计算机发展与应用.ppt

本章内容提要,计算机发展史,计算机软件概述,计算机文化与道德,计算机分类及其应用,计算机发展趋势,计算机的发展与应用,网络信息利用,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,计算机发展史,1946年，美国宾夕法尼亚大学,电子管：用于高频放大的通用双三极管6N1。1是吸气剂；2是灯丝阴极和栅极的组合体；3就是阳极。,计算机发展史,晶体管,ENIAC,划时代的实验装置,晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。,电子管的缺点： 体积大； 耗能高、散热量大。,晶体管的优点： 体积小； 耗能低； 性能稳定。,计算机发展史,晶 体 管 数 目,4004,奔腾4,291,000,000(2.91亿),2,300,将电脑浓缩在一颗芯片上,0.065微米（65nm）芯片,10微米芯片,计算机发展史,酷睿,晶 体 管 数,芯片中晶体管及电阻的数量每年将翻一倍 每18个月芯片能力增长一倍。,计算机第一定律摩尔定律,计算机发展史,第一代 （19461955） 电子管 5千4万（次/秒）,第二代 （19561963） 晶体管 几十万百万（次/秒）,第三代 （1972至今） 大规模、超大规模 集成电路 数亿（次/秒）,第四代 （19641971） 中、小规模集成电路 几千万（次/秒）,计算机发展的几个阶段,计算机发展史,计算机的商用化,计算机的第一个商业顾客烤面包卖茶点的利昂（lyons）,ENIAC,EDSAC,进入社会，开启办公自动化理念,LEO (Lyons Electronic Office),计算机发展史,Altair 8800,计算机发展微型化,计算机不再是单一的计算机器，而是一种 信息机器，一种个人的信息机器。,计算机发展趋势,CRAY-,计算机发展巨型化,运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机 1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I” 超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、 石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计 算的高科技领域。,中国超级计算机： 国防科技大学研制的 “银河1号”、 “银河2号”和“银河3号” 国家职能计算机中心推出的 “曙光1000” 、“曙光200I”、“曙光3000” 和“曙光4000A”,银河,计算机发展趋势,计算机发展网络化,计算机网络： 计算机技术与通信技术结合 的产物。 计算机网络的发展动力： 使用远程资源，共享程序、 数据和信息资源，网络用户 的通讯和合作。,计算机发展趋势,计算机发展智能化,“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的 没有灵魂的机械来”。 笛卡尔（1637）,人类第一个“工业机器人”： 一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年） 第一代机器人 机械手（1962年出现） 第二代机器人 具有“感觉”的机器人 第三代机器人 装有启发式计算机的“智能机器人”,计算机发展趋势,未来计算机的发展方向,超越冯.诺依曼,冯.诺依曼计算机：存储程序和二进制编码。 有局限，所以提出非冯.诺依曼计算机的设想。 、创建新的程序设计语言； 、在电脑元件方面，提出了与人脑神经网络相类似的新型超大规模集成电路的设想，即分子芯片。,计算机发展趋势,高速计算机,加快芯片之间信号传输速度。,计算机发展趋势,生物计算机,采用生物芯片，由蛋白质分子构成。,光学计算机,利用光作为信息的传输媒质，光子速度总等于光速，传输不需要导线。 20世纪90年代，由法、德等国研制的世界第一台光计算机，运算速度比目前世界上最快的超级计算机快1000多倍。,量子计算机,利用处于多现实态下的原子进行运算，同一时间对某个问题的所有答案进行探询。,计算机的类型与用途,计算机分类及应用,PC机（Personal Computer） 以微处理器为中央处理单元而组成的个人计算机称为PC机（微机）。 工作站 是一种高档微机系统，其最突出的特点是图形功能强，具有很强的图形交互与处理能力，因此在工程领域、特别是在计算机辅助设计（CAD）领域得到广泛应用。 大型通用机 其特点表现在通用性强、具有很强的综合处理能力、性能覆盖面广等，主要应用在科研、商业和管理部门。 巨型机 它的运算速度最快、性能最高、技术最复杂。巨型机主要用于解决大型机也难以解决的复杂问题，它是解决科技领域中某些带有挑战性问题的关键工具。