第1講-計算機基本概述課件

1課程與考核學時：30（理論）+20（實驗）考核：筆試+上機課程目標：了解計算機的基本原理，掌握Windows、Office、網(wǎng)絡的基本操作。12023/9/281課程與考核學時：30（理論）+20（實驗）12023/2第一講計算機概述1.1計算機的發(fā)展與展望1.2計算機的定義和特性1.3計算機的分類1.4當代計算機技術(shù)1.5計算機的應用22023/9/282第一講計算機概述1.1計算機的發(fā)展與展望2202331.1計算機發(fā)展32023/9/28公元前3000年的古埃及人用結(jié)繩來記錄土地面積和收獲的谷物。公元前2000年的美索不達米亞人用泥板計數(shù)，這塊泥板上的楔形文字代表2531.1計算機發(fā)展32023/8/7公元前300442023/9/28我國春秋時期出現(xiàn)的算籌是世界上最古老的計算工具。七百年前，中國人發(fā)明了算盤442023/8/7我國春秋時期出現(xiàn)的算籌是世界上最552023/9/28

1621年，英國人岡特發(fā)明計算尺，這是世界上最早的模擬計算工具。1642年，法國數(shù)學家、物理學家和思想家帕斯卡發(fā)明加法機，這是人類歷史上第一臺機械式計算機，其原理對后來的計算機械產(chǎn)生了持久的影響。552023/8/71621年，英國人岡特發(fā)明計算尺，662023/9/28巴貝奇是一位偉大的天才，他因為遠遠超前于他的時代而注定要成為一位悲劇偉人。巴貝奇和他的差分機，１８２２年662023/8/7巴貝奇是一位偉大的天才，他因為772023/9/281944年，美國科學家艾肯在IBM的支持下，研制成功機電式計算機MARK-I。這是世界上最早的通用型自動機電式計算機之一，它取消了齒輪傳動裝置，以穿孔紙帶傳送指令。艾肯研制MARK-1的靈感來自一個世紀以前巴貝奇留下的思想精華。

MARK-1外殼用鋼和玻璃制成，長15米，高2.4米，自重31.5噸，使用了15萬個元件和800公里電線，每分鐘進行200次運算。772023/8/71944年，美國科學家艾肯在8

第一臺電子計算機（ENIAC）5000次加法/秒體重28噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW8第一臺電子計算機（ENIAC）5000次加法/秒992023/9/28?？颂兀ㄓ遥┖湍死ㄗ螅┮蚬餐兄瞥晒NIAC而名垂青史。992023/8/7?？颂兀ㄓ遥┖湍死ㄗ螅┮?0計算機三原則102023/9/28

1939年，阿塔納索夫提出計算機三原則；采用二進制進行運算；采用電子技術(shù)來實現(xiàn)控制和運算；采用把計算功能和存儲功能相分離的結(jié)構(gòu)。

阿塔納索夫關(guān)于電子計算機的設計方案啟發(fā)了ENIAC開發(fā)小組的莫克利，并直接影響到ENIAC的誕生。1972年美國法院判決ENIAC的專利權(quán)無效，阿塔納索夫擁有作為第一個電子計算機方案提出者的優(yōu)先權(quán)。10計算機三原則102023/8/71939年，11為紀念圖靈對計算機的貢獻，美國計算機博物館于1966年設立了“圖靈獎”計算機是使用相應的程序來完成任何設定好的任務。圖靈機是一種思想模型，它由三部分組成：一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭。圖靈和圖靈機11為紀念圖靈對計算機的貢獻，計算機是使用相應的程序來完成任12馮.諾依曼1903年－1957年

8歲學會微積分

12歲學懂波萊爾《函數(shù)論》

17歲寫出了生平第一篇論文

27歲取得美國普林斯頓大學教授職位30歲被聘為終身教授1944年8月參與ENIAC的研究。計算機之父12馮.諾依曼1903年－1957年8歲學會微積分1213JohnvonNeumann馮

