第1章计算机基础

大学计算机基础

第一章计算机基础知识

计算机科学与技术学院2计算机学科特点发展迅速工具学科、必修课程理论联系实际、要求动手能力计算机科学与技术学院3第1章计算机基础知识学习目标12了解发展历史与未来了解分类与特点了解应用领域计算机科学与技术学院4

计算机是一种能够高速运算、具有内部存储能力、由程序控制其操作过程的电子装置。

什么是计算机?什么是计算机？家居生活工业控制计算机科学与技术学院61.1计算机发展历史与未来未来新型计算机321计算机史前史现代计算机的发展计算机科学与技术学院7计算机史前史Pascal加法器1822差分机Charles

Babbage1834分析机MARKI美国艾肯电子计算机时代算盘计算机史前史计算机科学与技术学院91.1计算机发展历史未来新型计算机321计算机史前史现代计算机的发展计算机科学与技术学院10电子计算机原理AB输入输出ABL000011101L计算机科学与技术学院11现代计算机的发展电子计算机的诞生

1946年2月，美国宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台大型通用数字电子计算机ENIAC(埃尼亚克)。体重30多吨占地170m218000多只电子管1500个继电器功率150KW5000次加法/秒不能存储程序用布线板控制计算机科学与技术学院12现代计算机的发展计算机发展进程中的四个主要时代第1代1946—1955电子管使用机器或汇编语言高级语言相继推出操作系统形成软件配置更加丰富计算机科学与技术学院13现代计算机的发展什么是电子管?

电子管是一种在气密性封闭容器（一般为玻璃管）中产生电流传导，以获得信号放大或振荡的电子器件.德•福雷斯特帕洛阿托小镇计算机科学与技术学院14现代计算机的发展计算机发展进程中的四个主要时代第1代1946—1955电子管1956—1963晶体管第2代使用机器或汇编语言高级语言相继推出操作系统形成软件配置更加丰富计算机科学与技术学院15现代计算机的发展晶体管的革命!

1947年12月23日，贝尔实验室两位科学家用一些金箔、一些半导体材料和一个弯曲的别针实现了一个能使电流放大并能控制电流开关的东西---晶体管.晶体管的优点:体积小耗能低性能稳定电子管的缺点：体积大；耗能高、散热量大。计算机科学与技术学院16晶体管计算机（

TRADIC

）现代计算机的发展1953年：贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机TRADIC1956年：IBM向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM350RAMAC（RandomAccessMethodofAccountingandControl）1963年：控制数据公司(CDC)的西蒙.克雷(S.Cray)博士研制成功CDC6600巨型机，共安装了35万个晶体管。晶体管时代的计算机器现代计算机的发展计算机科学与技术学院18现代计算机的发展计算机发展进程中的四个主要时代第1代1946—1955电子管1956—1963晶体管第2代1964—1971中小规模集成电路第3代使用机器或汇编语言高级语言相继推出操作系统形成软件配置更加丰富计算机科学与技术学院19现代计算机的发展什么是集成电路?

在几平方毫米的单晶体硅片上集成几十个甚至几百个电子器件组成的逻辑电路.优点：

比分离元器件具有更高的可靠性提高电子线路装配密度减少信息传输的延迟时间计算机科学与技术学院20集成电路计算机（IntegratedCircuit，IC）现代计算机的发展1964年：IBM360计算机问世，标志着第三代计算机的全面登场，这也是IBM历史上最为成功的机型。1965年：DEC公司推出了PDP-8型计算机，标志着小型机时代的到来。集成电路时代的计算机器现代计算机的发展计算机科学与技术学院22现代计算机的发展计算机发展进程中的四个主要时代第1代1946—1955电子管1956—1963晶体管第2代1964—1971中小规模集成电路第3代1971—1980大规模集成电路第4代使用机器或汇编语言高级语言相继推出操作系统形成软件配置更加丰富计算机科学与技术学院23现代计算机的发展大规模集成电路计算机（1971年，微处理器4004）2250个晶体管计算机科学与技术学院24AppleⅡ

第四代电子计算机发展期间的代表机型1977年，苹果推出第一台真正的电脑-appleII,成为当时主流的电脑机型1983年，苹果推出LISA电脑，世界上第一台商品化的计算机，第一次采用了鼠标1984年，推出了划时代的Macintosh计算机，不仅首次采用了图形界面的操作系统，并且第一次使个人计算机具有了多媒体处理能力第四代电子计算机发展期间的代表机型IBMPC（InternationalBusinessMachinesCorporation）在1980年，一台IBM计算机采用主频为8MHz的Intel8088，操作系统是微软的MS-DOS。IBM把这台机器命名为PC（PersonalComputer）。PC时代由此产生。计算机分代时代年份器件软件应用一1946-1955电子管机器语言与汇编语言科学计算二1956-1963晶体管高级语言数据处理工业控制三1964-1971集成电路操作系统文字处理图形处理四1971-1980大规模及超大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域划分标准：根据计算机制造过程中各逻辑功能部件采用的电子器件的不同进行划分。计算机科学与技术学院27

