教學(xué)第1章-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介課件

第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》1計(jì)算機(jī)與人工智能計(jì)算機(jī)行業(yè)的夢想讓計(jì)算機(jī)（Computer）能像人一樣地思考，與人自然交流，人工智能（ArtificialIntelligence）圖靈測試

計(jì)算機(jī)與人工智能計(jì)算機(jī)行業(yè)的夢想2計(jì)算機(jī)與人工智能1997年，IBM公司研制的深藍(lán)超級計(jì)算機(jī)在一場“人機(jī)大戰(zhàn)”中打敗了國際象棋大師卡斯帕羅夫被譽(yù)為“人工智能的一大勝利”深藍(lán)的主要研制者之一許峰雄博士：勝利靠的只是不知疲倦地高速運(yùn)算，并不是什么智能計(jì)算機(jī)與人工智能1997年，IBM公司研制的深藍(lán)超級計(jì)算機(jī)在3計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成了信息技術(shù)（InformationTechnology），誕生了一個(gè)新詞：IT

嵌入式系統(tǒng)是IT未來的主要發(fā)展方向之一典型的嵌入式系統(tǒng)有：機(jī)器人、手機(jī)和智能家電等

計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成了信息技術(shù)（I4計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是用來延伸人的能力的工具，需要人來駕馭我們的職責(zé)是讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)的人更容易駕馭它完成這一目標(biāo)的主要手段之一就是

“編程（Programming）”計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是用來延伸人的能力的工具，需要人來駕馭51．計(jì)算機(jī)的誕生

世界上第一臺電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)誕生于1946年。2．計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程

計(jì)算機(jī)從處理數(shù)據(jù)的方法上分成模擬式計(jì)算機(jī)和數(shù)字式計(jì)算機(jī)。模擬機(jī)是以連續(xù)變化的物理量表示所測量的數(shù)據(jù)來模擬某一變化過程，它主要用于仿真研究。數(shù)字機(jī)則以數(shù)字量表示數(shù)據(jù)。模擬機(jī)所做的工作都可由數(shù)字機(jī)來完成。1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程1．計(jì)算機(jī)的誕生1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程6

按照計(jì)算機(jī)所用的邏輯元件（電子器件）來劃分計(jì)算機(jī)的時(shí)代：⑴第一代電子計(jì)算機(jī)(1946年到1957年）：基本邏輯電路由電子管組成。⑵第二代電子計(jì)算機(jī)（1958年到1964年）：基本邏輯電路由晶體管電子元件組成。⑶第三代電子計(jì)算機(jī)（1965年到1970年）：基本邏輯電路由小規(guī)模集成電路組成。⑷第四代電子計(jì)算機(jī)（1971年到1980年）：采用中、大規(guī)模集成電路構(gòu)成邏輯電路。(5)第五代電子計(jì)算機(jī)（1981年以后）：采用超大規(guī)模集成電路構(gòu)成邏輯電路。按照計(jì)算機(jī)所用的邏輯元件（電子器件）來劃分計(jì)71．第一代計(jì)算機(jī)（1946－1957）計(jì)算機(jī)的早期研究是從20世紀(jì)30年代末開始的。當(dāng)時(shí)英國的數(shù)學(xué)家艾倫·圖靈在一篇論文中描述了通用計(jì)算機(jī)應(yīng)具有的全部功能和局限性，這種機(jī)器稱為圖靈機(jī)。1939年，美國衣阿華州大學(xué)的約翰·阿塔納索夫教授和他的研究生克利福德·貝里一起制作了一臺稱為ABC（AtanasoffBerrycomputer）的機(jī)器，它是一臺僅能求解方程式的專業(yè)電子計(jì)算機(jī)。1944年，哈佛大學(xué)德霍華德·?？喜┦亢虸BM公司的一個(gè)工程師小組合作，以100萬美元的巨資研制了一臺稱為Mark－I的計(jì)算機(jī)。它的體積很大（高8英尺，長55英尺），速度也很慢（執(zhí)行一次乘法操作需要3－5秒）。而且Mark－I僅一部分是電子式的，另一部分仍然是機(jī)械式的。1．第一代計(jì)算機(jī)（1946－1957）81946年，賓夕法尼亞大學(xué)的約翰·莫克萊博士和他的研究生普雷斯帕·?？颂匾黄鹧兄屏朔Q為ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)），它被公認(rèn)為是世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)。ENIAC是一個(gè)龐然大物，全機(jī)共使用了18000多個(gè)電子管，1500多個(gè)繼電器，占地167平方公尺。ENIAC的運(yùn)算速度達(dá)到每秒鐘5000次，這是劃時(shí)代的“高速度”。特別是采取了普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)教授馮·諾依曼“存儲程序”的建議，即把計(jì)算機(jī)程序與數(shù)據(jù)一起存儲在計(jì)算機(jī)中，從而可以方便地返回到前面地指令或反復(fù)執(zhí)行，解決了ENIAC在操作上地不便。ENIAC的誕生，開創(chuàng)了第一代電子計(jì)算機(jī)地新紀(jì)元。1953年，IBM公司生產(chǎn)了第一臺商業(yè)化的計(jì)算機(jī)IBM701。隨后，IBM公司共計(jì)生產(chǎn)了19臺這種型號的計(jì)算機(jī)，滿足了當(dāng)時(shí)的需要。

1946年，賓夕法尼亞大學(xué)的約翰·莫克萊博士和他的研究生普雷9第一代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：邏輯器件使用電子管；用穿孔卡片機(jī)作為數(shù)據(jù)和指令的輸入設(shè)備；用磁鼓或磁帶作為外存儲器；使用機(jī)器語言編程。雖然第一代計(jì)算機(jī)的體積大、速度慢、能耗高、使用不便且經(jīng)常發(fā)生故障，但是它一開始就顯示了強(qiáng)大的生命力。第一代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：邏輯器件使用電子管；用穿孔卡片機(jī)作10

