计算机科学导论PPT完整全套教学课件

第一章

概述第1章概述.pptx第2章计算基础.pptx第3章计算机系统.pptx第4章程序设计基础.pptx第5章算法.pptx第6章数据结构.pptx第7章软件工程.ppt第8章操作系统.pptx第9章数据库基础.pptx第10章多媒体处理技术.pptx第11章计算机网络.pptx第12章人工智能.pptx全套PPT课件1.1计算的历史1.2电子计算机的由来1.3计算机的发展与应用1.4计算机学科知识图谱1.5计算系统的层次框架1.6计算机对社会发展的影响1.7计算机与职业规划1.8计算机职业道德本章内容3《大学计算机—计算思维的视角》（第3版），郝兴伟编著.北京：高等教育出版社莱布尼兹计算机(德)帕斯卡加法器(法)计算尺(英)纳皮尔筹手工时代机械时代电子时代

1612163216421674183418881937算盘巴贝奇分析机制表机(美国)ENIAC春秋1946.2十指计数结绳算筹机电式计算机1.1计算的历史符号是文明的载体

永乐大典(藏于国家图书馆)“兴”的数千年历史演变数字符号是

当代文明的载体“兴”的Unicode编码：U+51744数字符号实例（算子也是数字符号）基本数字：3.14159,260字符：中，3，t，@，𝌰字符串：中国多媒体声音、图像、视频、课件科学数据（自然产生的）基因组编码、频谱人产生的条形码、二维码张旭草书生产生活过程所有数字符号可二进制表示51算筹2最早的计算机

算盘：数位串行手动执行六去四进一七去三进一一下五去四二下五去三三下五去二…………~2400BC,巴比伦3机械式计算机BlaisePascal1623-1662帕斯卡:第一台机械式加法器(1642)莱布尼兹：乘法自动计算机

（1673）GottfriedLeibniz1646-17163机械式计算机4自动提花编织机

中国的提花编织技术经丝绸之路传到西方后，法国机械师约瑟夫·杰卡德在1801年完成了“自动提花编织机”的设计制作，为提花编织机增加了一种装置，使其能够同时操纵1200个编织针，控制图案的穿孔纸带后来换成了穿孔卡片，这些穿孔卡片用来说明需要什么颜色的线。自动提花编织机被人们普遍接受后，还派生出一个新的工种——打孔工人，其可以视为最早的“程序录入员”。该方式后来成为最重要的一种输入形式。5差分机和分析机英国剑桥大学著名科学家查理斯•巴贝奇(CharlesBabbage：1792—1871年)在1822年研制出第一台差分机。

Babbage(1792—1871年)5差分机和分析机阿达•奥古斯塔(AdaAugusta：1815—1852年)是计算机领域著名的女程序员。

Ada(1815—1852年)6模拟计算机

模拟计算机是根据相似原理，用一种连续变化的模拟量作为被运算对象的计算机。模拟计算机以电子线路构成基本运算部件。由运算部件、控制部件、排题板、输入输出设备等组成。在用相似原理求解中，包含了模拟的概念，故称模拟计算机。它以并行计算为基础，计算速度快，把功能固定化的运算器适当组合起来，所以程序比较简单，但解题灵活性比较差。7数字计算机

数字式电子计算机是当今世界电子计算机行业中的主流，其内部处理的是一种称为符号信号或数字信号的电信号。它的主要特点是“离散”，在相邻的两个符号之间不可能有第三种符号存在。由于这种处理信号的差异，使得它的组成结构和性能优于模拟式电子计算机。

现代计算机孕育于英国、诞生于美国、并成长遍布于全世界。所谓“现代”是指利用先进的电子技术代替机械或机电技术。现代计算机经历了70多年的发展（从1945年至今），其中最重要的代表人物是英国科学家阿兰·图灵（A.M.Turing）和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼（VonNeumann），他们为现代计算机科学奠定了基础。1.2电子计算机的由来1图灵和图灵机

图灵对现代计算机的主要贡献有两个：（1）建立图灵机（Turingmachine）理论模型；（2）提出定义机器智能的图灵测试(Turingtest）。AlanTuring（阿兰.图灵）1912.6.23-1954.6.7英国数学家、逻辑学家、密码破译专家、计算机之父、人工智能之父

图灵1936年，阿兰•图灵(AlanTuring：1912-1954)在他的一篇具有划时代意义的论文—《论可计算数及其在判定问题中的应用》(OnComputerNumbersWithanApplicationtotheEntscheidungsProblem)中，论述了一种假想的通用计算器，也就是理想计算机，被后人称为“图灵机”(TuringMachine—TM)。1图灵和图灵机

图灵机不是一种具体的机器，而是一种思想模型，可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置，用来计算所有能想象得到的可计算函数。

图灵机就是指一个抽象的机器，它有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。机器头有一组内部状态，还有一些固定的程序。在每个时刻，机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息，然后结合自己的内部状态查找程序表，根据程序输出信息到纸带方格上，并转换自己的内部状态，然后进行移动。

1图灵和图灵机2ENIAC和冯·诺依曼1946年2月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了ENIAC，这是世界上第一台数字电子计算机。JohnVonNeumann（约翰·冯·诺依曼）1903.12.28-1957.2.8美籍匈牙利人数学家、化学家、物理学家、发明家、计算机专家冯•诺依曼思想由二进制替代十进制。采用存储程序的思想。把计算机从逻辑上划分为5大部分，即运算器、控制器、存储器、输入/输出设备。

2ENIAC和冯·诺依曼ENIAC(电子数字积分计算机）使用17468个电子管，6000多个继电器，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，可谓“庞然大物”。2ENIAC和冯·诺依曼1.计算机的发展阶段第一代计算机(1946~1958)主要特征是逻辑器件使用电子管，用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备，用磁鼓或磁带作为外存储器，使用机器语言编程。

1.3计算机的发展与应用第二代计算机(1958~1964)

主要特征是使用晶体管代替了电子管，内存储器采用了磁芯体，引入了变址寄存器和浮点运算硬件，利用I/O处理机提高了输入输出能力。

1.计算机的发展阶段第三代计算机(1964~1971)

主要特征是用半导体、小规模集成电路(IntegratedCircuit—IC)作为元器件代替晶体管等分立元件，用半导体存储器代替磁芯存储器，使用微程序设计技术简化处理机的结构，这使得计算机的体积和耗电量显著减小，而计算速度和存储存量却有较大提高，可靠性也大大加强。1.计算机的发展阶段第四代计算机(1971年至今)