諾依曼1949EDSAC存儲程序工作原理計算機的兩個基本能力：一是能夠存儲程序，二是能夠自動地執(zhí)行程序。計算機是利用“存儲器”（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務為止。馮·諾依曼計算機13JohnvonNeumann1949EDSAC存儲14現(xiàn)代電子計算機的發(fā)展階段電子管計算機晶體管計算機集成電路計算機大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機14現(xiàn)代電子計算機的發(fā)展階段電子管計算機15電子管計算機第一代——電子管計算機時代（1946年～50年代末期）器件：電子管。軟件：機器語言、匯編語言。應用：科學計算。計算速度5千~4萬（次/秒）15電子管計算機第一代——電子管計算機時代（1946年～5016當時的編程是這樣的162023/9/2816當時的編程是這樣的162023/8/717172023/9/28

1956年，IBM公司的巴克斯研制成功第一個高級程序語言FORTRAN，它被廣泛用于科學計算。17172023/8/71956年，IBM公司的18大型機戰(zhàn)爭182023/9/28

UNIVAC由埃克特和莫克利研制成功，這也是第一個進行批量生產(chǎn)的計算機。1951年，電腦開始走出實驗室服務于社會與公眾。1952年，UNIVAC因準確地預測美國總統(tǒng)大選結(jié)果而名聲大噪。IBM公司1952年推出的IBM701在商戰(zhàn)中擊敗UNIVAC，不僅使IBM實現(xiàn)了全面的轉(zhuǎn)型，更奠定了IBM的產(chǎn)業(yè)霸主地位。18大型機戰(zhàn)爭182023/8/7UNIVAC由19晶體管計算機第二代——晶體管計算機時代（20世紀50年代中期～60年代末期）器件：晶體管。軟件：高級語言。應用：數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制。計算速度幾十萬~百萬（次/秒）IBM7090型電子計算機19晶體管計算機第二代——晶體管計算機時代（20世紀50年代20ENIAC劃時代的實驗裝置晶體管實質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。電子管的缺點：體積大；耗能高、散熱量大。晶體管的優(yōu)點：體積?。缓哪艿?；性能穩(wěn)定。電子恐龍的縮骨法——晶體管20ENIAC劃時代的實驗裝置晶體管實質(zhì)上是按顯微比例的真空21

1947年，貝爾實驗室的肖克萊、巴丁、布拉頓發(fā)明點觸型晶體管；1950年又發(fā)明了面結(jié)型晶體管。相比電子管，晶體管體積小、重量輕、壽命長、發(fā)熱少、功耗低，電子線路的結(jié)構(gòu)大大改觀，運算速度則大幅度提高。

肖克萊（左）、巴?。ㄖ校?、布拉頓（右）于1956年共同獲得諾貝爾物理學獎。

發(fā)明晶體管的肖克萊在加利福尼亞創(chuàng)立了當?shù)氐谝患野雽w公司，這一地區(qū)后來被稱為硅谷。21

1947年，貝爾實驗室的肖克萊、巴丁、布拉頓發(fā)明22集成電路計算機

第三代——中、小規(guī)模集成電路計算機時代（20世紀60年代中期～70年代初期）器件：集成電路軟件：操作系統(tǒng)應用：文字處理、圖形處理集成電路百萬~幾百萬（次/秒）22集成電路計算機

第三代——中、小規(guī)模集成電路計算機時代（23232023/9/28

IBM投資50億美元于1964年研制出計算機歷史上最成功的機型之一IBMS/360。IBM由于S/360的成功，進一步鞏固了自己在業(yè)界的地位，“藍色巨人”IBM幾乎成為計算機的代名詞。

23232023/8/7IBM投資50億美元于1924大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機

微處理器鑄造第四代計算機——大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機時代（20世紀70年代初期～現(xiàn)在）器件：大規(guī)模集成電路軟件：數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡等應用：社會各領(lǐng)域幾百萬~幾億（次/秒）24大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計算機微處理器鑄造第四代計25從1970年至今的計算機基本上都屬于第四代計算機，它們都采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。隨著技術(shù)的進展，計算機開始分化成通用大型機、巨型機、小型機和微型機。252023/9/2825從1970年至今的計算機基本上都屬于第四代計算機，它們都26

