflop/s)名列第三。

1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.5計算機發(fā)展趨勢巨型機

2008年中國高性能計算機性能Top100排行榜于08年11月發(fā)布。落戶上海超級計算中心的曙光5000A以174.9萬億次每秒的Linpack性能奪得第一名，這也是TOP100排行榜有史以來的第一套百萬億次計算機。在過去三屆中，第一名的位置一直由IBM公司保持。另一臺國產(chǎn)的高效能計算機聯(lián)想深騰7000以83.1萬億次每秒的性能排名第二，該套系統(tǒng)將落戶中科院網(wǎng)絡(luò)信息中心超級計算中心。上海超算和中科院超算中心分別是中國國家網(wǎng)格在南方和北方的主節(jié)點。由IBM公司制造的基于BladeCenterHS21的刀片集群的運算性能為24.6萬億次每秒，排名第三，部署在中石油四川石油物探公司。

1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.5計算機發(fā)展趨勢巨型機1.1計算機基礎(chǔ)知識計算機發(fā)展趨勢——微型化1981年IBMPC計算機不再是單一的計算機器，

而是一種個人的信息機器。1.1.5未來的計算機微型化一臺微型計算機居然比阿斯匹林藥片還要小，而它的價錢也不到1美元。它可用來你通過因特網(wǎng)瀏覽器來控制家中幾乎所有以交流電為電源的家用電器。

1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.5計算機發(fā)展趨勢微機個人計算機（PC機），主要用于學習、辦公、企業(yè)管理、娛樂等。CPU主要采用Intel公司的奔騰，賽揚系列和AMD公司的速龍、閃龍、羿龍系列。臺式機、筆記本電腦的形式。世界上第一臺微機是由美國Intel公司年輕的工程師馬西安·霍夫（M.E.Hoff）于1971年11月研制成功的。它把計算機的全部電路做在4個芯片上：4位微處理器Intel4004、320位（40字節(jié)）的隨機存取存儲器、256字節(jié)的只讀存儲器和10位的寄存器，它們通過總線連接起來，于是就組成了世界上第一臺4位微型電子計算機——MCS-4。其4004微處理器包含2300個晶體管，尺寸規(guī)格為3mm*4mm，計算性能遠遠超過ENIAC。從此揭開了微機發(fā)展的序幕。微機的發(fā)展(1975-1995)1975年第一臺個人電腦問世。1981年第一臺IBM-PC問世。1985年386；1989年486；1993年奔騰出現(xiàn)。CPU進入32位時代。1989年多媒體聲卡問世。1995年個人電腦出現(xiàn)CD-ROM光驅(qū)。1995年Win95問世，操作系統(tǒng)進入Windows時代。多媒體和圖形界面的出現(xiàn)使電腦真正進入家庭。1995年，3D加速芯片使顯卡性能有了很大的發(fā)展。1998年USB在PC上出現(xiàn)，即插即用的電子消費產(chǎn)品MP3/MP4等大量涌現(xiàn)。Intel的CPU頻率（2000年P(guān)4，2GHz；2004年P(guān)4，3.8GHz）。2001年WindowsXP，集成大量應(yīng)用程序，例如IE、MediaPlayer、圖像瀏覽等。2004年Google進入桌面，搜索大戰(zhàn)。微機的發(fā)展(1995-2005)電腦的展望：64位與雙核2003年9月，AMD公司生產(chǎn)了進入個人電腦最早64位CPU。2005年4月，64位WindowsXP操作系統(tǒng)問世。。2005年4月，CPU進入雙核和多核時代。2006年，WindowsVista32位/64位操作系統(tǒng)發(fā)布。1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.5計算機發(fā)展趨勢工作站主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計、動畫制作、科學研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計開發(fā)的高性能計算機。通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內(nèi)存儲器和外部存儲器，并且具有較強的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能以及聯(lián)網(wǎng)功能。在這些專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，對硬件無論是速度、穩(wěn)定性還是軟件的兼容性都有很高要求。在顯卡、CPU架構(gòu)、內(nèi)存、甚至硬盤等硬件配置上都有不同工作站配件類型。

