第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)

第一章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2計(jì)算機(jī)學(xué)科特點(diǎn)發(fā)展迅速工具學(xué)科、必修課程理論聯(lián)系實(shí)際、要求動(dòng)手能力計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院3第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)12了解發(fā)展歷史與未來了解分類與特點(diǎn)了解應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院4

計(jì)算機(jī)是一種能夠高速運(yùn)算、具有內(nèi)部存儲(chǔ)能力、由程序控制其操作過程的電子裝置。

什么是計(jì)算機(jī)?什么是計(jì)算機(jī)？家居生活工業(yè)控制計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院61.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史與未來未來新型計(jì)算機(jī)321計(jì)算機(jī)史前史現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院7計(jì)算機(jī)史前史Pascal加法器1822差分機(jī)Charles

Babbage1834分析機(jī)MARKI美國(guó)艾肯電子計(jì)算機(jī)時(shí)代算盤計(jì)算機(jī)史前史計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院91.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史未來新型計(jì)算機(jī)321計(jì)算機(jī)史前史現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院10電子計(jì)算機(jī)原理AB輸入輸出ABL000011101L計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院11現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展電子計(jì)算機(jī)的誕生

1946年2月，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制成功了世界上第一臺(tái)大型通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ENIAC(埃尼亞克)。體重30多噸占地170m218000多只電子管1500個(gè)繼電器功率150KW5000次加法/秒不能存儲(chǔ)程序用布線板控制計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院12現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)程中的四個(gè)主要時(shí)代第1代1946—1955電子管使用機(jī)器或匯編語言高級(jí)語言相繼推出操作系統(tǒng)形成軟件配置更加豐富計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院13現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展什么是電子管?

電子管是一種在氣密性封閉容器（一般為玻璃管）中產(chǎn)生電流傳導(dǎo)，以獲得信號(hào)放大或振蕩的電子器件.德?福雷斯特帕洛阿托小鎮(zhèn)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院14現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)程中的四個(gè)主要時(shí)代第1代1946—1955電子管1956—1963晶體管第2代使用機(jī)器或匯編語言高級(jí)語言相繼推出操作系統(tǒng)形成軟件配置更加豐富計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院15現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展晶體管的革命!

1947年12月23日，貝爾實(shí)驗(yàn)室兩位科學(xué)家用一些金箔、一些半導(dǎo)體材料和一個(gè)彎曲的別針實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能使電流放大并能控制電流開關(guān)的東西---晶體管.晶體管的優(yōu)點(diǎn):體積小耗能低性能穩(wěn)定電子管的缺點(diǎn)：體積大；耗能高、散熱量大。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院16晶體管計(jì)算機(jī)（

TRADIC

）現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展1953年：貝爾實(shí)驗(yàn)室使用800只晶體管組裝了世界上第一臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)TRADIC1956年：IBM向世界展示了第一臺(tái)磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng)IBM350RAMAC（RandomAccessMethodofAccountingandControl）1963年：控制數(shù)據(jù)公司(CDC)的西蒙.克雷(S.Cray)博士研制成功CDC6600巨型機(jī)，共安裝了35萬個(gè)晶體管。晶體管時(shí)代的計(jì)算機(jī)器現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院18現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)程中的四個(gè)主要時(shí)代第1代1946—1955電子管1956—1963晶體管第2代1964—1971中小規(guī)模集成電路第3代使用機(jī)器或匯編語言高級(jí)語言相繼推出操作系統(tǒng)形成軟件配置更加豐富計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院19現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展什么是集成電路?

在幾平方毫米的單晶體硅片上集成幾十個(gè)甚至幾百個(gè)電子器件組成的邏輯電路.優(yōu)點(diǎn)：

比分離元器件具有更高的可靠性提高電子線路裝配密度減少信息傳輸?shù)难舆t時(shí)間計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院20集成電路計(jì)算機(jī)（IntegratedCircuit，IC）現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展1964年：IBM360計(jì)算機(jī)問世，標(biāo)志著第三代計(jì)算機(jī)的全面登場(chǎng)，這也是IBM歷史上最為成功的機(jī)型。1965年：DEC公司推出了PDP-8型計(jì)算機(jī)，標(biāo)志著小型機(jī)時(shí)代的到來。集成電路時(shí)代的計(jì)算機(jī)器現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院22現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)程中的四個(gè)主要時(shí)代第1代1946—1955電子管1956—1963晶體管第2代1964—1971中小規(guī)模集成電路第3代1971—1980大規(guī)模集成電路第4代使用機(jī)器或匯編語言高級(jí)語言相繼推出操作系統(tǒng)形成軟件配置更加豐富計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院23現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971年，微處理器4004）2250個(gè)晶體管計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院24AppleⅡ