其主要特征是使用了大规模和超大规模集成电路，大规模、超大规模集成电路的出现，使计算机沿着两个方向飞速向前发展。1.计算机的发展阶段

现在很多国家正在研制新一代的计算机，新一代计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术、电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行知识处理、自动编程、测试和排错，以及用自然语言、图形、声音和各种文字进行输入和输出。新一代计算机1.计算机的发展阶段2.中国计算机发展历程第一代电子管计算机研制(1958~1964)第二代晶体管计算机研(1965~1972)第三代基于中、小规模集成电路的计算机研制

(1973至20世纪80年代初)2.中国计算机发展历程第四代基于超大规模集成电路的计算机研制(20世纪80年代中期至今)3.芯片卡脖子问题

“芯片”（半导体元件产品的统称）半导体+集成电路芯片是数字世界的基石，更是数字世界与物质世界的唯一接口，目前绝大部分的高端制造技术、设计、先进材料等都掌握在少数发达国家手中。中国以前可以通过购买芯片解决短缺问题，但美国不断实施科技制裁和封锁，比如禁止荷兰光刻机出口中国，禁止台积电为华为代工芯片，使得我们购买高端芯片变得异常艰难。为了解决好高端芯片“卡脖子”问题，中国的高端芯片自主研发已经刻不容缓。4.

计算机的应用科学研究和科学计算信息处理生产过程的自动化控制和管理自动化计算机辅助工程办公自动化数据通信智能应用嵌入式系统5计算机的发展趋势多元化网络化多媒体化智能化新型化1.4计算机学科知识图谱1.5计算系统的层次框架

计算系统就像一个洋葱，由许多层构成。每一层在整个系统设计中都有自己特定的任务。1计算机对社会发展的积极影响

计算机对社会发展的积极影响主要表现在生产力、经济、文化和人类日常生活四个方面。

推动了生产力的发展；

推动了经济发展；

促进了文化的传播和创新；

方便了人们日常生活。1.6计算机对社会发展的影响

如果不能正确使用计算机，同样会带来很多危害，下面列举一些常见的计算机给社会发展带来的消极影响。

淡化人与人之间的关系；影响人们的身心健康；导致计算机犯罪率上升。2计算机对社会发展的消极影响职业选择和职业规划是每个大学生都要面临的一个最重要的题。结合计算机学科培养的基本能力，认识自己的兴趣、气质和性格，了解以计算机为核心的IT行业职业类型和特点，可以有效地增加职业选择的针对性，提高职业规划的合理性。计算机学科培养的基本能力IT职业分类职业生涯规划1.7计算机与职业规划

从事计算机领域工作需要的基本能力有：熟练运用计算机学科领域的核心技术和概念；系统地分析、确定和阐明用户的需求；设计并实施高效实用的信息技术解决方案。1.7计算机与职业规划计算机的使用人员分为两种类型：计算机从业人员（主要是指开发计算机软件的专业人员）；计算机普通用户。1.8计算机职业道德

计算机从业人员道德

爱岗敬业；诚实守信；办事公道；热情服务；奉献社会。小结（1）计算的历史；（2）电子计算机的由来；（3）计算机的应用领域及发展趋势；（4）计算机学科知识图谱（5）计算系统的层次框架；（6）计算机对社会发展的影响；（7）计算机与职业规划；（8）计算机职业道德1.计算机能思维么？2.通过视频了解国外大学计算机教育教学的情况。（选做）网上与很多视频公开课（），涵盖了各个学科。要求至少观看3门以上公开课的第一讲和第二讲，然后根据观看的情况回答以下问题：

你比较喜欢哪位主讲人的教学风格，为什么？

你比较认可哪门课的教学内容，为什么？

我们的教学与国外的区别主要体现在哪些方面？你最希望的改革是什么？以下推荐几个与本课程相关的视频链接，也可以选择其他课程观看。

哈佛大学公开课：计算机科学导论

/special/lectureroncomputerscience/麻省理工学院公开课：计算机科学及编程理论拓展学习/newview/movie/courseintro?newurl=%2Fspecial%2Fopencourse%2Fbianchengdaolun.html3.查阅资料，简要介绍至少两名以上与本课程相关的图灵奖获奖者的科学贡献。

要求：

获奖者的基本信息和照片。简要谈一谈你认为他们获奖的主要原因。将以上信息整理并制作成幻灯片，进行3-5分钟的讲解。兴趣是最好的导师！谢谢！计算机科学导论2.1进位计数制2.2计算机数据存储的组织形式2.3数字数据的二进制表示2.4文本数据的二进制表示2.5音频、图像、视频信息的表示第二章计算基础如何表示数字？数制：是用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。进位计数制:人为定义的带进位的计数方法，由数码、基数和位权三部分组成。

数码：是组成该数的所有数字和字母。

基数：进位计数制中所使用的不同基码的个数称为该进位计数制的基数。

位权：计算每个数码在其所在位置上代表的数值时所乘的常数主要操作：查找、排序、插入、删除2.1进位计数制思考：日常生活中用到的进位计数制实例。例如：满60秒是1分钟，满60分钟是1小时，采用的是六十进制；满7天是1星期，采用的是七进制；满12个月是1年，采用的是十二进制等。

满10毫米是1厘米，满10厘米是1分米，满10分米是1米，采用十进制。慢1000米是1Km，是1000进制。

满1000毫克是1克，满1000克是1千克，是1000进制。2.1进位计数制进位计数制特点（以N进制为例）：

（1）逢N进一，借一当N。N是指基数。也就是说，每位计满N时向高位进一，向高位借一相当于低位的N。例如，十进制计数，基数为10，有“逢十进一，借一当十”的规律。

（2）位权表示法。处在不同位置上的数码所表示的数值各不相同，每个数码的位置决定了它的值。例如，十进制数323，它的个位和百位上都是数字3，但个位上的数字3就代表数值3，而百位上的数字3代表数值300。2.1进位计数制进位数制表示的数可以表示为按位权展开的多项式之和。N进制用的数码共有N个，定义数码符号集是S，基数是N，相邻两位之间采用“逢N进一”的计数方法。±(Sk-1Sk-2…S1S0.S-1S-2…S-l)N进制数所代表的数值为n=±(Sk-1×Nk-1+Sk-2Nk-2+…+S1N1+S0N0+S-1N-1+S-2N-2+…+S-lN-l)2.1进位计数制