2．第二代計(jì)算機(jī)（1958－1964）第二代計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：用晶體管代替了電子管；內(nèi)存儲器采用了磁心體；引入了變址寄存器和浮點(diǎn)運(yùn)算硬件；利用了I/O處理機(jī)提高了輸出能力；在軟件方面配置了子程序庫和批處理管理程序，并且推出了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高級程序設(shè)計(jì)語言及相應(yīng)的編譯程序。2．第二代計(jì)算機(jī)（1958－1964）11由于第二代計(jì)算機(jī)使用了晶體管，與第一代計(jì)算機(jī)相比，它的體積小、速度快、能耗低、可靠性高。由于高級程序設(shè)計(jì)語言的廣泛使用，將計(jì)算機(jī)從少數(shù)專業(yè)人員手中解放出來，成為廣大科技人員都能夠使用的工具，推進(jìn)了就計(jì)算機(jī)的普及與應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期典型的計(jì)算機(jī)有IBM公司生產(chǎn)的IBM7094和CDC(ControlDataCorporation，控制數(shù)據(jù)公司)生產(chǎn)的CDC1640計(jì)算機(jī)等。由于第二代計(jì)算機(jī)使用了晶體管，與第一代計(jì)算機(jī)相比，它的體積小123．第三代計(jì)算機(jī)（1965－1971）1958年，第一個(gè)集成電路（integratedcircuit，IC）問世。所謂集成電路是將大量的晶體管和電子線路組合在一塊硅晶片上，故又稱其為芯片。小規(guī)模集成電路每個(gè)芯片上的元件數(shù)為100個(gè)以下，中規(guī)模集成電路每個(gè)芯片上則可以集成100－10000個(gè)原件。1965年，DEC（DigitalEquipmentCorporation，數(shù)字設(shè)備公司）推出了第一臺商業(yè)化的使用集成電路為主要器件的小型計(jì)算機(jī)PDP－8，從而開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的新紀(jì)元。3．第三代計(jì)算機(jī)（1965－1971）13第三代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：用小規(guī)?；蛑幸?guī)模的集成電路來代替晶體管等分立元件；用半導(dǎo)體存儲器代替磁心存儲器；使用微程序設(shè)計(jì)技術(shù)簡化處理機(jī)的結(jié)構(gòu)；在軟件方面則廣泛引入多道程序、并行處理、虛擬存儲系統(tǒng)以及功能完備的操作系統(tǒng)，同時(shí)還提供了大量的面向用戶的應(yīng)用程序。典型的第三代計(jì)算機(jī)是IBM公司的IBM－360和370系列，DEC的PDP－X系列等。這些類型的計(jì)算機(jī)在應(yīng)用中曾經(jīng)發(fā)揮了重要作用。第三代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：用小規(guī)?；蛑幸?guī)模的集成電路來代替晶144．第四代計(jì)算機(jī)（1972-1980）

第四代計(jì)算機(jī)最為顯著的特征是使用了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。大規(guī)模集成電路（largescaleintegration，LSI）每個(gè)芯片上則可以集成10000個(gè)以上的元件。此外，使用了大容量的半導(dǎo)體存儲器作為內(nèi)存儲器；在體系結(jié)構(gòu)方面進(jìn)一步發(fā)展了并行處理、多機(jī)系統(tǒng)、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；在軟件方面則推出了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)以及軟件工程標(biāo)準(zhǔn)等。4．第四代計(jì)算機(jī)（1972-1980）

第四代計(jì)算機(jī)最為顯著15在第四代計(jì)算機(jī)中要算微型計(jì)算機(jī)最為引人注目了。微型計(jì)算機(jī)的誕生是超大規(guī)模集成電路應(yīng)用的直接結(jié)果。1975年，第一臺商業(yè)化的微型計(jì)算機(jī)MITSAltair問世，它使用了Inter公司的8080芯片。不過，當(dāng)時(shí)的微型計(jì)算機(jī)并未形成主流，僅僅是面向計(jì)算機(jī)業(yè)余愛好者而已。1977年蘋果計(jì)算機(jī)公司成立，并先后成功開發(fā)了“APPLE-1”和“APPLE-II”型的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使得蘋果計(jì)算機(jī)公司成為微型計(jì)算機(jī)市場的主導(dǎo)力量之一。1980年IBM公司與微軟公司合作，為個(gè)人微型計(jì)算機(jī)IBM－PC配置了專門的操作系統(tǒng)，1981年IBM－PC機(jī)問世。此后許多廠商陸續(xù)生產(chǎn)了現(xiàn)在稱之為IBM兼容機(jī)的類似產(chǎn)品。在第四代計(jì)算機(jī)中要算微型計(jì)算機(jī)最為引人注目了。微型計(jì)算機(jī)的誕16時(shí)至今日，奔騰系列微處理器應(yīng)運(yùn)而生，使得現(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)體積越來越小、性能越來越強(qiáng)、可靠性越來越高、價(jià)格越來越低、應(yīng)用范圍越來越廣。出現(xiàn)了筆記本和掌上型等超微型計(jì)算機(jī)。完善的系統(tǒng)軟件、豐富的系統(tǒng)開發(fā)工具和商品化的應(yīng)用程序的大量涌現(xiàn)，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)進(jìn)入了一個(gè)大發(fā)展階段。時(shí)至今日，奔騰系列微處理器應(yīng)運(yùn)而生，使得現(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)體積175．第五代計(jì)算機(jī)（1981至今）

第五代計(jì)算機(jī)尚在研制之中，而且進(jìn)展比較緩慢。第五代計(jì)算機(jī)的研究目標(biāo)是試圖打破計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)，使得計(jì)算機(jī)能夠具有像人那樣的思維、推理和判斷能力。也就是說，第五代計(jì)算機(jī)的主要特征是人工智能，它具有一些人類智能的屬性，例如自然語言理解能力、模式識別能力和推理判斷能力等。5．第五代計(jì)算機(jī)（1981至今）

第五代計(jì)算機(jī)尚在研制之中18計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

當(dāng)前計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢概括為四化：巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。⑴微型化芯片的集成度越來越高，計(jì)算機(jī)的元器件越來越小，而使得計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度快、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低。⑵巨型化為了滿足尖端科學(xué)技術(shù)、軍事、氣象等領(lǐng)域的需要，計(jì)算機(jī)也必須向超高速、大容量、強(qiáng)功能的巨型化發(fā)展。巨型機(jī)的發(fā)展集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平。計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢19⑶網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)資源共享。資源包括了硬件資源，如存儲介質(zhì)、打印設(shè)備等，還包含軟件資源和數(shù)據(jù)資源，如系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和各種數(shù)據(jù)庫等。⑷智能化智能化是未來計(jì)算機(jī)發(fā)展的總趨勢。這種計(jì)算機(jī)除了具備現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的功能之外，還要具有在某種程度上模仿人的推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)等思維功能，并具有聲音識別、圖像識別能力。⑶網(wǎng)絡(luò)化201.巨型機(jī)：運(yùn)算速度快，每秒可達(dá)1億次以上。2.大中型機(jī)：運(yùn)算速度在100萬～幾千萬次/秒，3.小型機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)模較小、操作簡單。4.微型機(jī)：體積小、價(jià)格低、功能全、操作方便。5.工作站：易于聯(lián)網(wǎng)、有大量內(nèi)存、配置大屏幕顯示器和較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能。6.服務(wù)器：提供服務(wù)的共享設(shè)備。7.網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的終端設(shè)備。計(jì)算機(jī)的分類1.巨型機(jī)：運(yùn)算速度快，每秒可達(dá)1億次以上。計(jì)算機(jī)的分類21（1）巨型計(jì)算機(jī)