第四代電子計(jì)算機(jī)發(fā)展期間的代表機(jī)型1977年，蘋果推出第一臺(tái)真正的電腦-appleII,成為當(dāng)時(shí)主流的電腦機(jī)型1983年，蘋果推出LISA電腦，世界上第一臺(tái)商品化的計(jì)算機(jī)，第一次采用了鼠標(biāo)1984年，推出了劃時(shí)代的Macintosh計(jì)算機(jī)，不僅首次采用了圖形界面的操作系統(tǒng)，并且第一次使個(gè)人計(jì)算機(jī)具有了多媒體處理能力第四代電子計(jì)算機(jī)發(fā)展期間的代表機(jī)型IBMPC（InternationalBusinessMachinesCorporation）在1980年，一臺(tái)IBM計(jì)算機(jī)采用主頻為8MHz的Intel8088，操作系統(tǒng)是微軟的MS-DOS。IBM把這臺(tái)機(jī)器命名為PC（PersonalComputer）。PC時(shí)代由此產(chǎn)生。計(jì)算機(jī)分代時(shí)代年份器件軟件應(yīng)用一1946-1955電子管機(jī)器語言與匯編語言科學(xué)計(jì)算二1956-1963晶體管高級(jí)語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三1964-1971集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四1971-1980大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域劃分標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)計(jì)算機(jī)制造過程中各邏輯功能部件采用的電子器件的不同進(jìn)行劃分。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院27

中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展-巨型機(jī)1958電子管通用計(jì)算機(jī)103機(jī)銀河I1995曙光10002001龍芯2009天河1號(hào)2013.6超級(jí)計(jì)算機(jī)排行NO.1天河二號(hào)3,120,000個(gè)計(jì)算核心的三個(gè)至強(qiáng)處理器，每秒3.39億億次NO.2泰坦使用261,632個(gè)的NVIDIAK20x加速器核心，取得了持續(xù)計(jì)算速度每秒1.76億億次的記錄。泰坦是名單上最節(jié)能的系統(tǒng)之一，共消耗8.21兆瓦，并提供2,143MFLOPS/W。NO.3紅杉使用1572864核心并已取得了持續(xù)計(jì)算速度每秒1.72億億次的性能記錄。紅杉也是名單上最節(jié)能的系統(tǒng)之一，共消耗7.84兆瓦，提供2,031.6MFLOPS/W。NO.4K計(jì)算機(jī)富士通的“K計(jì)算機(jī)”安裝在日本神戶的理化學(xué)研究所高級(jí)計(jì)算科學(xué)研究院（AICS），現(xiàn)在以持續(xù)計(jì)算速度每秒1.05億億次的記錄位列第四，使用705,024SPARC64處理核心。NO.5米拉米拉是第二個(gè)IBM藍(lán)色基因/Q系統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，持續(xù)計(jì)算速度每秒8.59千萬億次，使用786,432核心。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院29現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院30現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展——巨型化計(jì)算能力越強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，計(jì)算時(shí)間越短計(jì)算能力越強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，計(jì)算精度越高計(jì)算能力越強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，能解決更復(fù)雜的問題中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)：國(guó)防科技大學(xué)研制的“銀河1號(hào)”、“銀河2號(hào)”和“銀河3號(hào)”國(guó)家智能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光1000”和“曙光200I”聯(lián)想集團(tuán)獨(dú)立研制的“深騰6800”在2003年11月公布前500臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)名單中，排在第14位。銀河Ⅰ銀河Ⅱ計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院31現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化微型化計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院32現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展——微型化計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個(gè)人的信息機(jī)器.“嵌入式系統(tǒng)”還廣泛地滲透到儀器儀表、導(dǎo)彈彈頭、醫(yī)療儀器、汽車、手機(jī)、家用電器等機(jī)電設(shè)備中去，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院33現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院34現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展——網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)力：使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院35現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展近代計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向巨型化微型化網(wǎng)絡(luò)化智能化計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院36現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展——智能化

