讲计算机基础知识PPT课件.ppt

计算机应用基础 主讲人张富国Email redbird mail 2020 3 19 计算机基础知识 1 学习方法 由浅入深 循序渐进注重学习内容的全面性注重学习内容的深入性重视上机实践在游泳中学游泳注重培养自学能力和分析问题解决问题的能力 2020 3 19 计算机基础知识 2 第一章计算机基础知识 1 1计算机的发展及应用 3 2020 3 19 计算机基础知识 1 1 1计算机的产生与发展 1 计算机的发展阶段2 我国电子计算机的发展3 计算机的发展趋势4 计算机的分类 4 2020 3 19 计算机基础知识 1 1 1计算机的产生与发展 1 计算机的发展阶段计算机的产生 计算机的发展历程 2 我国电子计算机的发展中国计算机发展简要 5 2020 3 19 计算机基础知识 1 1 1计算机的产生与发展 3 计算机的发展趋势 大型化 巨型化 微型化 网络化 系统化 人工智能4 计算机的分类 巨型机 大型机 小型机 工作站 微型计算机 网络计算机大 强 小 弱 6 2020 3 19 计算机基础知识 1 1 2微型计算机的发展 1971年美国Intel公司研制出了世界上的第一个单片微处理器Intel4004 它的出现为微型计算机的发展开辟了一条崭新的途径 在其后的30多年中 微型计算机的发展经历了六个时代 微型计算机的发展简历 Pentium微处理器 7 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的特点及应用领域 1 计算机的特点 自动控制 运算速度快 精确度高 具有记忆能力和逻辑判断能力 支持人机交互2 计算机的应用 科学计算 数据处理 过程控制 计算机辅助系统 人工智能 电子商务结束本节 8 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的产生 世界上第一台计算机 科洛萨斯 诞生于英国 科洛萨斯 计算机是1943年3月开始研制的 当时研制 科洛萨斯 计算机的主要目的是破译经德国 洛伦茨 加密机加密过的密码 使用其他手段破译这种密码需要6至8个星期 而使用 科洛萨斯 计算机则仅需6至8小时 1944年1月10日 科洛萨斯 计算机开始运行 自它投入使用后 德军大量高级军事机密很快被破译 盟军如虎添翼 9 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的产生 科洛萨斯 比美国的ENIAC计算机问世早两年多 在二战期间破译了大量德军机密 战争结束后 它被秘密销毁了 故不为人所了解 尽管第一台电子计算机诞生于英国 但英国没有抓住由计算机引发的技术和产业革命的机遇 相比之下 美国抓住了这一历史机遇 鼓励发展计算机技术和产业 从而崛起了一大批计算机产业巨头 大大促进了美国综合国力的发展 10 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的产生 1944年美国国防部门组织了有莫奇利和埃克脱领导的ENIAC计算机的研究小组 当时在普林斯顿大学工作的现代计算机的奠基者美籍匈牙利数学家冯 诺依曼也参加了研究工作 1946年研究工作获得成功 制成了世界上第一台电子数字计算机ENIAC 11 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的产生 世界上第一台电子计算机叫 埃尼阿克 ENIAC 是英文 电子数值积分计算机 的简称 英文全称是 ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator 他于1946年2月 在美国宾夕法尼亚大学诞生 12 2020 3 19 计算机基础知识 12 计算机的产生 埃尼阿克总重达30吨 占地167平方米 是科学家和工程师用了近三年的心血完成的庞大工程 埃尼阿克使用了1 8万个电子管 1万个电容 7万个电阻和500个继电器 功率150千瓦 运算速度5000次 秒 比当时已有的计算装置要快1000倍 13 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的发展历程 14 电子管 1946 1959 晶体管1960 1964 集成电路1965 1970 大规模集成电路1971 计算机的发展分代是根据电子元器件的发展而划分 2020 3 19 计算机基础知识 