2.1进位计数制十进制十进制是生活中常用的进位计数制，使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数码符号作为数码符号集，其基数为10，相邻两位之间采用“逢十进一”的计数方法。

任意一个十进制数都可以表示为一个按位权展开的多项式之和。例十进制数5208.79按位权展开：5208.79＝5103+2102+0101+8100+710-1+910-2其中：103、102、101、100、10-1、10-2分别是千位、百位、十位、个位、十分位和百分位的位权。2.1进位计数制二进制

二进制的数码符号集只有0和1两个数码符号，其基数是2，相邻两位之间采用“逢二进一”的计数方式。二进制数11011.1按位权展开为：11011.1＝124+123+022+121+120+12-1八进制

八进制使用0、1、2、3、4、5、6、7八个数码符号作为数码符号集，其基数为8，相邻两位之间采用“逢八进一”的计数方式。例如八进制数5201.7按位权展开：5201.7＝583+282+081+180+78-12.1进位计数制十六进制

十六进制使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和A、B、C、D、E、F十六个数码符号作为数码符号集，其中A、B、C、D、E、F分别对应的十进制数值为10、11、12、13、14和15，相邻两位之间采用“逢十六进一”的计数方式。十六进制数52AE.F2按位权展开的多项式之和为52AE.F2＝5163+2162+A161+E160+F16-1+216-2=5163+2162+10161+14160+1516-1+216-2（十进制）2.1进位计数制（1）N进制转换成十进制

十进制是人们日常生活中表达数值的常用方法，其他进制的转换转换成十进制数，可以通过计算按照位权展开的多项式之和的方法来实现。(1011.11)2=123+022+12１+120+12-1+12-2

=8+0+2+1+0.5+0.25=(11.75)10

(256)8=282+581+680=(174)10(10D.8C)16=1162+0161+D160+816-1+C16-2 =1162+016113160+816-1+1216-2

=256+0+13+0.5+0.046875=(269.546875)102.1进位计数制十进制转换二进制

将十进制数转换成二进制数，需要分两部分为来考虑，即整数部分和小数部分。

对于整数部分，一个十进制数可以写成二进制数字的不同位权的多项式和。(N)10=An2n+An-12n-1+…+A222+A121+A020上式除以2，得到商是An2n-1+An-12n-2+…+A221+A120，余数是A0，就是二进制数的最后一位数字A0，同理得到的商继续除以2，得到商为An2n-2+An-12n-3+…+A220，余数为A1，是二进制数的倒数第二位数字A1。2.1进位计数制十进制转换二进制

整数部分可以利用连续除以2得到余数的方法转换为二进制数，需要连续除以2直到商为零，然后逆向取各个余数得到的一串数位即整数部分的转换结果。例如：(56)10=(111000)22.1进位计数制连续除以2逆向取余数（后得到的余数为结果的高位）十进制转换二进制十进制数值的小数部分的值可以表示为如下形式：B-12-1+B-22-2+B-32-3...+B-m2-m+B-m-12-m-1+...

上式乘以2得到B-120+B-22-1+B-32-2+...+B-m2-m+1+B-m-12-m+...，取其整数部分可以得到B-1，剩下的小数部分为B-22-1+B-32-2+...+B-m2-m+1+B-m-12-m+...，继续乘以2得B-220+B-32-1+...+B-m2-m+2+B-m-12-m+1+...，取整数部分就可以得到B-2。继续乘以2取整数部分，直到小数部分为零或已得到足够多个数位。2.1进位计数制十进制转换二进制

正向取积的整数部分（后得的整数部分为结果的低位）位组成一串数位即小数部分的二进制转换结果。(0.8)10求二进制计算过程如下：

小数部分

整数部分 0.8×2=1.60.61 0.6×2=1.20.21 0.2×2=0.40.40 0.4×2=0.80.80（进入循环过程） 0.8×2=1.60.61 0.6×2=1.20.21

(0.8)10=(0.11001)22.1进位计数制十进制转换二进制

十进制数与二进制数之间的转换，也可以通过特殊二进制数值，利用拼凑数值的方法实现该数字的二进制展开多项式和，进而得到该数字的二进制数字，采用这种方法需要记住一些关键的二进制权值。计算整数357的二进制表示:考虑357大于256且小于512，(357)10=256+101101大于64且小于128，故：(357)10=256+64+3737大于32且小于64，故：(357)10=256+64+32+55可以写成4和1的和，故：(357)10=256+64+32+4+1

=28+26+25+22+20

=(101100101)22.1进位计数制十进制数转换为八进制数和十六进制数

对整数部分“连除以基数取余”，对小数部分“连乘以基数取整”的转换方法可以类似地推广到十进制数到任意N进制数的转换中。2.1进位计数制(369)10=(561)8=(171)16

小数部分

整数部分

0.8×8=6.4 0.4 60.4×8=3.2 0.2 30.2×8=1.6 0.6 10.6×8=4.8 0.8 40.8×8=6.4 0.4

6

(0.8)10=(0.63146)8八进制、二进制之间转换 3位二进制数所能表示的状态是8个状态，因此1位八进制数与3位二进制数之间有着一一对应的关系，可以将1位八进制数转换为3位二进制数。2.1进位计数制八进制二进制 0000 1001 2010 3011 4100 5101 6110 7111(363.06)8=(011

110

011.000

110)2

(11110010.00100101)2=(011

110

010.001

001

010)2=(362.112)8

注意：整数部分的最后一组如果不足3位，应该在前边用0补足3位再进行转换；小数部分最后一组如果不足3位，应该在尾部用零补足3位再进行转换。十六进制、二进制之间转换

在将二进制数转换成十六进制数时，只需从小数点开始，分别向左和向右每4位一组用1位十六进制数码代替即可。整数部分的最后一组如果不足4位，应该在前边用0补足4位再进行转换；小数部分的最后一组如果不足4位，应该在尾部用0补足4位再进行转换。2.1进位计数制(10010110.101011)2=(1001

0110.1010

1100)2=(96.AC)1616进制2进制 00000 10001 20010 3001116进制2进制 40100 50101 60110 7011116进制2进制 81000 91001 A1010 B101116进制2进制 C1100 D1101 E1110 F1111数据的存储单位