中国计算机发展-巨型机1958电子管通用计算机103机银河I1995曙光10002001龙芯2009天河1号2013.6超级计算机排行NO.1天河二号3,120,000个计算核心的三个至强处理器，每秒3.39亿亿次NO.2泰坦使用261,632个的NVIDIAK20x加速器核心，取得了持续计算速度每秒1.76亿亿次的记录。泰坦是名单上最节能的系统之一，共消耗8.21兆瓦，并提供2,143MFLOPS/W。NO.3红杉使用1572864核心并已取得了持续计算速度每秒1.72亿亿次的性能记录。红杉也是名单上最节能的系统之一，共消耗7.84兆瓦，提供2,031.6MFLOPS/W。NO.4K计算机富士通的“K计算机”安装在日本神户的理化学研究所高级计算科学研究院（AICS），现在以持续计算速度每秒1.05亿亿次的记录位列第四，使用705,024SPARC64处理核心。NO.5米拉米拉是第二个IBM蓝色基因/Q系统的超级计算机，持续计算速度每秒8.59千万亿次，使用786,432核心。计算机科学与技术学院29现代计算机的发展近代计算机的发展方向巨型化计算机科学与技术学院30现代计算机的发展——巨型化计算能力越强大的计算机，计算时间越短计算能力越强大的计算机，计算精度越高计算能力越强大的计算机，能解决更复杂的问题中国超级计算机：国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”国家智能计算机中心推出的“曙光1000”和“曙光200I”联想集团独立研制的“深腾6800”在2003年11月公布前500台超级计算机名单中，排在第14位。银河Ⅰ银河Ⅱ计算机科学与技术学院31现代计算机的发展近代计算机的发展方向巨型化微型化计算机科学与技术学院32现代计算机的发展——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.“嵌入式系统”还广泛地渗透到仪器仪表、导弹弹头、医疗仪器、汽车、手机、家用电器等机电设备中去，实现了机电一体化。计算机科学与技术学院33现代计算机的发展近代计算机的发展方向巨型化微型化网络化计算机科学与技术学院34现代计算机的发展——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。计算机科学与技术学院35现代计算机的发展近代计算机的发展方向巨型化微型化网络化智能化计算机科学与技术学院36现代计算机的发展——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）

Deepblue

模拟人类的感觉、行为、思维过程；使计算机具有“视觉”、“听觉”、“说话”、“行为”、“思维”、“推理”、“学习”、“定理证明”、“语言翻译”等的能力。机器人技术、计算机对奕和专家系统等就是计算机智能化的具体应用。计算机的智能化催化着第五代计算机的孕育和诞生。水下机器人汽车生产线上的机器人娱乐机器人现代计算机的发展——智能化计算机科学与技术学院381.1计算机发展历史与未来未来新型计算机321计算机史前史现代计算机的发展未来新型计算机光计算机光元器件，光互连，光运算生物计算机生物芯片量子计算机量子信息，量子算法处理和计算纳米计算机纳米级芯片光子计算机优势：无电磁干扰传输无阻力同一光纤能传输多个频率信号1.1计算机发展历史与未来生物计算机优势：耗能少信息存储量大1.1计算机发展历史与未来量子计算机优势：计算速度快信息存储量大量子计算机障碍耗能过大1.1计算机发展历史与未来十大最不可思议计算机1、光子计算机2、量子计算机3、DNA计算机4、可逆计算机5、撞球计算机6、神经细胞计算机7、磁共振计算机8、Glooper计算机9、霉变计算机10、水波计算机计算机科学与技术学院44第1章计算机基础知识学习目标12了解发展历史与未来了解分类与特点了解应用领域计算机科学与技术学院451.2计算机分类与特点按用途分类按CPU分类386、486PentiumPentiumⅡPentiumⅢPentiumⅣ酷睿i3i5i7数字计算机模拟计算机混合计算机按处理对象分类巨型机大型机小型机工作站微型机按性能分类◆计算机分类专用计算机通用计算机计算机科学与技术学院46第1章计算机基础知识学习目标12了解发展历史与未来了解分类与特点了解应用领域计算机科学与技术学院471.3计算机的应用领域科学计算：航空航天,天气预报数据处理：电子数据处理，管理信息系统，决策支持系统过程控制：机械，石油，化工等计算机辅助设计/制造/教学(CAD/CAM/CAI)人工智能：图像识别，语言识别，机器人，专家系统等网络应用：Internet，电子商务等虚拟现实科学计算科学计算也称为数值计算,对科学研究和工程技术中提出的数学模型进行求解计算。数学模型：几十阶微分方程组、几百个线性联立方程组、大型矩阵等依据卫星云图进行气象预报1.3计算机的应用领域产品构成示意物料清单(BOM)物料需求计算数据库系统数据/信息处理：利用计算机技术解决企业内部、企业之间的业务管理与协同问题。基本内容包括：企业资源规划(ERP)供应链管理(SCM)物流管理(Logistics)人力资源管理(HRM)项目管理(PM)客户关系管理(CRM)重要基础：数据库系统(DataBase)软件工程(SoftwareEngineering)1.3计算机的应用领域CAD/CAE：ComputerAidedDesign/Engineering利用计算机的强大功能来支持人们进行产品开发与