第一章计算机基础知识 1 1计算机的发展 分类与应用 计算机的发展历程 1 第一代 电子管计算机时代 1946 1957年 采用电子管作为运算和逻辑元件 使用机器语言和汇编语言 运算次数达到5000 30000次 秒 耗资100万美元以上 使用和维护也很困难 应用范围主要局限在科学研究和工程计算领域 IBM705电子计算机 2020 3 19 计算机基础知识 15 计算机的发展历程 小试身手的第二代计算机1960年到1964年的第二代计算机中采用了比电子管更先进的晶体管 称为 晶体管计算机时代 晶体管与电子管相比 具有体积小 寿命长 开关速度快 省电等优点 运算速度可以达到几十万次 秒 内存主要采用磁芯存储器 外存开始使用磁盘 这个时期 计算机的软件也有很大发展 操作系统及各种早期的高级语言 FORTRAN COBOL BASIC 相继投入使用 16 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的发展历程 由于采用了晶体管 第二代计算机的体积大大减小 运算速度及可靠性等各项性能大为提高 计算机的应用已由科学计算拓展到数据处理 过程控制等领域 1962年 IBM公司研制的第一台分时计算机系统IBM7090可以称为第二代计算机的代表 IBM7090计算机曾为美国首次登月计划承担极为重要的数据计算和飞行模拟工作 为人类的首次成功登月做出了不可磨灭的贡献 17 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的发展历程 开始广泛应用的第三代计算机1965年到1970年的第三代计算机采用了集成电路 这段时期计算机被称为 中小规模集成电路计算机 集成电路是将由几千个晶体管元件构成的完整电子电路做在比手指甲还小的一个晶片上 所以 第三代计算机的体积更加小型化 而且大大降低了功耗 运算速度提高到每秒几十万次到几百万次 可靠性也进一步提高 18 IBM PC IBM PC 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的发展历程 走入寻常百姓家的第四代计算机20世纪70 80年代的第四代计算机使用的集成电路已经大大改善 可以在手指甲大小的一个晶片上包含着几十万到上百万个晶体管 称之为 大规模集成电路和超大规模集成电路计算机 运算速度可达每秒几百万次至上亿次 从1975年美国IBM公司推出的 个人计算机 PersonalComputer 简称PC 开始 体型越来越轻便 功能越来越强大 应用越来越方便 价格越来越便宜 19 IBM PC 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的发展历程 极富想象力的第五代计算机研发第五代计算机又称 新一代计算机 1981年10月 日本首先向世界宣告开始研制第五代计算机 并于1982年4月制订了 第五代计算机技术开发计划 总投资为1千亿日元 从此引发了美国 欧洲等发达国家在新一代计算机研制领域的激烈竞争 对第五代计算机目前还正在研究当中 没有形成一致的结论 但科学家关于新一代计算机的设想有一些共同点 计算机将采用超大规模集成电路或研制其他更先进的元件 而且不限于电子原件 如采用蛋白分子制作的元件 20 2020 3 19 计算机基础知识 计算机的发展历程 计算机不但能进行数值计算 而且还能将声音 图形 图像等多媒体信息 计算机系统和通讯系统集成为一个整体 使计算机具有像人一样的能听 能看 能说 能想 能写 等功能 制造出具有某些 智力 甚至 情感 的计算机产品 科学家已经想象出来一可能的计算机 例如 可以模拟人的大脑思维的 神经网络计算机 运用生物工程技术 采用用蛋白分子作芯片的 生物计算机 用光作为信息载体 通过对光的处理来完成信息处理的 光计算机 等 21 2020 3 19 计算机基础知识 中国计算机发展史 中国计算机发展历史1958年 中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机103机 八一型 标志着我国第一台电子计算机的诞生 1965年 中科院计算所研制成功第一台大型晶体管计算机109乙 之后推出109丙机 该机为两弹试验中发挥了重要作用 1974年 清华大学等单位联合设计 研制成功采用集成电路的DJS 130小型计算机 运算速度达每秒100万次 1983年 国防科技大学研制成功运算速度每秒上亿次的银河 