电子计算机硬件主要是由数字电路组成的，而数字电路的信息存储是靠高电平和低电平来表示的，能够记录一个高低电平两种状态，代表二进制中的一位信息。

位（bit）：计算机存储设备的最小存储单位，表示二进制数中的一位。一个二进制位可以表示两种不同的状态，即“0”或“1”。

字节（Byte）：8个二进制位编为一组，称为一个字节，是计算机中用于描述存储容量和传输容量的一种计量单位，英文为“Byte”，简写为“B”，即1B=8bit。2.2计算机数据存储的组织形式数据的存储单位

字：计算机的一个处理单元能够处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。字是计算机进行数据存储和数据处理的单位。字长是计算机的一个重要技术指标，直接反映了一台计算机的计算精度。2.2计算机数据存储的组织形式

位、字节和字长之间的关系存储设备

计算机中用来存储数据的设备称为计算机的存储设备，常见的存储设备有寄存器、内存、硬盘、U盘等。

衡量计算机存储能力的一个重要指标就是存储容量，指存储器中可以容纳的二进制信息量。在描述存储信息量的时候，通常以字节（B）为单位。根据信息量的大小还有KB，MB,GB,TB等等。问：大家手机的存储卡的容量是多少？大家个人笔记本电脑的硬盘容量，内存容量是多少？2.2计算机数据存储的组织形式存储设备

2.2计算机数据存储的组织形式存储单位对应关系数

量

级bit（位）1bit=一个二进制位1bit=20（100）B（字节）1B=8bit1B=23KB（千字节）1KB=1024B1K=210（103）MB（兆字节）1MB=1024KB1M=220（106）GB（吉字节）1GB=1024MB1G=230（109）TB（太字节）1TB=1024GB1T=240（1012）PB（拍字节）1PB=1024TB1P=250（1015）………………常用的存储单位和它们之间的对应关系存储地址

每个存储设备都是由一系列的存储单元构成的，为了对存储设备中的存储单元进行有效的管理，需要清楚地区别每个存储单元，对每个存储单元进行编号。存储单元的编号称为存储单元的地址。2.2计算机数据存储的组织形式存储体的结构与存储单元的地址

计算机只能存放二进制数，所以所有信息在计算机内部都是以二进制代码的形式存放的。而在现实生活中，数字出现伴随而来的就是数值计算问题，计算结果为一个确切的数值，并且这个数值还有可能是小数，而且数值有正、负之分。

如何用二进制表示真实世界中的数字呢？

2.3数字数据的二进制表示无符号数

整个机器字长的全部二进制位均表示数值位，相当于数的绝对值。有符号数

带有数码化的正负号的数称为有符号数,习惯上约定机器数的最高位为其符号位，0表示正数，1表示负数。2.3数字数据的二进制表示00100100数值部分8位范围：0～2550000010010000100正数符号位数值部分负数符号位数值部分

计算机中常用的数据表示格式有两种，一是定点格式，二是浮点格式。

定点格式：约定机器中所有数据的小数点位置是固定的。由于约定在固定的位置，所以小数点就不再使用记号“.”来表示。

计算机中常用的定点数有两种，即定点纯整数和定点纯小数。2.3数字数据的二进制表示假想的小数点位置xn

xn-1……x2x1x0定点纯整数假想的小数点位置xn

xn-1……x2x1x0定点纯小数浮点格式

为了扩展数的表示范围，按照科学记数法表示数据的方式，任何一个二进制数都可以表示成如下的格式：

式中,S称为尾数，是一个二进制纯小数，表示N的有效数位；J称为N的阶码，是一个二进制纯整数，指明了小数点的实际位置，改变J的值就可以改变数N的小数点的位置。该式就是数的浮点表示形式，其中的尾数和阶码分别是定点纯小数和定点纯整数。例如：二进制数1101.11的浮点数表示形式为0.11011121002.3数字数据的二进制表示N=S

2J

一般书写所表示的数据称为真值，在计算机中通常把符号位和数字位一起编码来表示相应的数，这些编码称为机器码。常用的机器码有原码、反码、补码和移码。原码：在数中增加一个符号位，并用0表示数的正号，用1表示数的负号。数值位部分不变，用0和1表示其符号得到的数的编码。

二进制数+11100在计算机中可存为011100

二进制数-11100在计算机中可存为111100问：8位二进制原码表示整数的范围是什么？2.3数字数据的二进制表示

原码表示简单易懂，但是在进行加减法运算时比较复杂，当两个原码数相加时，如果符号相同则数值相加，如果符号相反则数值相减，而在做减法时还要比较两数绝对值的大小，大数减去小数，最后还要为结果选择恰当的符号。

为了简化运算操作，也为了把加法和减法统一起来以简化运算器的设计，人们找到了补码表示方法。

2.3数字数据的二进制表示

为了说明补码的原理，在实际生活中，如在对时钟校对时间时，将时针顺时针方向拨8小时与反时针方向拨4小时效果是相同的，即加上8和减去4是一样的。

这是因为在时钟表盘上只有12个计数状态，即其模为12，故有8＝-4(MOD12)。

在计算机中，运算器的位数（字长）总是有限的，即模存在，可以利用补数实现加减法之间的相互转换。

为了求数据的补码，需要先求出数据的反码。2.3数字数据的二进制表示反码：对于正数，其反码和原码一致；对于负数，其原码的符号位保持为1不变，将其他位按位求反即可，即将0换为1，将1换为0。例如： +0101100的原码为00101100，反码为00101100； -0101100的原码为10101100，反码为11010011； -0.0101100的原码为1.0101100，反码为1.1010011； +0.0101100的原码为0.0101100，反码为0.0101100。2.3数字数据的二进制表示补码：求补码的计算方法，对于正数，其补码和原码一致；对于负数，先求其反码，再在反码最低位加“1”（称为末位加1）。例如：+0101100的原码为00101100，反码为00101100，补码为00101100；-0101100的原码为10101100，反码为11010011，补码为11010100；-0.0101100的原码为1.0101100，反码为1.1010011，补码为1.1010100；+0.0101100的原码为0.0101100，反码为0.0101100；补码为0.0101100。2.3数字数据的二进制表示例：计算数字35、-78，47，-99的原码、反码和补码（数字用8位二进制数表示）。35=32+2+1=25+21+20因此，35的原码为00100011。因为正数的反码和补码与原码一样，故35的反码为00100011，补码为00100011。78=64+8+4+2=26+23+22+21因此，-78数字的原码表示为11001110。因为负数的反码为符号位不变，数值位取反，其反码表示为10110001。又因为负数的补码是在反码基础上加1，故-78的补码为10110010。2.3数字数据的二进制表示补码的运算规律：