體積越來越小運算速度越來越快性能價格比越來越高應用范圍越來越廣泛電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路發(fā)展特點：發(fā)展：26體積越來越小電子管、晶體管、集成電路、發(fā)展特點：發(fā)展：271971：微處理器時代的開端272023/9/28

1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel4004，標志著第一代微處理器問世，微處理器和微機時代從此開始。

因發(fā)明微處理器，霍夫被英國《經(jīng)濟學家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學家”之一。271971：微處理器時代的開端272023/8/728282023/9/28

Intel公司成立于1968年，格魯夫（左）、諾依斯（中）和摩爾（右）是微電子業(yè)界的夢幻組合。Intel，這個字是由“集成/電子(IntegratedElectronics)"兩個英文單詞組合成的28282023/8/7Intel公司成立于19629摩爾定律292023/9/28

摩爾預言，晶體管的密度每過18個月就會翻一番，這就是著名的摩爾定律。摩爾的發(fā)現(xiàn)，即現(xiàn)在人們所熟知的摩爾定律，揭示了一個趨勢。這個趨勢一直延續(xù)至今，并且事實證明相當準確。29摩爾定律292023/8/7摩爾預言，晶體管的密30第一臺微型計算機：Altair8800302023/9/28

1975年4月，MITS發(fā)布第一個通用型Altair8800，售價375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計算機。

埃德·羅伯茨把Altair定位在青年電腦迷市場。30第一臺微型計算機：Altair8800302023/831312023/9/28Allen（保羅·艾倫）和BillGates（比爾·蓋茨）在三周內(nèi)為Altair開發(fā)出BASIC語言，MITS成為兩個未來富翁的第一個客戶。當BillGates嶄露頭角時，昔日校友正在哈佛上二年級31312023/8/7Allen（保羅·艾倫）和32322023/9/28

1976年3月，SteveWozniak（斯蒂夫·沃茲尼亞克）和SteveJobs（斯蒂夫·喬布斯）開發(fā)出微型計算機AppleI，4月1日愚人節(jié)這天，兩個Steve成立了Apple計算機公司。Apple計算機公司32322023/8/71976年3月，Ste33332023/9/28

Apple微型機一問世就引起人們的極大興趣，其廣告詞是“來咬一只蘋果”。33332023/8/7Apple微型機一問世341977：AppleII閃亮登場342023/9/28

AppleII是第一個帶有彩色圖形的個人計算機，售價為1300美元。AppleII及其系列改進機型風靡一時，這使Apple成為微型機時代最成功的計算機公司。341977：AppleII閃亮登場342023/8/735352023/9/28

1978年Apple股票上市，3周內(nèi)市值達到17.9億美元，超過福特汽車。1981年Apple進入《財富》500強，叛逆青年Jobs成為《時代》周刊的封面人物。35352023/8/71978年Apple股票361980:Microsoft的秘密交易1980年10月，Microsoft把握了一次絕佳的發(fā)展機遇。IBM在秘密進行代號為“跳棋計劃”的開發(fā)項目（第一臺IBMPC）過程中，向Microsoft提出采購一套操作系統(tǒng)。PaulAllen抓住機會與SeattleComputerProducts的TimPatterson簽約，向其支付了不到10萬美元，獲得了其DOS操作系統(tǒng)的版權(quán)并進行了一些修改，從而做成了與這個神秘客戶（IBM）的大買賣。362023/9/28361980:Microsoft的秘密交易1980年10月，37372023/9/28TimPattersonPaulAllenDOS37372023/8/7TimPattersonPaul381981年8月12日：IBMPC揭開新紀元38

IBM公司發(fā)布第一臺IBMPC，由此開創(chuàng)了計算機歷史的新篇章，人類的文明進程在隨后的20多年里獲得了空前的加速度。381981年8月12日：IBMPC揭開新紀元3839“PC”的由來第一臺IBMPC采用了主頻為4.77MHz的Intel8088，操作系統(tǒng)是Microsoft提供的MS-DOS。IBM將其命名為“個人電腦（PersonalComputer）”，不久“個人電腦”的縮寫“PC”成為所有個人電腦的代名詞。392023/9/2839“PC”的由來第一臺IBMPC采用了主頻為4.77MH40PC之父