1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.5計算機發(fā)展趨勢嵌入式計算機將軟件固化到嵌入式設(shè)備中。如掌上PDA、移動計算設(shè)備、電視機頂盒、手機上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車、微波爐、數(shù)字相機、家庭自動化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動售貨機、蜂窩式電話、消費電子設(shè)備、工業(yè)自動化儀表與醫(yī)療儀器等。1.1計算機基礎(chǔ)知識1.1.5計算機發(fā)展趨勢關(guān)于計算機規(guī)模分類的說明計算機分類是一個相對的概念，隨著發(fā)展，界限越來越模糊。在一定時期內(nèi)速度最快、性能最高、體積最大、耗資最多的計算機系統(tǒng)到下一時期可能成為一般的計算機；同理，一個時期內(nèi)領(lǐng)先的計算機技術(shù)到下一時期可能成為一般的技術(shù)。

1.1計算機基礎(chǔ)知識計算機發(fā)展趨勢——網(wǎng)絡(luò)化計算機網(wǎng)絡(luò)：計算機技術(shù)＋通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動力：共享遠程資源，通信和合作。1.1.5計算機發(fā)展趨勢網(wǎng)絡(luò)化第五代計算機？第五代電子計算機是智能電子計算機智能計算機突破了傳統(tǒng)的諾伊曼式機器的概念影片《機械公敵》1.1計算機基礎(chǔ)知識計算機發(fā)展趨勢——智能化DeepblueGarryKasparov

1996年2月10日，卡斯帕羅夫戰(zhàn)勝“深藍”1997年5月12日，卡斯帕羅夫負于“更深的藍”智能計算機將是一種具有類似于人的思維能力，能聽會說，能想會做，能代替人的體力勞動以及腦力勞動的智能機器人。1.1.5計算機發(fā)展趨勢智能化卡斯帕羅夫與“深藍”人機大戰(zhàn)IBM負責技術(shù)和制造的高級副總裁NicholasDonofrio在2004國際固體電路大會(ISSCC)上說到--曾經(jīng)擊敗了國際象棋世界冠軍的著名的“深藍”計算機，但是事實上其運算性能如果按照生物腦的能力來排序的話，IBM稱“深藍”也只不過相當于“蜥蜴的大腦”。隨后IBM宣布了下一個目標是實現(xiàn)與人腦不相上下的浮點運算的計算機。1.1.5計算機發(fā)展趨勢1．光計算機2．生物計算機（分子計算機）3．量子計算機1.1計算機基礎(chǔ)知識未來的計算機——光計算機利用光作為信息的傳輸媒體用光子器件替代電子器件。將電子脈沖轉(zhuǎn)換為極細的激光束，用不同波長的光表示不同的數(shù)據(jù)。通過反射鏡和棱鏡網(wǎng)絡(luò)投射到需要數(shù)據(jù)的位置。1.1.5計算機發(fā)展趨勢1.1計算機基礎(chǔ)知識未來的計算機——生物計算機（分子計算機）用生物工程技術(shù)生產(chǎn)的蛋白質(zhì)分子作元件制成集成電路。一個蛋白質(zhì)分子就可作為一個存儲體。具有生物活性。生物計算機在20世紀80年代中期開始研制，其最大的特點是采用了生物芯片1.1.5計算機發(fā)展趨勢1.1計算機基礎(chǔ)知識未來的計算機——量子計算機是指利用處于多現(xiàn)實態(tài)下的原子進行運算的計算機，這種多現(xiàn)實態(tài)是量子力學的標志。最小的信息單元是一個量子比特，量子比特不只是開、關(guān)兩種狀態(tài)，而是以多種狀態(tài)同時出現(xiàn)，這種性質(zhì)對于并行處理信息是非常有利的。1.1.5計算機發(fā)展趨勢人工智能*機器會思考嗎？不會！但通過軟件能讓它——似乎是個“人”。人工智能感知推理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)任重而道遠！1.2計算機系統(tǒng)的組成p14