补码是一种重要的编码形式，因为采用补码后，可以方便地将减法运算转换成加法运算，使运算过程得到简化。补码的加减法运算有以下规律。2.3数字数据的二进制表示[X+Y]补=[X]补+[Y]补[X-Y]补=[X]补+[-Y]补例：利用补码计算20+16=36，结果用8位二进制数表示。

十进制数20和16转换为二进制数，结果为(20)10=(10100)2，(16)10=(10000)2

机器字长为8位，由于正数的补码与原码一致，因此十进制数20和16的8位二进制补码表示形式分别为00010100和00010000。由式[20+16]补=[20]补+[16]补可得8位补码计算的竖式如下：结果的符号位为0，即和为正数，其补码与原码一致。转换为十进制数为36，运算结果正确。2.3数字数据的二进制表示例：利用补码计算16-20=-4，结果用8位二进制数表示。

首先将十进制数20和16转换为二进制数，结果为(16)10=(10000)2，(20)10=(10100)2

且16-20可以写成16+(-20)的形式，由减法转换为加法。[16-20]补=[16]补+[-20]补。

假设机器字长为8位，十进制数16的8位二进制补码表示形式为00010000；十进制数-20的8位二进制补码表示为11101100。结果的符号位为1，即为负数。将差的补码再求补码可以得到其原码为10000100，转换为十进制为-4，运算结果正确。2.3数字数据的二进制表示例：利用补码计算-35-27=-62，结果用8位二进制数表示。

首先将十进制数35和27转换为二进制数，结果为(35)10=(100011)2，(27)10=(11011)2[-35-27]补=[(-35)+(-27)]补=[-35]补+[-27]补[-35]补=11011101，[-27]补=1110010111011101+1110010111000010结果中有最高位向上的进位1，符号位为1，即结果为负数。其补码为11000010，结果的原码为10111110，转换为十进制数为-62。2.3数字数据的二进制表示浮点数表示

计算机中数的浮点表示，是指由阶码和尾数两个数字表示浮点。尾数用定点小数的形式表示，尾数部分给出有效数字的位数，进而决定了浮点数的表示精度。阶码用整数表示，它决定了小数点在数据中的位置，进而决定了浮点数的表示范围。

简单举例说明采用补码表示的定点纯整数表示阶码、采用补码表示的定点纯小数表示尾数的数浮点表示方法。格式如下：整个浮点数由阶符、阶码、数符和数码组成。例如，在IBMPC系列微机中，采用4字节存储一个实型数据，其中阶码占1字节，尾数占3字节。2.3数字数据的二进制表示例：计算十进制数128.8125的浮点表示形式，并写出其浮点表示格式。2.3数字数据的二进制表示(1)计算十进制数的二进制表示形式。整数部分：逆向取余后的结果为10000000.小数部分：正向取整后的结果为1101。十进制数128.8125的二进制表示形式，即：(256.8125)10=(10000000.1101)2。(2)将二进制表示形式通过小数点的移位转换为尾数和阶码的浮点表示形式:(128.8125)10=(0.10000000110121000)2(3)因为阶码和尾数均为正数，所示可直接写出其浮点表示格式，000010000

1000000110100000000000阶符

阶码

数符

尾数补充：IEEE754标准的浮点数格式 IEEE754标准从逻辑上用三元组{S,E,M}来表示一个数V。

其32位浮点数中S是浮点数的符号位，占1bit，安排在最高位。M是尾数，放在低位部分，占23bit，小数点位置放在尾数域最左（最高）有效位的右边。E是阶码，占8bit，采用移码方法来表示正、负指数。2.3数字数据的二进制形式S（1位）E（8位）M（23位）

尾数所表示的值是1.M。由于规格化的浮点数的尾数域最左（最高）有效位总是1，因此这一位无须存储，认为其隐藏在小数点的左边。于是用23位字段可以存储24位有效数。ASCII字符集

字符编码是指对输入到计算机中的字符进行二进制编码。国际上广泛采用的字符编码是ASCII码。包括在英语语系中用到的52个字母（大、小写字母各26个）、10个数字符号、约32个数学运算符号和其他标点符号等，再加上用于打字机控制的无图形符号等，共计128个字符。 128个字符分配情况为：0~32及127（共34个）为特殊控制字符，主要用于实现换行、回车等功能；33~126（共94个）为可显示字符，其中48~57为0~9十个数字符号，65~90为26个英文大写字母，97~122为26个英文小写字母，其余的为一些标点符号、运算符号等。2.4文本数据的二进制表示Unicode字符集

ASCII字符集可以表示128个不同的字符，ASCII字符集的扩展版本可以表示256个字符，虽然足够用来表示英语，但是无法满足国际需要。

Unicode（又称统一码、万国码、单一码）是计算机科学领域里的一个业界标准，包括字符集、编码方案等。Unicode是为了解决传统的字符编码方案的局限性而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一且唯一的二进制代码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。2.4文本数据的二进制表示汉字编码

汉字属于图形符号，结构复杂，多音字和多义字比例比较大，并且汉字数量较多。汉字编码处理和西方文字有很大的区别，由于汉字数量多，编码比拼音文字困难，在键盘上难以表现，输入和处理都比较难，因此汉字的输入、处理、存储和输出都需要使用不同的编码。汉字输入码：也称机外码，主要解决如何使用西方文字标注键盘将汉字输入到计算机中的问题。主要有数字码，拼音码，字形码等。字形码（汉字库）：字形码是指文字信息的输出编码，即通常所说的汉字字形库，是使用计算机时显示或打印汉字的图像源。目前表示汉字字形常用点阵字形和矢量字库。2.4文本数据的二进制形式处理码：也称机内码、汉字ASCII码、内码，是指计算机内部存储、处理加工和传输汉字时所用的由0和1符号组成的编码。交换码：不同的具有汉字处理功能的计算机系统之间在交换汉字信息时所使用的代码标准。2.4文本数据的二进制形式十进制十六进制二进制区位码45，822DH，52H00101101B,01010010B国标码77,1144DH，72H01001101B,01110010B机内码205，242CDH，F2H11001101B,11110010B汉字“万”的编码汉字内码：一个汉字占2个字节，每个字节的最高位是“1”汉字的编码转换：汉字各种编码之间的关系2.4文本数据的二进制表示音频信息数字化2.5音频、图像、视频信息表示声音的模拟信号采样量化编码声音的数字信号（1）采样是每隔一定时间间隔对模拟波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的离散信号。（2）量化是指将每个采样点得到的表示声音强弱的模拟电压的幅度值变成离散的、有限的数值。（3）编码是指将采样和量化后的数字数据以一定的格式记录下来。图像信息：