指其運(yùn)算速度每秒超過1億次的超大型的計(jì)算機(jī)，該類計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算及軍事等專門的領(lǐng)域。例如，由我國研制的“銀河”,“曙光”和“神州”系列計(jì)算機(jī)就屬于這種類型。（1）巨型計(jì)算機(jī)22（2）大中型計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)也具有較高的運(yùn)算速度，每秒鐘可以執(zhí)行幾千萬條指令，并具有較大的存儲容量以及較好的通用性，但價(jià)格較貴，通常被用來作為銀行、鐵路、石油等大型應(yīng)用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)來使用。（2）大中型計(jì)算機(jī)23（3）小型計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和存儲容量略低于大中型計(jì)算機(jī)，但與終端和各種外部設(shè)備連接比較容易，適合于作為聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)，或者工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制。（3）小型計(jì)算機(jī)24

（4）微型計(jì)算機(jī)

微型計(jì)算機(jī)使用大規(guī)模集成電路芯片制作微處理器、存儲器和接口，并配置相應(yīng)的軟件，從而構(gòu)成完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的問世在計(jì)算機(jī)的普及與應(yīng)用中發(fā)揮了重大的推動作用。

如果把這種微型計(jì)算機(jī)制作在一塊印刷線路板上，則稱其為單板機(jī)。如果在一塊芯片中包含有微處理器、存儲器和接口等微型計(jì)算機(jī)的最基本的配置，則這種芯片稱為單片機(jī)。（4）微型計(jì)算機(jī)25（5）工作站

由高性能的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出設(shè)備以及專門軟件組成,適合于某些特殊用途。

例如，圖形工作站包括高性能的主機(jī)、掃描儀、繪圖儀、數(shù)字化儀、高精度的屏幕顯示器、其他通用的輸入輸出設(shè)備以及圖形處理軟件，它具有很強(qiáng)的對圖形進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲的能力，在工程設(shè)計(jì)和多媒體信息處理中有廣泛的應(yīng)用。（5）工作站26（6）服務(wù)器

一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多個(gè)用戶提供服務(wù)的共享設(shè)備?？煞譃槲募?wù)器、通信服務(wù)器、打印服務(wù)器等。（7）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)

它是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用的終端設(shè)備，其特點(diǎn)是內(nèi)存容量大、顯示器的性能高、通信功能強(qiáng)，但本機(jī)中不一定配置外存，所需要的程序和數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器中。（6）服務(wù)器27

計(jì)算機(jī)是一種能快速、高效地對各種信息進(jìn)行存儲和處理的電子設(shè)備。具有以下幾個(gè)特征：⑴運(yùn)算速度快⑵精確度高，可靠性好⑶具有記憶能力和邏輯運(yùn)算能力⑷能自動執(zhí)行命令⑸高性能的實(shí)時(shí)通信和交流能力⑹信息表達(dá)形式的直觀性和使用的方便性計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)是一種能快速、高效地對各種信息進(jìn)行存儲28第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》291．科學(xué)計(jì)算2．?dāng)?shù)據(jù)處理3．實(shí)時(shí)控制4．人工智能5．計(jì)算機(jī)輔助工程1.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域6．娛樂與文化教育7．產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(jì)8．計(jì)算機(jī)通信9．電子商務(wù)1．科學(xué)計(jì)算1.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域6．娛樂與文化教育30

1．科學(xué)計(jì)算

所謂科學(xué)計(jì)算是指使用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)問題的計(jì)算，又稱為數(shù)值計(jì)算。在科學(xué)研究和工程技術(shù)中通常要將實(shí)際問題歸結(jié)為某一數(shù)學(xué)模型，這些數(shù)學(xué)模型內(nèi)容復(fù)雜、計(jì)算量大、要求的精度高，只有以計(jì)算機(jī)為工具來計(jì)算才能快速地取得滿意地結(jié)果。諸如天氣預(yù)報(bào)、宇宙飛船和火箭的發(fā)射與控制、人造衛(wèi)星的研制、原子能的利用、生命科學(xué)、材料科學(xué)、海洋工程等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究成果無一不是在計(jì)算機(jī)地幫助下才取得的。

1．科學(xué)計(jì)算

所謂科學(xué)計(jì)算是指使用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工31

2．?dāng)?shù)據(jù)處理

所謂數(shù)據(jù)處理即使計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類、加工、整理、合并、統(tǒng)計(jì)、制表、檢索以及存儲等，是計(jì)算機(jī)又一重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在當(dāng)今信息化的社會中，每時(shí)每刻都在生成大量的信息，只有利用計(jì)算機(jī)才能管理和充分利用浩如煙海的信息。例如,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)的管理信息系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)等,可大大提高企業(yè)或政府部門的現(xiàn)代化管理水平。

2．?dāng)?shù)據(jù)處理

所謂數(shù)據(jù)處理即使計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類、323．實(shí)時(shí)控制

所謂實(shí)時(shí)控制是指及時(shí)地采集檢測數(shù)據(jù)、使用計(jì)算機(jī)快速地進(jìn)行處理并自動地控制被控對象的動作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。此外，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制中還具有故障檢測、報(bào)警和診斷等功能。在鋼鐵、石油、化工、制造業(yè)等工業(yè)企業(yè)都需要進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。3．實(shí)時(shí)控制

所謂實(shí)時(shí)控制是指及時(shí)地采集檢測數(shù)據(jù)、使用計(jì)算機(jī)334．人工智能所謂人工智能是由計(jì)算機(jī)來模擬或部分模擬人類的智能。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序雖然具有邏輯判斷的能力，但它只能執(zhí)行人預(yù)先設(shè)計(jì)好的動作，而不能像人類那樣進(jìn)行思維。例如專家系統(tǒng)屬于人工智能的應(yīng)用范疇，但現(xiàn)在的專家系統(tǒng)還遠(yuǎn)不能具備像人類那樣的分析問題、解決問題的能力。計(jì)算機(jī)應(yīng)用于人工智能研究的主要領(lǐng)域包括：自然語言理解、專家系統(tǒng)、機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)、定理自動證明等。4．人工智能345．計(jì)算機(jī)輔助工程

計(jì)算機(jī)輔助工程包括

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computer－aideddesign，CAD）計(jì)算機(jī)輔助制造（computer－aidedmanufacturing，CAM）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（computer－integratedmanufacturingsystem，CIMS）5．計(jì)算機(jī)輔助工程