“總有一天，人類會(huì)造出一些舉止跟人一樣的‘沒有靈魂的機(jī)械’來”。

——笛卡爾（1637）

Deepblue

模擬人類的感覺、行為、思維過程；使計(jì)算機(jī)具有“視覺”、“聽覺”、“說話”、“行為”、“思維”、“推理”、“學(xué)習(xí)”、“定理證明”、“語言翻譯”等的能力。機(jī)器人技術(shù)、計(jì)算機(jī)對(duì)奕和專家系統(tǒng)等就是計(jì)算機(jī)智能化的具體應(yīng)用。計(jì)算機(jī)的智能化催化著第五代計(jì)算機(jī)的孕育和誕生。水下機(jī)器人汽車生產(chǎn)線上的機(jī)器人娛樂機(jī)器人現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展——智能化計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院381.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史與未來未來新型計(jì)算機(jī)321計(jì)算機(jī)史前史現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展未來新型計(jì)算機(jī)光計(jì)算機(jī)光元器件，光互連，光運(yùn)算生物計(jì)算機(jī)生物芯片量子計(jì)算機(jī)量子信息，量子算法處理和計(jì)算納米計(jì)算機(jī)納米級(jí)芯片光子計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)：無電磁干擾傳輸無阻力同一光纖能傳輸多個(gè)頻率信號(hào)1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史與未來生物計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)：耗能少信息存儲(chǔ)量大1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史與未來量子計(jì)算機(jī)優(yōu)勢(shì)：計(jì)算速度快信息存儲(chǔ)量大量子計(jì)算機(jī)障礙耗能過大1.1計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史與未來十大最不可思議計(jì)算機(jī)1、光子計(jì)算機(jī)2、量子計(jì)算機(jī)3、DNA計(jì)算機(jī)4、可逆計(jì)算機(jī)5、撞球計(jì)算機(jī)6、神經(jīng)細(xì)胞計(jì)算機(jī)7、磁共振計(jì)算機(jī)8、Glooper計(jì)算機(jī)9、霉變計(jì)算機(jī)10、水波計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院44第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)12了解發(fā)展歷史與未來了解分類與特點(diǎn)了解應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院451.2計(jì)算機(jī)分類與特點(diǎn)按用途分類按CPU分類386、486PentiumPentiumⅡPentiumⅢPentiumⅣ酷睿i3i5i7數(shù)字計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)混合計(jì)算機(jī)按處理對(duì)象分類巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)工作站微型機(jī)按性能分類◆計(jì)算機(jī)分類專用計(jì)算機(jī)通用計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院46第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)12了解發(fā)展歷史與未來了解分類與特點(diǎn)了解應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院471.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算：航空航天,天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)處理：電子數(shù)據(jù)處理，管理信息系統(tǒng)，決策支持系統(tǒng)過程控制：機(jī)械，石油，化工等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造/教學(xué)(CAD/CAM/CAI)人工智能：圖像識(shí)別，語言識(shí)別，機(jī)器人，專家系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：Internet，電子商務(wù)等虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算也稱為數(shù)值計(jì)算,對(duì)科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解計(jì)算。數(shù)學(xué)模型：幾十階微分方程組、幾百個(gè)線性聯(lián)立方程組、大型矩陣等依據(jù)衛(wèi)星云圖進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品構(gòu)成示意物料清單(BOM)物料需求計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)/信息處理：利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間的業(yè)務(wù)管理與協(xié)同問題。基本內(nèi)容包括：企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)供應(yīng)鏈管理(SCM)物流管理(Logistics)人力資源管理(HRM)項(xiàng)目管理(PM)客戶關(guān)系管理(CRM)重要基礎(chǔ)：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DataBase)軟件工程(SoftwareEngineering)1.3計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域CAD/CAE：ComputerAidedDesign/Engineering利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能來支持人們進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)與