在计算机中，存储和处理的都是数字图像信号，颜色通常用RGB(Red-Green-Blue)值表示，这其实是3个数字，说明了每种原色的相对份额。RGB值的概念引出了三维颜色空间。数字图像的红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）颜色空间。2.5音频、图像、视频信息的表示2.5音频、图像、视频信息的表示图：cameraman灰度图像和其左上角10×10大小的图像块中每个像素的像素值数字图像文件格式：

BMP格式，JPG格式，PNG格式，GIF格式等等。视频文件：视频是图像的动态变化过程。视频片段中包含许多压缩的静态图像，每个静态图像可以称为该视频的一帧图像。视频相对于数字图像来说，信息量更大。

视频流传输的重要编解码标准有H.261、H.263M-JPEG和MPEG系列标准。2.5音频、图像、视频信息的表示数值的计数方法一般采用进位计数制，因此我们介绍了进位计数制，特别是二进制、八进制、十进制和十六进制，并且介绍了各进制数之间的转换方法。数字数据的二进制表示，介绍了数的定点表示方法和浮点表示方法，并且介绍了数字的原码、反码、补码等。文本数据的二进制表示，首先介绍了常用的字符集，即ASCII字符集和Unicode字符集。以及汉字的编码。多媒体音频、图像、视频信息的表示。2.6本章小结计算机科学导论第三章计算机系统3.1计算机系统结构3.2计算机硬件系统3.3计算机软件系统3.4计算机性能指标3.5我国的超级计算机计算机系统

在计算机发展初期，美籍匈牙利科学家冯·诺依曼最先提出存储程序的设计思想，并成功将其运用到计算机的设计之中，根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机。由于对现代计算机技术的发展做出了突出贡献，冯·诺依曼被称为“现代计算机之父”。

冯·诺依曼提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念（StoredProgramConcept），这种结构是所有现代电子计算机的模板，被称为“冯·诺依曼结构”，按这一结构制造的计算机称为存储程序计算机（StoredProgramComputer），又称为通用计算机。3.1计算机系统结构1945年6月冯·诺依曼在一篇论文中第一次提出了计算机三个主要思想：计算机由五大部件组成

存储程序的设计思想程序和数据采用二进制数表示

指令和数据以同等地位存放在存储器中目前绝大多数计算机仍建立在这个思想的基础上，称之冯·诺依曼型计算机。3.1计算机系统结构3.1计算机系统结构冯·诺依曼结构计算机系统结构一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分3.1计算机系统结构

计算机硬件系统：构成计算机的所有实体部件的集合，通常这些部件由电子、机械和光电元器件等物理部件组成。

直观地看，计算机硬件是看得见、摸得着的一大堆设备，是计算机进行工作的物质基础，也是计算机软件发挥作用、施展其技能的舞台。

计算机硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。

按照规模或处理能力不同，可以分为巨型机、大型机、小型机、微型机、个人PC等。3.2计算机硬件系统3.2计算机硬件系统个人台式计算机硬件系统组成硬件

主机箱主板（扩展槽，适配器，接口，总线）中央处理器存储器（一组内存、辅助存储器）电源输入输出设备主机箱3.2计算机硬件系统主机箱内部及主板3.2计算机硬件系统主板：安装在主机内最大的PCB，将各种硬件设备通过接口或数据线连接在一起，主板上集成了主板芯片组、基本输入输出系统（BIOS）芯片、输入/输出（I/O）控制芯片、CPU插座、内存条插槽、PCI-E插槽、PCI插槽、驱动器接口、面板控制开关接口、面板指示灯接口、电源接口等。CPU-中央处理器

包括运算部件（算术逻辑单元）、控制部件（控制单元）、寄存器部件（快速存储单元）。（1）运算部件：算术逻辑单元（ALU），是计算机中执行各种算术和逻辑运算的部件。（2）控制部件：通过发送到其他子系统的信号进行各个子系统的控制操作。（3）寄存器部件:用来存放临时数据的高速独立的存储单元。3.2计算机硬件系统CPU结构框图及外观3.2计算机硬件系统CPU运算器-算术逻辑运算单元（ALU）加、减、乘、除等基本算术运算与、或、非、异或等基本逻辑运算数据的比较、移位、求补等操作控制器整个计算机的指挥中心，发出各种控制信号，指挥整个计算机系统有条不紊地工作，包括什么时间在什么条件下执行什么动作等。3.2计算机硬件系统寄存器

用来存放临时数据的快速存储单元。常见的寄存器3.2计算机硬件系统数据寄存器指令寄存器程序计数器用来存放输入数据，运算中间结果和运算结果。存放从内存中取出的指令，以便于稍后解释和执行它们。存放当前指令的地址。当前指令执行完后，程序计数器自动加1，指向下一条指令的地址。存储器

计算机系统中的记忆设备，用来存储程序和数据。存储器主要用于存储程序和数据，其能在计算机运行过程中自动、高速地完成程序和数据的存储。

主要包括主存储器（内存储器、内存）和辅助存储器（外存储器、外存）。3.2计算机硬件系统主存储器

又称内存储器，简称内存，是计算机中的主要部件。内存储器与CPU相连，主要用来存储当前正在使用或随时要使用的程序和数据，是计算机中主要的工作存储器。

在计算机运行过程中，内存储器由CPU进行直接访问。内存储器的特点是存取数据速度快，存储信息量少，价格较贵。

主存储器分为三种类型：随机存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，互补金属氧化物存储器(CMOS)。3.2计算机硬件系统辅助存储器

又称外存储器，简称外存，是存放数据的“仓库”。外存储器主要用于存储暂时不用的程序和数据，通常外存储器不与计算机内的其他部件交换数据，也不按单个数据进行存储，只与内存储器成批地进行数据交换。

与内存储器相比，外存储器的特点一是价格便宜；二是容量不像内存储器那样受到多种因素的限制，因此存储信息量大，但是存取信息的速度较慢；三是不怕断电，存储信息的时间可达数年之久。3.2计算机硬件系统辅助存储器3.2计算机硬件系统半导体存储器磁表面存储器辅助存储器光存储器辅助存储器-硬盘