計(jì)算機(jī)輔助工程包括

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（co35計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理以及繪圖等功能與人的經(jīng)驗(yàn)和判斷能力相結(jié)合，共同完成各種產(chǎn)品或者工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的自動化或半自動化。計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）使用計(jì)算機(jī)輔助人們完成工業(yè)產(chǎn)品的制造任務(wù)。從對設(shè)計(jì)文檔、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備等的管理，到對加工與生產(chǎn)裝置的控制和操作，都可以在計(jì)算機(jī)的輔助下完成。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）將計(jì)算機(jī)技術(shù)集成到制造工廠的整個(gè)制造全過程中，使企業(yè)內(nèi)的信息流、物流、資金流和人員活動形成了一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體。CIMS的對象是制造業(yè)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理366．娛樂與文化教育

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、動畫技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)能夠以圖像與聲音的集成形式向人們提供最新的娛樂和游戲的方式。在計(jì)算機(jī)上可以觀看影視節(jié)目，播放歌曲和音樂等。許多影視節(jié)目、歌曲、和音樂也可以從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上下載，供人們欣賞。6．娛樂與文化教育

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、動畫技術(shù)以及37計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——教育計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——教育38計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——電子郵件計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——電子郵件39計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——搜索引擎計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——搜索引擎40計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上購物計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上購物41計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上購票計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上購票42計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上書店計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上書店43計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上書店計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上書店44計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上聊天計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上聊天45計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——游戲計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——游戲46第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》471．?dāng)?shù)制定義用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)目的方法稱為數(shù)制。數(shù)制有進(jìn)位計(jì)數(shù)制與非進(jìn)位計(jì)數(shù)制之分，目前一般使用進(jìn)位計(jì)數(shù)制。計(jì)算機(jī)中常使用二進(jìn)制、十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等。1.3數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法2．十進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。1．?dāng)?shù)制定義1.3數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法2．十進(jìn)制數(shù)483．二進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1共2個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二。4．八進(jìn)制數(shù)

八進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7共8個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八。3．二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1共2個(gè)，進(jìn)49

十六進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16個(gè)，其中數(shù)碼A、B、C、D、E、F分別代表十進(jìn)制數(shù)中的10、11、12、13、14、15，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。

5．十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、50數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)的表示51二進(jìn)制數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)52將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，其整數(shù)部分和小數(shù)部分分別用“除R取余法”和“乘R取整法”轉(zhuǎn)換，然后將結(jié)果加小數(shù)點(diǎn)三部分合在一起（R為某進(jìn)制的基數(shù)）。轉(zhuǎn)換規(guī)則如下：·

整數(shù)部分：用除R取余法轉(zhuǎn)換。將十進(jìn)制的整數(shù)部分除以R，得到一個(gè)商數(shù)和余數(shù)；再將這個(gè)商數(shù)除以R，又得到一個(gè)商數(shù)和余數(shù)；反復(fù)執(zhí)行這個(gè)過程，直到商為0為止。將每次所得的余數(shù)從后往前讀（先得的余數(shù)為低位，后得的余數(shù)為高位）即為等值的二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制數(shù)換算成二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)數(shù)制換算將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制53十進(jìn)制數(shù)->二進(jìn)制數(shù)(0,1)(方法:除2取余)舉例:(23)10=(10111)2二進(jìn)制數(shù)->十進(jìn)制數(shù)舉例:(10111)2=(1*24+0*23+1*22+1*21+1*20)10

=(23)10二進(jìn)制數(shù)->八進(jìn)制數(shù)(0,1,2,3,4,5,6,7)舉例:(1101010111)2=(1,101,010,111)2

=(1527)8

=(1*83+5*82+2*81+7*80)10=(855)10十進(jìn)制數(shù)->二進(jìn)制數(shù)(0,1)(方法:除2取余)54二進(jìn)制數(shù)->十六進(jìn)制數(shù)(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f)舉例:(1111010111)2=(11,1101,0111)2

=(3d7)16

=(3*162+13*161+7*160)16=(983)10八進(jìn)制數(shù)->二進(jìn)制數(shù)舉例: (1527)8=(001,101,010,111)2十六進(jìn)制數(shù)->二進(jìn)制數(shù)舉例: (3d7)16=(0011,1101,0111)2

開始->程序->附件->計(jì)算器->查看(科學(xué)型)二進(jìn)制數(shù)->十六進(jìn)制數(shù)(0,1,2,3,4,5,6,7,8,55

小數(shù)部分：用乘R取整法轉(zhuǎn)換。將小數(shù)部分乘以R，記下乘積的整數(shù)部分，再用余下的純小數(shù)部分乘以R，記下乘積的整數(shù)部分；不斷重復(fù)此過程，直至乘積小數(shù)部分為0或已滿足要求的精度為止。將所得各乘積的整數(shù)部分順序排列（先得的整數(shù)為高位，后得的整數(shù)為低位）即可。

小數(shù)部分：用乘R取整法轉(zhuǎn)換。將小數(shù)部分乘以R，記下乘積的整56例

：將（35.6875）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。①

用除2取余法將整數(shù)部分(35)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)：235…………余數(shù)為1低位217…………余數(shù)為128…………余數(shù)為024…………余數(shù)為022…………余數(shù)為021…………余數(shù)為1高位0故：(35)10=(100011)2

驗(yàn)證：1×25+0×24+0×23+0×22+1×21+1×20=32+2+1=35例

：將（35.6875）10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。57②

用乘2取整法將小數(shù)部分(0.6875)10轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式：0.6875×21.3750……整數(shù)部分為1高位0.3750×20.7500……整數(shù)部分為00.7500×21.5000……整數(shù)部分為10.5000×21.0000……整數(shù)部分為1低位即：(0.6875)10=(0.1011)2

②

用乘2取整法將小數(shù)部分(0.6875)10轉(zhuǎn)換為58③整數(shù)部分與小數(shù)部分合并，可得：(35.6875)10=(100011.1011)2注意：在上例中，將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制小數(shù)的過程中，乘積小數(shù)部分變成“0”，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束。實(shí)際上將十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制小數(shù)過程中小數(shù)部分可能始終不為零，因此只能限定取若干位為止。將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的規(guī)則和方法與之相同，只是R（基數(shù)）的取值不同。③整數(shù)部分與小數(shù)部分合并，可得：(35.6875)10=59二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換

因?yàn)?3=8，24=16，所以，一位十六進(jìn)制數(shù)可由四位二進(jìn)制數(shù)來表示一位八進(jìn)制數(shù)可由三位二進(jìn)制數(shù)來表示。作反向轉(zhuǎn)換：三位二進(jìn)制數(shù)可用一位八進(jìn)制數(shù)表示四位二進(jìn)制數(shù)可用一位十六進(jìn)制數(shù)來表示二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換因?yàn)?3=8，24=160轉(zhuǎn)換原則：以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向前、后每三（或四）位一組，不足三（或四）位時(shí)以“0”補(bǔ)足，并將每組二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的八（或十六）進(jìn)制數(shù)即可。例：將二進(jìn)制數(shù)11010111100.11011轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。(11010111100.11011)2=(011010