硬件系統(tǒng)（設(shè)備）軟件系統(tǒng)（程序、文檔）計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng):

硬件系統(tǒng)是指能夠收集、加工、處理數(shù)據(jù)以及輸出數(shù)據(jù)所需要的各種設(shè)備實體，是看得見、摸得著的物理部件總和。1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成1.2.1計算機硬件系統(tǒng)1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成馮?諾依曼計算機結(jié)構(gòu)（1）計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成；（2）以二進制的形式將程序和數(shù)據(jù)存儲在存儲器中；（3）計算機能按事先存入的程序自動運算?？刂菩盘柫鲾?shù)據(jù)流1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成計算機系統(tǒng)硬件軟件中央處理器運算器控制器存儲器內(nèi)存外存ROMRAM輸入輸出設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件磁盤光盤軟盤硬盤鍵盤、鼠標、顯示器、打印機、投影儀、掃描儀、攝像頭、麥克風、音箱……1.2.1計算機硬件系統(tǒng)1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)存條

CPU

輸入輸出

設(shè)備接口1.2.1計算機硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng):

軟件系統(tǒng)是指為了充分發(fā)揮硬件系統(tǒng)性能和方便人們使用硬件系統(tǒng)，以及為解決各類應(yīng)用問題而設(shè)計的程序、數(shù)據(jù)、文檔總和，它們在計算機中體現(xiàn)為一些觸摸不到的二進制狀態(tài)，存儲在內(nèi)存、磁盤、磁帶、光盤等硬件設(shè)備上。1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成課程導論1.2.2計算機軟件系統(tǒng)1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成計算機軟件有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之分類。系統(tǒng)軟件管理、控制和維護計算機系統(tǒng)資源，提供用戶與計算機之間的界面，提供各種應(yīng)用軟件的支持和開發(fā)環(huán)境，1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成1.2.1計算機軟件系統(tǒng)用戶程序或文檔其它系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)硬件應(yīng)用軟件是指用戶利用計算機及其提供的系統(tǒng)軟件為解決各種實際問題而編寫的程序系統(tǒng)軟件主要包括：（1）操作系統(tǒng)。（2）語言處理程序。（3）監(jiān)控管理程序、調(diào)試程序、故障檢查和診斷程序等。1.2計算機系統(tǒng)構(gòu)成1.2.1計算機軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件：辦公軟件包，統(tǒng)計軟件，殺毒軟件，IE,企業(yè)管理信息系統(tǒng)，電腦游戲等。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩者是有機結(jié)合體，相輔相成、缺一不可。沒有軟件的計算機幾乎是毫無用處的，有人說硬件是計算機的軀體，軟件是靈魂。另一方面，計算機系統(tǒng)的許多功能可以由硬件實現(xiàn)、也可以由軟件實現(xiàn)，兩者的界限不是固定和一成不變的。計算機軟、硬件系統(tǒng)關(guān)系計算機是對人處理事物的工作過程的模擬例計算8+62=?步驟：1.將題記錄在紙上，記在大腦中；2.經(jīng)過腦神經(jīng)元思考，先算62=3，記在紙上；3.再計算8+3=11，最終結(jié)果記錄在紙上完成問題討論：計算機硬件中的主機由哪幾部分構(gòu)成？IE、C++、office和windows屬于系統(tǒng)軟件還是應(yīng)用軟件？信息社會的到來，給全球帶來了信息技術(shù)飛速發(fā)展的鍥機。以計算機、網(wǎng)絡(luò)與通信、微電子技術(shù)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)，正在改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的工作、學習和生活方式，同時也影響著教學的內(nèi)容和方法，推動了人類社會的發(fā)展和人類文明的進步，給人類帶入一個全新的信息時代。信息與計算機文化1.3信息技術(shù)基礎(chǔ)知識1.3.1信息技術(shù)概念1.3信息技術(shù)基礎(chǔ)知識信息是一種知識，是接受者事先不知道不了解的知識。數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)值、文