I巨型机 这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑 22 2020 3 19 计算机基础知识 中国计算机发展史 1985年 电子工业部计算机管理局研制成功与IBMPC机兼容的长城0520CH微机 1992年 国防科技大学研究出银河 II通用并行巨型机 峰值速度达每秒4亿次浮点运算 相当于每秒10亿次基本运算操作 为共享主存储器的四处理机向量机 其向量中央处理机是采用中小规模集成电路自行设计的 总体上达到80年代中后期国际先进水平 它主要用于中期天气预报 23 2020 3 19 计算机基础知识 1993年 国家智能计算机研究开发中心 后成立北京市曙光计算机公司 研制成功曙光一号全对称共享存储多处理机 这是国内首次以基于超大规模集成电路的通用微处理器芯片和标准UNIX操作系统设计开发的并行计算机 中国计算机发展史 2020 3 19 计算机基础知识 24 中国计算机发展史 1995年 曙光公司又推出了国内第一台具有大规模并行处理机 MPP 结构的并行机曙光1000 含36个处理机 峰值速度每秒25亿次浮点运算 实际运算速度上了每秒10亿次浮点运算这一高性能台阶 曙光1000与美国Intel公司1990年推出的大规模并行机体系结构与实现技术相近 与国外的差距缩小到5年左右 1997年 国防科大研制成功银河 III百亿次并行巨型计算机系统 采用可扩展分布共享存储并行处理体系结构 由130多个处理结点组成 峰值性能为每秒130亿次浮点运算 系统综合技术达到90年代中期国际先进水平 25 2020 3 19 计算机基础知识 中国计算机发展史 1997至1999年 曙光公司先后在市场上推出具有机群结构 Cluster 的曙光1000A 曙光2000 I 曙光2000 II超级服务器 峰值计算速度已突破每秒1000亿次浮点运算 机器规模已超过160个处理机 1999年 国家并行计算机工程技术研究中心研制的神威I计算机通过了国家级验收 并在国家气象中心投入运行 系统有384个运算处理单元 峰值运算速度达每秒3840亿次 2000年 曙光公司推出每秒3000亿次浮点运算的曙光3000超级服务器 2001年 中科院计算所研制成功我国第一款通用CPU 龙芯 芯片 26 2020 3 19 计算机基础知识 中国计算机发展史 2002年 曙光公司推出完全自主知识产权的 龙腾 服务器 龙腾服务器采用了 龙芯 1 CPU 采用了曙光公司和中科院计算所联合研发的服务器专用主板 采用曙光LINUX操作系统 该服务器是国内第一台完全实现自有产权的产品 在国防 安全等部门将发挥重大作用 2003年 万亿次数据处理超级服务器曙光4000L通过国家验收 再一次刷新国产超级服务器的历史纪录 峰值浮点计算速度达到每秒3万亿次 2004年美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室公布了最新的全球计算机500强名单 曙光计算机公司研制的 曙光4000A 运算速度达8 061万亿次Linpack计算值位列全球第十 27 2020 3 19 计算机基础知识 中国计算机发展史 2008年 曙光5000A的第一套超大型系统将于08年11月份落户 上海超级计算中心 该系统的计算节点机采用四路四核AMDBarcelona 主频2 0GHz 处理器 每个节点64GB内存 胖节点机采用八路四核AMDBarcelona 主频2 0GHz 处理器 每个节点128GB内存 整个系统由1650个节点组成庞大机群 共有6000颗CPU与100T海量内存 其理论浮点峰值为每秒230万亿次 采用20GB 延迟小于1 3us的Infiniband高速网络进行互联 采用了WCCS SuSeLinux双操作系统 28 2020 3 19 计算机基础知识 第一章计算机基础知识 1 1计算机的发展 分类与应用 4计算机的分类分类标准 价格运算速度 字长 主存容量 软件配置 1 巨型计算机也称为超级计算机 其占地最大 价格最贵 功能最强 其运算速度最快 每秒万亿次 目前多用于军事 气象预报 科学研究等领域 银河巨型计算机 2020 3 19 计算机基础知识 29 超级计算机 超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器 机 组成的 能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机 