,PC机,台式微机 笔记本计算机（Notebook Computer） 手持PC机（HPC：Handheld PC） 可穿戴PC（Wearable PC） 工控机 例：PC104 单片机（Single Chip Microcomputer),计算机分类及应用,计算机的应用,科学计算 信息处理 实时控制 计算机辅助系统 （1）计算机辅助设计（CAD：Computer Aided Design） （2）计算机辅助制造（CAM ：Computer Aided Manufactory） （3）计算机辅助教学（CAI ：Computer Aided Instrucion）,计算机分类及应用,计算机应用模式的变迁,单主机计算模式（终端主机） 客户机/服务器计算模式（Client/Server） 网络计算模式,计算机分类及应用,软件的概述,“吃软不吃硬”的EDSAC,存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式：编写程序和运行程序,硬件,软件,是计算机的“灵魂” 可以分为： 系统软件 应用软件 比尔.盖茨 Billgate,计算机软件概述,程序和指令,指令是对计算机进行程序控制的最小单位。 所有的指令的集合称为计算机的指令系统。,程序是为完成一项特定任务而用某种语言 编写的一组指令序列。,机器执行什么操作,执行对象（具体数、存放位置）,计算机软件概述,例 将地址为2000H和2001H 的两内存单元内容相加，结果存在地址2002H单元中,MOV AL , 2000H ADD AL , 2001H MOV 2002H, AL,A0 00 20 02 06 01 20 A2 02 20,汇编语言程序,机器语言程序,汇编,读入内存,内存,计算机软件概述,汇编语言与机器语言,/读入两个字符，把较大的放在ch1 /中，并打印它的值，较小的放在ch2中。 main() char ch1,ch2,ch; if (ch2=getchar()(ch1=getchar() ch=ch1; ch1=ch2; ch2=ch; printf(“%dn“,ch1); ,看一个C语言的例子：,计算机软件概述,计算机系统,计算机结构,计算机处理器,高级语言,汇编语言,机器语言,计算机系统的软件层次,操 作 系 统,从图中可以看到的计算机系统的 7 层结构。在不同层次之间的关系表现为： 上面的一层是建立在下一层的基础上实现出来的，实现的功能更强大，更接近人解决问题的思维方式和处理问题的具体过程。 下面一层是实现上一层的基础，更接近计算机硬件实现的细节，实现的功能相对简单，人们使用这些功能更感到困难。在实现这一层的功能时，可能尚无法了解其上一层的目标和将要解决的问题，也不必理解其更下一层实现中的有关细节问题。 采用这种分层次的方法来分析和解决某些问题，有利于简化处理问题的难度，在处理某一层中的问题时，只需集中精力解决当前最需要关心的核心问题即可，而不必牵扯各上下层中的其它问题。,计算机系统的 7 层结构,指令系统是指一台计算机使用的全部指令的集合，它联系着硬件子系统和软件子系统。从计算机硬件看，指令是控制计算机运行的最小的功能单位,从软件看，指令是用于编写软件程序的。,软件子系统,硬件子系统,数据库系统，多媒体技术 高级语言程序设计 编译系统 汇编语言程序设计 操作系统 计算机系统结构 计算机组成原理 微型计算机原理 数字逻辑与数字集成电路 电工与电子学,指令系统层,计算机专业的一些课程,计算机软件分类（1）,享有版权的软件只有版权的拥有者才能复制、出售或分发。 共享软件你可以合法地制作拷贝并分发，但不能出售。 免费软件,版权拥有申请,购买后安装,制作拷贝自用,制作拷贝他用,更改软件,注册费,软件：指示计算机完成任务的、以电子格式存储的 指令序列和相关的数据。,计算机软件概述,计算机软件分类（2）,计算机软件概述,系统软件,操作系统 最基本的系统软件，其它的所有软件都是建立在操作系统的基础上。,实用工具 用来提供一种让计算机用户控制分配和使用计算机资源的方法，以增强操作系统的功能。,设备驱动程序 设备驱动程序告诉计算机中的操作系统如何使用某一硬件。 即插即用一项用于自动处理PC机硬件设备安装的工业标准。,编译器 编译器是将程序员编写的高级语言指令翻译成可以在计算机上执行的代码的软件开发工具，它的特点是目标语言比源语言低级。,计算机软件概述,操作系统及其形成与发展,操作系统协助计算机完成它的基本硬件操作，并与应用 程序进行交互，完成诸如打印和存储数据等应用任务。,Linux,MacOS,UNIX,Windows,OS/2,计算机软件概述,Windows Vista,操作系统的形成过程大致经历了手工操作、管理程序和操作系统三个阶段； 操作系统的形成与发展是与计算机硬件的发展相联系的。 第一代计算机手工操作； 第二代计算机管理程序； 第三代计算机操作系统；,计算机文化与道德,计算机是一种“可以传授给人知识的工具”，也是一种“无比有力的知识工具”。 真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。,计算机文化与道德,计算机病毒,特征：传染性、未经授权而执行、隐蔽性、潜伏性、破坏性、不可预见性。 分为三部分：引导部分、传染部分、表现部分。 防治：正版杀毒软件、防火墙、不用来路不明软件、不打开来路不明的邮件、定期备份重要的系统数据和用户数据。,网络信息利用,在网络上几乎可以搜索到你感兴趣的任何东西。 介绍几个较常用的网站： 例1：你想了解“红帽子（Red Hat）公司”的情况，可以打开上面第一个网站Google,在搜索关键词栏输入“红帽”空格“red hat” ,然后按回车，就可以搜索到大量相关信息。,网络信息利用,例2：你想了解计算机硬件知识，