111100.110110)2=(3274.66)8(11010111100.11011)2=(0110

10111100.11011000)2=(6BC.D8)16轉(zhuǎn)換原則：以小數(shù)點(diǎn)為中心，分別向前、后每三（或四）位一組，不61八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

轉(zhuǎn)換原則：將每位八進(jìn)制（或十六進(jìn)制）數(shù)碼用相應(yīng)的三位（或四位）二進(jìn)制數(shù)來代替，再去掉整數(shù)首部的零和小數(shù)尾部的零即可。例：將八進(jìn)制數(shù)214.74和十六進(jìn)制數(shù)1C2.A4轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。(214.74)8=(010

001

100.111

100)2=(10001100.1111)2(1C2.A4)16=(0001

1100

0010.1010

0100)2=

(111000010.101001)2八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換原則：將每位八進(jìn)制（或621.4數(shù)據(jù)編碼規(guī)定用什么樣的二進(jìn)制碼來表示字母、數(shù)字以及專門符號。有兩種字符編碼方式：ASCII碼和BCD碼。1．BCD碼

BCD碼：二～十進(jìn)制編碼采用若干位二進(jìn)制數(shù)碼表示一位十進(jìn)制數(shù)的編碼方案。BCD碼的編碼方案很多，8421碼是最常用的一種。1.4數(shù)據(jù)編碼規(guī)定用什么樣的二進(jìn)制碼來63第1章_計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介課件642．ASCII碼 目前，國際上使用的字母、數(shù)字和符號的信息編碼系統(tǒng)是采用美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），簡稱為ASCII碼。它有7位碼版本和8位碼版本兩種。2．ASCII碼65第1章_計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介課件66字符的表示:字符的表示:67本章小結(jié)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的分類及特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式本章小結(jié)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展68第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》69計(jì)算機(jī)與人工智能計(jì)算機(jī)行業(yè)的夢想讓計(jì)算機(jī)（Computer）能像人一樣地思考，與人自然交流，人工智能（ArtificialIntelligence）圖靈測試

計(jì)算機(jī)與人工智能計(jì)算機(jī)行業(yè)的夢想70計(jì)算機(jī)與人工智能1997年，IBM公司研制的深藍(lán)超級計(jì)算機(jī)在一場“人機(jī)大戰(zhàn)”中打敗了國際象棋大師卡斯帕羅夫被譽(yù)為“人工智能的一大勝利”深藍(lán)的主要研制者之一許峰雄博士：勝利靠的只是不知疲倦地高速運(yùn)算，并不是什么智能計(jì)算機(jī)與人工智能1997年，IBM公司研制的深藍(lán)超級計(jì)算機(jī)在71計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成了信息技術(shù)（InformationTechnology），誕生了一個(gè)新詞：IT

嵌入式系統(tǒng)是IT未來的主要發(fā)展方向之一典型的嵌入式系統(tǒng)有：機(jī)器人、手機(jī)和智能家電等

計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合，構(gòu)成了信息技術(shù)（I72計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是用來延伸人的能力的工具，需要人來駕馭我們的職責(zé)是讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)的人更容易駕馭它完成這一目標(biāo)的主要手段之一就是

“編程（Programming）”計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是用來延伸人的能力的工具，需要人來駕馭731．計(jì)算機(jī)的誕生

世界上第一臺電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)誕生于1946年。2．計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程

計(jì)算機(jī)從處理數(shù)據(jù)的方法上分成模擬式計(jì)算機(jī)和數(shù)字式計(jì)算機(jī)。模擬機(jī)是以連續(xù)變化的物理量表示所測量的數(shù)據(jù)來模擬某一變化過程，它主要用于仿真研究。數(shù)字機(jī)則以數(shù)字量表示數(shù)據(jù)。模擬機(jī)所做的工作都可由數(shù)字機(jī)來完成。1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程1．計(jì)算機(jī)的誕生1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程74

按照計(jì)算機(jī)所用的邏輯元件（電子器件）來劃分計(jì)算機(jī)的時(shí)代：⑴第一代電子計(jì)算機(jī)(1946年到1957年）：基本邏輯電路由電子管組成。⑵第二代電子計(jì)算機(jī)（1958年到1964年）：基本邏輯電路由晶體管電子元件組成。⑶第三代電子計(jì)算機(jī)（1965年到1970年）：基本邏輯電路由小規(guī)模集成電路組成。⑷第四代電子計(jì)算機(jī)（1971年到1980年）：采用中、大規(guī)模集成電路構(gòu)成邏輯電路。(5)第五代電子計(jì)算機(jī)（1981年以后）：采用超大規(guī)模集成電路構(gòu)成邏輯電路。按照計(jì)算機(jī)所用的邏輯元件（電子器件）來劃分計(jì)751．第一代計(jì)算機(jī)（1946－1957）計(jì)算機(jī)的早期研究是從20世紀(jì)30年代末開始的。當(dāng)時(shí)英國的數(shù)學(xué)家艾倫·圖靈在一篇論文中描述了通用計(jì)算機(jī)應(yīng)具有的全部功能和局限性，這種機(jī)器稱為圖靈機(jī)。1939年，美國衣阿華州大學(xué)的約翰·阿塔納索夫教授和他的研究生克利福德·貝里一起制作了一臺稱為ABC（AtanasoffBerrycomputer）的機(jī)器，它是一臺僅能求解方程式的專業(yè)電子計(jì)算機(jī)。1944年，哈佛大學(xué)德霍華德·?？喜┦亢虸BM公司的一個(gè)工程師小組合作，以100萬美元的巨資研制了一臺稱為Mark－I的計(jì)算機(jī)。它的體積很大（高8英尺，長55英尺），速度也很慢（執(zhí)行一次乘法操作需要3－5秒）。而且Mark－I僅一部分是電子式的，另一部分仍然是機(jī)械式的。1．第一代計(jì)算機(jī)（1946－1957）761946年，賓夕法尼亞大學(xué)的約翰·莫克萊博士和他的研究生普雷斯帕·?？颂匾黄鹧兄屏朔Q為ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)），它被公認(rèn)為是世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)。ENIAC是一個(gè)龐然大物，全機(jī)共使用了18000多個(gè)電子管，1500多個(gè)繼電器，占地167平方公尺。ENIAC的運(yùn)算速度達(dá)到每秒鐘5000次，這是劃時(shí)代的“高速度”。特別是采取了普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)教授馮·諾依曼“存儲程序”的建議，即把計(jì)算機(jī)程序與數(shù)據(jù)一起存儲在計(jì)算機(jī)中，從而可以方便地返回到前面地指令或反復(fù)執(zhí)行，解決了ENIAC在操作上地不便。ENIAC的誕生，開創(chuàng)了第一代電子計(jì)算機(jī)地新紀(jì)元。1953年，IBM公司生產(chǎn)了第一臺商業(yè)化的計(jì)算機(jī)IBM701。隨后，IBM公司共計(jì)生產(chǎn)了19臺這種型號的計(jì)算機(jī)，滿足了當(dāng)時(shí)的需要。