利用磁记录技术在旋转的圆盘介质上进行数据存储的外存储器，是一种应用广泛的直接存取存储器。硬盘是由一张一张的盘片叠加而成的，实际上是磁盘组。表面结构：每个盘面都被划分成磁道，每个磁道又被分成为若干扇区。数据存取：属于随机存取设备，最小存储区域只能是一个扇区。硬盘的容量大于内存和软盘。硬盘的存储速度低于内存。3.2计算机硬件系统磁盘3.2计算机硬件系统硬盘3.2计算机硬件系统存储器系统层次3.2计算机硬件系统速度快慢容量大小每位价格低高输入输出设备

输入设备和输出设备统称为外部设备，简称I/O设备。输入设备是计算机与人或外部事物进行交互的部件，主要功能是向计算机输入各种原始数据和指令。3.2计算机硬件系统存储设备非存储设备输入设备输出设备磁介质存储设备光存储设备其他存储设备非存储输入输出设备3.2计算机硬件系统输入设备输出设备键盘输入设备扫描仪音频输入设备视频输入设备其他显示器打印机其他非存储输入输出设备3.2计算机硬件系统存储性输入输出设备

又称为辅助存储器。用来存放暂时不参与运行的程序和数据。CPU不能直接访问辅助存储器，需要时将信息先传送到主存。3.2计算机硬件系统半导体存储器磁表面存储器辅助存储设备光存储器总线

在计算机系统中，不同的子系统需要进行通信，如内存储器和处理器需要进行通信，处理器和I/O设备也需要进行通信。这些工作都是由总线来完成的。

总线是一条共享的通信线路，它用一套线路来连接多个子系统。总线是计算机中信息和数据传输或交换的通道。频率用于衡量总线传输速率，单位为赫兹（Hz）。根据连接的部件不同，总线可以分为系统总线、内部总线和外部总线。3.2计算机硬件系统系统总线

系统总线是指在计算机内部不同部件之间进行连接的总线，又称为内总线或板级总线，用于连接微机各功能部件，从而构成一个完整的微机系统。

系统总线上传送的信息包括数据信息、地址信息、控制信息。3.2计算机硬件系统主存数据总线地址总线控制总线数据总线

用于进行数据信息传送，既可以把CPU的数据传送到存储器或I/O设备等其他部件，也可以将其他部件的数据传送到CPU，因此数据总线是双向三态的。数据总线是由多根线组成的，每根线上每次传送1bit的数据。

通常数据总线的位数取决于字的宽度。如果计算机的字长是64位，就需要64位宽度的数据总线，以便同一时刻能够同时传送64位的数据。

这里的“数据”是广义的，可以是真正的数据，也可以是指令代码或状态信息.3.2计算机硬件系统地址总线：专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O，所以与数据总线不同，地址总线是单向三态的。地址总线的位数取决于存储空间的大小。如果存储容量为2n个字，那么地址总线需要n位。例如：一个32bit的地址总线可直接寻址的内存空间为232B=4294967296B=4GB。控制总线：传输的是控制信息，包括CPU送出的控制命令和主存/外设反馈给CPU的状态信号。负责在CPU和存储器、I/O设备间进行控制信息的传送。3.2计算机硬件系统内部总线：指在同一部件内部进行连接的总线，包括CPU芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线。外部总线：指在主机和I/O设备之间进行连接的总线。3.2计算机硬件系统

软件是用户与硬件之间的接口界面，是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。

软件不仅指程序，而是计算机中程序、有关文档及它们之间的联系所表现出来的信息的总称，是运行在硬件上的各种程序及相关资料。

软件是计算机必不可少的组成部分，计算机的每一步操作都是在软件的控制下执行的，计算机的所有功能都要通过软件来实现。不装任何软件的计算机被称为裸机，裸机仅是一堆电子器件，几乎不能任何功能。3.3计算机软件系统软件是计算机的灵魂，包含程序和文档两部分。

程序是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。程序应具有三个方面的特征：一是目的性，即要得到一个结果；二是可执行性，即编写的程序必须能在计算机中运行；三是程序是代码化的指令序列，即程序要用计算机语言编写。

文档是了解程序所需的阐述性资料，是用自然语言或形式化语言编写的用来描述程序的内容、组成、设计、功能规格、开发情况、测试结构和使用方法的文字资料和图标，如程序设计说明书、程序流程图、用户手册等。3.3计算机软件系统程序和文档是软件系统不可分割的两个组成部分。

为了开发程序，设计者需要用文档来说明程序的功能及如何设计开发等，这些信息用于指导设计者编写程序。

程序编写好后，设计者还要为程序的运行和使用提供相关的说明文档，以方便其他人员使用程序。3.3计算机软件系统软件分类：系统软件和应用软件系统软件：用于控制与协调计算机本身及其I/O设备的一类软件，它相当于构建了一个平台，在这个平台上，可以通过调动硬件资源的方式，满足平台本身及其他应用软件的工作需求。系统软件与具体应用领域无关，仅在系统一级提供服务。其他软件都要通过系统软件发挥作用，因此，系统软件是软件系统的核心。应用软件：应用软件的作用是满足用户针对不同领域、不同问题的应用需求。3.3计算机软件系统系统软件：

包括操作系统、语言处理软件、数据库管理系统和工具软件等。操作系统：是通用型计算机必备软件，是直接运行在裸机上的系统软件，为用户提供友好、方便、有效的人机操作界面。它主要用于进行软硬件资源的控制和管理，调度、监控和维护计算机系统，协调计算机系统中各个硬件之间的工作。

操作系统基本功能主要包括处理机管理、设备管理、存储管理、文件管理和作业管理。3.3计算机软件系统操作系统：

操作系统的种类很多，根据其应用领域可分为以下三种：桌面操作系统服务器操作系统嵌入式操作系统3.2计算机软件系统系统软件

语言处理软件是一种可以把用各种语言编写的源翻译成二进制代码程序的软件，如汇编程序、各种编译程序及解释程序。

数据库管理系统为组织大量数据提供动态、高效的管理手段，为信息管理应用系统的开发提供有力支持。

工具软件的作用是方便软件开发、系统维护。3.3计算机软件系统应用软件

满足用户针对不同领域、不同问题的应用需求。常见的应用软件有以下几种：办公软件多媒体处理软件统计软件网络通信软件即时通信软件游戏3.3计算机软件系统软硬件系统之间的关系