为了更好地理解超级计算机的运算速度 我们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度 那么超级计算机就达到了火箭的速度 在这样的运算速度前提下 人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象 30 2020 3 19 计算机基础知识 30 超级计算机 生产巨型机的公司主要有美国的Cray TMC 日本的富士通 日立等 我国研制的 曙光 银河 也属于巨型机 曙光5000 为超百万亿次机 31 2020 3 19 计算机基础知识 31 第一章计算机基础知识 1 1计算机的发展 分类与应用 4计算机的分类 2 大型计算机微型机出现之前最主要的计算机模式 即把大型主机放在计算中心的玻璃机房中 用户要上机就必须去计算中心的终端上工作 它的特点是大型 通用 具有较快的处理速度和较强的处理能力 IBM大型计算机 2020 3 19 计算机基础知识 32 第一章计算机基础知识 1 1计算机的发展 分类与应用 4计算机的分类 3 小型计算机在集成电路推动下 开发出了一系列规模小 结构简单 便于操作和维护的小型机 该类机型比大型机有更大的吸引力 更容易推广和普及 小型机应用范围很广 如工业自动控制 大型分析仪器 测量仪器 医疗设备中的数据采集 分析计算等 小型机 2020 3 19 计算机基础知识 33 第一章计算机基础知识 1 1计算机的发展 分类与应用 4计算机的分类 4 工作站一种介于微型机和小型机之间的高档微机系统 工作站与高档微机之间的界限并不十分明确 而且高性能的工作站能与小型机媲美 工作站明显的特征 使用大屏幕 高分辨率的显示器 有大容量的内外存储器 而且大都具有网络功能 它们的用途也比较特殊 如用于计算机辅助设计 图像处理 软件工程以及大型控制中心 小型机 2020 3 19 计算机基础知识 34 第一章计算机基础知识 1 1计算机的发展 分类与应用 4计算机的分类 5 微型计算机又称 个人计算机 PC 俗称 电脑 价格便宜 功能齐全 广泛应用于家庭 学校 办公等 主要类型有台式的 笔记本式等 目前市场上主要流流行的是 双核 CPU的计算机 微型机 2020 3 19 计算机基础知识 35 第一章计算机基础知识 1 1计算机的发展 分类与应用 4计算机的分类 6 网络计算机NetworkComputer 简称NC 是在Internet充分普及的情况下提出的一种全新概念的计算机 它属于瘦客户机 服务器 Thin Client Server 体系中的客户机设备 各个客户机可以访问 使用服务器上的所有的软 硬件和数据资源 众多的客户端可以同时登录到服务器上 仿佛同时在服务器上工作一样 微型机 2020 3 19 计算机基础知识 36 微型计算机的发展简况 第一阶段 1971 1973年 是4位和8位低档微处理器时代 通常称为第一代 其典型产品是Intel4004和Intel8008微处理器 采用机器语言或简单的汇编语言 主要用于家电和简单的控制场合 37 2020 3 19 计算机基础知识 微型计算机的发展简况 第二阶段 1974 1977年 8位微处理器时代 其典型产品是Intel8080 8085 Motorola公司的MC6800 Zilog公司的Z80等 以及各种8位单片机 如Intel公司的8048 Motorola公司的MC6801 Zilog公司的Z8等 它们的特点是计算机指令长为8位 集成度较高 采用汇编语言和高级编程语言 并出现了操作系统 38 2020 3 19 计算机基础知识 微型计算机的发展简况 第三阶段 1978 1984年 是16微处理器时代 其典型产品是Intel公司的8086 8088 80286 Motorola公司的M68000 Zilog公司的Z8000等微处理器 其特点是芯片的集成度达29000个晶体管 片 时钟频率为5 10MHz 它们的运算速度比8位微处理器快2 8倍 最具代表性的是IBM公司生产的IBMPC PC XT和PC AT微机 它们的性能赶上和超过了20世纪70年代的小型机 39 可编辑 2020 3 19 微型计算机的发展简况 第四阶段 1985 1992年 是高档微处理器时代 其代表产品是Intel80386 Intel80486 M68020等32位微处理器 芯片集成度达45万个晶体管 片 时钟频率达45