1946年，賓夕法尼亞大學(xué)的約翰·莫克萊博士和他的研究生普雷77第一代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：邏輯器件使用電子管；用穿孔卡片機(jī)作為數(shù)據(jù)和指令的輸入設(shè)備；用磁鼓或磁帶作為外存儲器；使用機(jī)器語言編程。雖然第一代計(jì)算機(jī)的體積大、速度慢、能耗高、使用不便且經(jīng)常發(fā)生故障，但是它一開始就顯示了強(qiáng)大的生命力。第一代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：邏輯器件使用電子管；用穿孔卡片機(jī)作78

2．第二代計(jì)算機(jī)（1958－1964）第二代計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：用晶體管代替了電子管；內(nèi)存儲器采用了磁心體；引入了變址寄存器和浮點(diǎn)運(yùn)算硬件；利用了I/O處理機(jī)提高了輸出能力；在軟件方面配置了子程序庫和批處理管理程序，并且推出了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高級程序設(shè)計(jì)語言及相應(yīng)的編譯程序。2．第二代計(jì)算機(jī)（1958－1964）79由于第二代計(jì)算機(jī)使用了晶體管，與第一代計(jì)算機(jī)相比，它的體積小、速度快、能耗低、可靠性高。由于高級程序設(shè)計(jì)語言的廣泛使用，將計(jì)算機(jī)從少數(shù)專業(yè)人員手中解放出來，成為廣大科技人員都能夠使用的工具，推進(jìn)了就計(jì)算機(jī)的普及與應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期典型的計(jì)算機(jī)有IBM公司生產(chǎn)的IBM7094和CDC(ControlDataCorporation，控制數(shù)據(jù)公司)生產(chǎn)的CDC1640計(jì)算機(jī)等。由于第二代計(jì)算機(jī)使用了晶體管，與第一代計(jì)算機(jī)相比，它的體積小803．第三代計(jì)算機(jī)（1965－1971）1958年，第一個(gè)集成電路（integratedcircuit，IC）問世。所謂集成電路是將大量的晶體管和電子線路組合在一塊硅晶片上，故又稱其為芯片。小規(guī)模集成電路每個(gè)芯片上的元件數(shù)為100個(gè)以下，中規(guī)模集成電路每個(gè)芯片上則可以集成100－10000個(gè)原件。1965年，DEC（DigitalEquipmentCorporation，數(shù)字設(shè)備公司）推出了第一臺商業(yè)化的使用集成電路為主要器件的小型計(jì)算機(jī)PDP－8，從而開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的新紀(jì)元。3．第三代計(jì)算機(jī)（1965－1971）81第三代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：用小規(guī)模或中規(guī)模的集成電路來代替晶體管等分立元件；用半導(dǎo)體存儲器代替磁心存儲器；使用微程序設(shè)計(jì)技術(shù)簡化處理機(jī)的結(jié)構(gòu)；在軟件方面則廣泛引入多道程序、并行處理、虛擬存儲系統(tǒng)以及功能完備的操作系統(tǒng)，同時(shí)還提供了大量的面向用戶的應(yīng)用程序。典型的第三代計(jì)算機(jī)是IBM公司的IBM－360和370系列，DEC的PDP－X系列等。這些類型的計(jì)算機(jī)在應(yīng)用中曾經(jīng)發(fā)揮了重要作用。第三代計(jì)算機(jī)的共同特點(diǎn)是：用小規(guī)?；蛑幸?guī)模的集成電路來代替晶824．第四代計(jì)算機(jī)（1972-1980）

第四代計(jì)算機(jī)最為顯著的特征是使用了大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。大規(guī)模集成電路（largescaleintegration，LSI）每個(gè)芯片上則可以集成10000個(gè)以上的元件。此外，使用了大容量的半導(dǎo)體存儲器作為內(nèi)存儲器；在體系結(jié)構(gòu)方面進(jìn)一步發(fā)展了并行處理、多機(jī)系統(tǒng)、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；在軟件方面則推出了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)以及軟件工程標(biāo)準(zhǔn)等。4．第四代計(jì)算機(jī)（1972-1980）

第四代計(jì)算機(jī)最為顯著83在第四代計(jì)算機(jī)中要算微型計(jì)算機(jī)最為引人注目了。微型計(jì)算機(jī)的誕生是超大規(guī)模集成電路應(yīng)用的直接結(jié)果。1975年，第一臺商業(yè)化的微型計(jì)算機(jī)MITSAltair問世，它使用了Inter公司的8080芯片。不過，當(dāng)時(shí)的微型計(jì)算機(jī)并未形成主流，僅僅是面向計(jì)算機(jī)業(yè)余愛好者而已。1977年蘋果計(jì)算機(jī)公司成立，并先后成功開發(fā)了“APPLE-1”和“APPLE-II”型的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使得蘋果計(jì)算機(jī)公司成為微型計(jì)算機(jī)市場的主導(dǎo)力量之一。1980年IBM公司與微軟公司合作，為個(gè)人微型計(jì)算機(jī)IBM－PC配置了專門的操作系統(tǒng)，1981年IBM－PC機(jī)問世。此后許多廠商陸續(xù)生產(chǎn)了現(xiàn)在稱之為IBM兼容機(jī)的類似產(chǎn)品。在第四代計(jì)算機(jī)中要算微型計(jì)算機(jī)最為引人注目了。微型計(jì)算機(jī)的誕84時(shí)至今日，奔騰系列微處理器應(yīng)運(yùn)而生，使得現(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)體積越來越小、性能越來越強(qiáng)、可靠性越來越高、價(jià)格越來越低、應(yīng)用范圍越來越廣。出現(xiàn)了筆記本和掌上型等超微型計(jì)算機(jī)。完善的系統(tǒng)軟件、豐富的系統(tǒng)開發(fā)工具和商品化的應(yīng)用程序的大量涌現(xiàn)，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)進(jìn)入了一個(gè)大發(fā)展階段。時(shí)至今日，奔騰系列微處理器應(yīng)運(yùn)而生，使得現(xiàn)在的微型計(jì)算機(jī)體積855．第五代計(jì)算機(jī)（1981至今）

第五代計(jì)算機(jī)尚在研制之中，而且進(jìn)展比較緩慢。第五代計(jì)算機(jī)的研究目標(biāo)是試圖打破計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)，使得計(jì)算機(jī)能夠具有像人那樣的思維、推理和判斷能力。也就是說，第五代計(jì)算機(jī)的主要特征是人工智能，它具有一些人類智能的屬性，例如自然語言理解能力、模式識別能力和推理判斷能力等。5．第五代計(jì)算機(jī)（1981至今）