硬件是计算机完成各项任务的物质基础，具有原子特性；软件是指计算机所需的各种程序及有关资料，是计算机的灵魂。计算机的硬件和软件是计算机系统中互相依存的两大部分：硬件和软件互相依存。硬件和软件无严格界限。硬件和软件协同发展。3.3计算机软件系统计算机指令

计算机工作的工作过程是由编辑好的软件控制的，软件的运行是由一系列机器指令控制完成的。

计算机能够识别并执行的操作命令称为机器指令，这些机器指令按照一定顺序排列就组成了程序，计算机按照程序规定的流程依次执行，实现最终目标。

指令是指挥计算机执行某种基本操作的命令，是计算机完成操作的依据。指令规定了计算机执行操作的类型和操作数，指令是能被计算机识别并执行的二进制代码。3.3计算机软件系统 CPU能够执行的各种不同指令的集合称为CPU的指令集。计算机的指令集是硬件和软件之间的接口，计算机设计人员和编程人员对同一台计算机的关注点是以指令集为界的。

一条指令规定一种操作和几个操作对象，指令通常由操作码和地址码两部分组成：

操作码指明计算机执行某种操作的性质和功能，是指明计算机要执行操作的二进制代码。

地址码指明该指令源操作数的地址（一个或两个）、运算结果的地址及下一条要执行的指令的地址。3.3计算机软件系统常见指令类型：数据传送指令算术运算指令逻辑运算指令移位指令转移指令I/O指令3.3计算机软件系统指令执行过程计算机执行指令一般分为两个阶段：

第一阶段，将要执行的指令从内存储器取到CPU内。

第二阶段，对CPU取入的指令进行分析译码，判断该条指令要完成的操作，然后向各部件发出完成该操作的控制信号，完成该指令的功能。

一条指令执行完后进入下一条指令的取指操作。一般将第一阶段取指令的操作称为取指周期，将第二阶段称为执行周期。3.3计算机软件系统

计算机的运算和处理都是通过运行程序实现的，程序是由一系列指令的有序集合构成的，计算机执行程序的过程就是执行这一系列指令的过程。

CPU从内存中读出一条指令到CPU内执行，执行完后再从内存中读出下一条指令到CPU内执行。CPU不断地取指令并执行指令的过程就是程序的执行过程。

在冯·诺依曼结构计算机中，程序与数据均以二进制形式存储，计算机最基本的工作原理是根据程序编排的顺序一步一步地取出指令，自动完成指令规定的操作，CPU利用重复的机器周期来执行程序中的指令。3.3计算机软件系统一个简化的机器周期包括取指令、译码和执行等过程:

在取指令阶段，控制单元命令系统将下一条要执行的指令复制到CPU的指令寄存器中，被复制指令的地址保存在程序计数器中，复制完成后，程序计数器自动加1指向内存中的下一条指令。

译码。当指令置于指令寄存器后，由控制单元负责对该指令译码。指令译码会产生一系列计算机可以执行的二进制代码。

执行。指令译码完毕后，控制单元向CPU的某个部件发送任务命令完成指令所确定的功能。。3.3计算机软件系统计算机的启动过程3.3计算机软件系统计算机的启动过程

为了对计算机性能进行综合评价，人们概括出一些主要的计算机性能指标。且不同用途的计算机对性能的要求有所不同。运算速度

计算机的运算速度是指计算机每秒能执行的指令条数，单位为每秒百万条指令（MIPS）或每秒百万条浮点指令（MFPOPS）。运算速度都是用基本程序进行测试的。运算速度越快的计算机性能越好。3.4计算机性能指标影响处理器运算速度的主要因素：主频字长指令系统的合理性处理器核心数存储器指标存取周期存储容量数据带宽3.4计算机性能指标I/O速度外设扩展能力软件配置系统可靠性系统兼容性系统可维护性3.4计算机性能指标

计算机的性能除与机器的结构、功能等特性参数有关以外，还与输入，即该计算机的工作负荷有密切关系。

被评价的一台计算机往往对某一种工作负荷表现出较高性能，而对另一种工作负荷则可能表现出较低性能。

为了对计算机的性能进行客观的评价，需要选取具有真实代表性的工作负荷。通常采用不同层次的基准测试程序来评价计算机的性能。3.4计算机性能指标（1）实际应用程序。实际应用程序包括C语言或C++开发的各种编译程序；Photoshop图形处理软件、Premiere及AutoCAD工具软件。（2）核心程序。从实际程序中抽取少量关键循环程序段（核心程序），并以此来评估性能，但这些核心程序，只具有评价计算机的性能的价值。（3）合成测试程序。合成测试程序类似于核心程序，但这种合成测试程序是人为编制的，流行的合成测试程序有WinBench99、3DMark2001、WhatCPUIs等。3.4计算机性能指标

世界上第一台电子数字计算机诞生于1946年，而我国电子计算机的科研、生产和应用是从20世纪50年代中后期开始的。

1956年，我国制定的《1956—1967年全国科学技术发展远景规划》中就把计算机列为发展科学技术的重点之一，随后筹建了中国第一个计算技术研究所——中国科学院计算技术研究所。1958年8月1日，我国第一台数字电子计算机——103机诞生。 1965年，中国自主研制的第一块集成电路在上海诞生，仅比美国晚了5年。3.5我国的超级我国的超级计算机研制起步于20世纪60年代。大体经历了三大阶段：

第一阶段，自20世纪60年代末到20世纪70年代末，主要进行大型机的并行处理技术研究；

第二阶段，自20世纪70年代末至20世纪80年代末，主要进行向量机及并行处理系统的研制；

第三阶段，自20世纪80年代末至今，主要进行MPP系统及工作站集群系统的研制。

经过多年不懈地努力,我国的高端计算机系统研制已取得了丰硕成果，“银河”“曙光”“神威”“深腾”等一批国产高端计算机系统的出现，使我国成为继美国、日本之后，第三个具备研制高端计算机系统能力的国家。3.5我国的超级计算机 1983年12月22日，中国第一台每秒运算一亿次以上的“银河-Ⅰ号”巨型计算机（见图3.21）由国防科技大学计算机研究所在长沙研制成功，使我国成为能研制巨型机的少数几个国家之一，该成果荣获特等国防科技成果奖。3.5我国的超级计算机“银河-Ⅰ”巨型计算机 1986年年初，国防科技大学计算机系申请研制“银河-Ⅱ”10亿次巨型计算机，得到了国务院、中国共产党中央军事委员会和当时的中华人民共和国国防科学技术工业委员会的批复。

1992年1