第五代計(jì)算機(jī)尚在研制之中86計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢

當(dāng)前計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢概括為四化：巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。⑴微型化芯片的集成度越來越高，計(jì)算機(jī)的元器件越來越小，而使得計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度快、功能強(qiáng)、體積小、價(jià)格低。⑵巨型化為了滿足尖端科學(xué)技術(shù)、軍事、氣象等領(lǐng)域的需要，計(jì)算機(jī)也必須向超高速、大容量、強(qiáng)功能的巨型化發(fā)展。巨型機(jī)的發(fā)展集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平。計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢87⑶網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)資源共享。資源包括了硬件資源，如存儲介質(zhì)、打印設(shè)備等，還包含軟件資源和數(shù)據(jù)資源，如系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件和各種數(shù)據(jù)庫等。⑷智能化智能化是未來計(jì)算機(jī)發(fā)展的總趨勢。這種計(jì)算機(jī)除了具備現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的功能之外，還要具有在某種程度上模仿人的推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)等思維功能，并具有聲音識別、圖像識別能力。⑶網(wǎng)絡(luò)化881.巨型機(jī)：運(yùn)算速度快，每秒可達(dá)1億次以上。2.大中型機(jī)：運(yùn)算速度在100萬～幾千萬次/秒，3.小型機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)模較小、操作簡單。4.微型機(jī)：體積小、價(jià)格低、功能全、操作方便。5.工作站：易于聯(lián)網(wǎng)、有大量內(nèi)存、配置大屏幕顯示器和較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能。6.服務(wù)器：提供服務(wù)的共享設(shè)備。7.網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的終端設(shè)備。計(jì)算機(jī)的分類1.巨型機(jī)：運(yùn)算速度快，每秒可達(dá)1億次以上。計(jì)算機(jī)的分類89（1）巨型計(jì)算機(jī)

指其運(yùn)算速度每秒超過1億次的超大型的計(jì)算機(jī)，該類計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算及軍事等專門的領(lǐng)域。例如，由我國研制的“銀河”,“曙光”和“神州”系列計(jì)算機(jī)就屬于這種類型。（1）巨型計(jì)算機(jī)90（2）大中型計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)也具有較高的運(yùn)算速度，每秒鐘可以執(zhí)行幾千萬條指令，并具有較大的存儲容量以及較好的通用性，但價(jià)格較貴，通常被用來作為銀行、鐵路、石油等大型應(yīng)用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)來使用。（2）大中型計(jì)算機(jī)91（3）小型計(jì)算機(jī)

該類計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和存儲容量略低于大中型計(jì)算機(jī)，但與終端和各種外部設(shè)備連接比較容易，適合于作為聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)，或者工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制。（3）小型計(jì)算機(jī)92

（4）微型計(jì)算機(jī)

微型計(jì)算機(jī)使用大規(guī)模集成電路芯片制作微處理器、存儲器和接口，并配置相應(yīng)的軟件，從而構(gòu)成完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它的問世在計(jì)算機(jī)的普及與應(yīng)用中發(fā)揮了重大的推動作用。

如果把這種微型計(jì)算機(jī)制作在一塊印刷線路板上，則稱其為單板機(jī)。如果在一塊芯片中包含有微處理器、存儲器和接口等微型計(jì)算機(jī)的最基本的配置，則這種芯片稱為單片機(jī)。（4）微型計(jì)算機(jī)93（5）工作站

由高性能的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出設(shè)備以及專門軟件組成,適合于某些特殊用途。

例如，圖形工作站包括高性能的主機(jī)、掃描儀、繪圖儀、數(shù)字化儀、高精度的屏幕顯示器、其他通用的輸入輸出設(shè)備以及圖形處理軟件，它具有很強(qiáng)的對圖形進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲的能力，在工程設(shè)計(jì)和多媒體信息處理中有廣泛的應(yīng)用。（5）工作站94（6）服務(wù)器

一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多個(gè)用戶提供服務(wù)的共享設(shè)備?？煞譃槲募?wù)器、通信服務(wù)器、打印服務(wù)器等。（7）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)

它是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用的終端設(shè)備，其特點(diǎn)是內(nèi)存容量大、顯示器的性能高、通信功能強(qiáng)，但本機(jī)中不一定配置外存，所需要的程序和數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器中。（6）服務(wù)器95

計(jì)算機(jī)是一種能快速、高效地對各種信息進(jìn)行存儲和處理的電子設(shè)備。具有以下幾個(gè)特征：⑴運(yùn)算速度快⑵精確度高，可靠性好⑶具有記憶能力和邏輯運(yùn)算能力⑷能自動執(zhí)行命令⑸高性能的實(shí)時(shí)通信和交流能力⑹信息表達(dá)形式的直觀性和使用的方便性計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)是一種能快速、高效地對各種信息進(jìn)行存儲96第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》971．科學(xué)計(jì)算2．?dāng)?shù)據(jù)處理3．實(shí)時(shí)控制4．人工智能5．計(jì)算機(jī)輔助工程1.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域6．娛樂與文化教育7．產(chǎn)品藝術(shù)造型設(shè)計(jì)8．計(jì)算機(jī)通信9．電子商務(wù)1．科學(xué)計(jì)算1.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域6．娛樂與文化教育98

1．科學(xué)計(jì)算

所謂科學(xué)計(jì)算是指使用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中所遇到的數(shù)學(xué)問題的計(jì)算，又稱為數(shù)值計(jì)算。在科學(xué)研究和工程技術(shù)中通常要將實(shí)際問題歸結(jié)為某一數(shù)學(xué)模型，這些數(shù)學(xué)模型內(nèi)容復(fù)雜、計(jì)算量大、要求的精度高，只有以計(jì)算機(jī)為工具來計(jì)算才能快速地取得滿意地結(jié)果。諸如天氣預(yù)報(bào)、宇宙飛船和火箭的發(fā)射與控制、人造衛(wèi)星的研制、原子能的利用、生命科學(xué)、材料科學(xué)、海洋工程等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究成果無一不是在計(jì)算機(jī)地幫助下才取得的。

1．科學(xué)計(jì)算

所謂科學(xué)計(jì)算是指使用計(jì)算機(jī)來完成科學(xué)研究和工99

2．?dāng)?shù)據(jù)處理

所謂數(shù)據(jù)處理即使計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類、加工、整理、合并、統(tǒng)計(jì)、制表、檢索以及存儲等，是計(jì)算機(jī)又一重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在當(dāng)今信息化的社會中，每時(shí)每刻都在生成大量的信息，只有利用計(jì)算機(jī)才能管理和充分利用浩如煙海的信息。例如,利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)的管理信息系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)等,可大大提高企業(yè)或政府部門的現(xiàn)代化管理水平。

2．?dāng)?shù)據(jù)處理

所謂數(shù)據(jù)處理即使計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、分類、1003．實(shí)時(shí)控制

所謂實(shí)時(shí)控制是指及時(shí)地采集檢測數(shù)據(jù)、使用計(jì)算機(jī)快速地進(jìn)行處理并自動地控制被控對象的動作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。此外，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制中還具有故障檢測、報(bào)警和診斷等功能。在鋼鐵、石油、化工、制造業(yè)等工業(yè)企業(yè)都需要進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。3．實(shí)時(shí)控制

所謂實(shí)時(shí)控制是指及時(shí)地采集檢測數(shù)據(jù)、使用計(jì)算機(jī)1014．人工智能所謂人工智能是由計(jì)算機(jī)來模擬或部分模擬人類的智能。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序雖然具有邏輯判斷的能力，但它只能執(zhí)行人預(yù)先設(shè)計(jì)好的動作，而不能像人類那樣進(jìn)行思維。例如專家系統(tǒng)屬于人工智能的應(yīng)用范疇，但現(xiàn)在的專家系統(tǒng)還遠(yuǎn)不能具備像人類那樣的分析問題、解決問題的能力。計(jì)算機(jī)應(yīng)用于人工智能研究的主要領(lǐng)域包括：自然語言理解、專家系統(tǒng)、機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)、定理自動證明等。4．人工智能1025．計(jì)算機(jī)輔助工程

計(jì)算機(jī)輔助工程包括

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computer－aideddesign，CAD）計(jì)算機(jī)輔助制造（computer－aidedmanufacturing，CAM）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（computer－integratedmanufacturingsystem，CIMS）5．計(jì)算機(jī)輔助工程

計(jì)算機(jī)輔助工程包括

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（co103計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理以及繪圖等功能與人的經(jīng)驗(yàn)和判斷能力相結(jié)合，共同完成各種產(chǎn)品或者工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的自動化或半自動化。計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）使用計(jì)算機(jī)輔助人們完成工業(yè)產(chǎn)品的制造任務(wù)。從對設(shè)計(jì)文檔、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備等的管理，到對加工與生產(chǎn)裝置的控制和操作，都可以在計(jì)算機(jī)的輔助下完成。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）將計(jì)算機(jī)技術(shù)集成到制造工廠的整個(gè)制造全過程中，使企業(yè)內(nèi)的信息流、物流、資金流和人員活動形成了一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體。CIMS的對象是制造業(yè)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理1046．娛樂與文化教育

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、動畫技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)能夠以圖像與聲音的集成形式向人們提供最新的娛樂和游戲的方式。在計(jì)算機(jī)上可以觀看影視節(jié)目，播放歌曲和音樂等。許多影視節(jié)目、歌曲、和音樂也可以從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上下載，供人們欣賞。6．娛樂與文化教育

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、動畫技術(shù)以及105計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——教育計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——教育106計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——電子郵件計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——電子郵件107計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——搜索引擎計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——搜索引擎108計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上購物計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上購物109計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上購票計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上購票110計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上書店計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上書店111計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上書店計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上書店112計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上聊天計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——網(wǎng)上聊天113計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——游戲計(jì)算機(jī)的應(yīng)用——游戲114第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法第一章《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介》1151．?dāng)?shù)制定義用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)目的方法稱為數(shù)制。數(shù)制有進(jìn)位計(jì)數(shù)制與非進(jìn)位計(jì)數(shù)制之分，目前一般使用進(jìn)位計(jì)數(shù)制。計(jì)算機(jī)中常使用二進(jìn)制、十進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制等。1.3數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法2．十進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。1．?dāng)?shù)制定義1.3數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的表示方法2．十進(jìn)制數(shù)1163．二進(jìn)制數(shù)

二進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1共2個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二。4．八進(jìn)制數(shù)

八進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7共8個(gè)，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八。3．二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1共2個(gè)，進(jìn)117

十六進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共16個(gè)，其中數(shù)碼A、B、C、D、E、F分別代表十進(jìn)制數(shù)中的10、11、12、13、14、15，進(jìn)數(shù)規(guī)則為逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。

5．十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)的數(shù)碼為0、1、2、3、4、5、6、118數(shù)據(jù)的表示數(shù)據(jù)的表示119二進(jìn)制數(shù)據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)120將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，其整數(shù)部分和小數(shù)部分分別用“除R取余法”和“乘R取整法”轉(zhuǎn)換，然后將結(jié)果加小數(shù)點(diǎn)三部分合在一起（R為某進(jìn)制的基數(shù)）。轉(zhuǎn)換規(guī)則如下：·

整數(shù)部分：用除R取余法轉(zhuǎn)換。將十進(jìn)制的整數(shù)部分除以R，得到一個(gè)商數(shù)和余數(shù)；再將這個(gè)商數(shù)除以R，又得到一個(gè)商數(shù)和余數(shù)；反復(fù)執(zhí)行這個(gè)過程，直到商為0為止。將每次所得的余數(shù)從后往前讀（先得的余數(shù)為低位，后得的余數(shù)為高位）即為等值的二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制數(shù)換算成二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)數(shù)制換算將一個(gè)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制121十進(jìn)制數(shù)->二進(jìn)制數(shù)(0,1)(方法:除2取余)舉例:(23)10=(10111)2二進(jìn)制數(shù)->十進(jìn)制數(shù)舉例:(10111)2=(1*24+0*23+1*22+1*21+1*20)10

=(23)10二進(jìn)制數(shù)->八進(jìn)制數(shù)(0,1,2,3,4,5,6,7)舉例:(1101010111)2=(1,101,010,111)2

=(1527)8

=(1*83+5*82+2*81+7*80)10=(855)10十進(jìn)制數(shù)->二進(jìn)制數(shù)(0,1)(方法:除2取余)122二進(jìn)制數(shù)->十六進(jìn)制數(shù)(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f)舉例:(1111010111)2=(11,1101,0111)2

=(3d7)16

=(3*162+13*161+7*160)16=(983)10八進(jìn)制數(shù)->二進(jìn)制數(shù)舉例: (1527)8=(001,101,010,111)2十六進(jìn)制數(shù)->二進(jìn)制數(shù)舉例: (3d7)16=(0011,1101,0111)2

開始->程序->附件->計(jì)算器->查看(科學(xué)型)二進(jìn)制數(shù)->十六進(jìn)制數(shù)(0,1,2,3,4,5,6,7,8,123

小數(shù)部分：用乘R取整法轉(zhuǎn)換。將小數(shù)部分乘以R，記下乘積的整數(shù)部分，再用余下的純小數(shù)部分乘以R，記下乘積的整數(shù)部分；不斷重復(fù)此過程，直至乘積小數(shù)部分為0或已滿足要求的精度為止。將所得各乘積