IBM微電腦技術(shù)總設計師埃斯特利奇（DonEstridge）負責整個跳棋計劃的執(zhí)行，他的天才和辛勤工作直接導致了IBMPC的成功，并被后人尊稱為“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班機遭臺風襲擊而英年早逝，沒能夠親眼目睹他所開創(chuàng)的巨大輝煌。40PC之父

411983計算機基礎41411983計算機基礎414242IBMPC/XT

IBM在1983年3月8日發(fā)布了PC的改進型IBMPC/XT，憑借XT，IBM市場占有率超過76%，一舉把Apple擠下微型電腦霸主的寶座。它帶有一個容量為10MB的硬盤，這是硬盤第一次成為PC的標準配置。XT預裝了DOS2.0系統(tǒng)，支持“文件”的概念并以“目錄樹”存儲文件。4242IBMPC/XT

它帶有一個容量為10MB的硬盤，43432023/9/28198443432023/8/719844444444445198545198546462023/9/2846462023/8/7474719864747198648482023/9/2848482023/8/749198849198850502023/9/2850502023/8/7511989WWW-worldwideweb512023/9/28511989WWW-worldwideweb512052計算機基礎522023/9/28199052計算機基礎522023/8/7199053532023/9/28199153532023/8/71991549/28/2023548/7/202355計算機基礎552023/9/28199255計算機基礎552023/8/7199256562023/9/28199356562023/8/7199357572023/9/2857572023/8/758199458199459592023/9/28199559592023/8/719956060199760601997616162200162200163晶體管數(shù)目4004奔騰4420,000,0002,300

將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片10微米芯片63晶4004奔騰4420,000,0002,300將電64

集成電路的集成度已接近極限人們一直在努力設法跨越這些極限，去尋找縮小尺寸的新途徑

2002年6月美國科學家采用納米技術(shù)開發(fā)出全球第一個單原子晶體管，這種晶體管的體積僅為當前晶體管的1/100

目前在郵票大小的電路板上集成4000萬個硅晶體管，若使用原子晶體管，則至少可以集成40億個晶體管64集成電路的集成度已接近極限651958年完成第一臺電子計算機1031959年完成大型電子計算機1041959年中國自行研究的107計算機問世1965年中國開始研制第三代計算機（集成電路）1977年研制成功中國第一臺微機DJS0501983年研制成功”銀河-I”2001年曙光30002002年龍芯2號500HZ2004年曙光4000A

計算機世界中的中國651958年完成第一臺電子計算機103計算機世界中的中66

計算機世界中的日本輝煌：打敗Intel的芯片巨人，迫使Intel于1985年另辟

戰(zhàn)場（微處理器）筆記本電腦的領(lǐng)軍人物失誤：第五代計算機（智能計算機）的開發(fā)者高清晰度模擬電視66計算機世界中的日本輝煌：67硅谷慧谷世界軟件產(chǎn)業(yè)王國1985年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為1000萬美元1994年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為10億美元2000年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為50億美元在軟件出口規(guī)模和質(zhì)量與總產(chǎn)值的比例上，印度居世界第一。計算機世界中的印度67硅谷慧谷世界軟件產(chǎn)業(yè)王國計算機世界中的印度68計算機的發(fā)展趨勢微型化巨型化網(wǎng)絡化智能化多媒體化68計算機的發(fā)展趨勢微型化69Altair8800計算機不再是單一的計算機器，而是一種信息機器，一種個人的信息機器。計算機發(fā)展——微型化69Altair8800計算機不再是單一的計算機器，而是一70CRAY-Ⅱ運算速度可達每秒幾百億次運算的超級計算機1975年世界上第一臺超級計算機“Cray-I”超級計算機應用：天氣預報、地震機理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學計算的高科技領(lǐng)域。中國超級計算機：國防科技大學研制的“銀河1號”、“銀河2號”和“銀河3號”國家職能計算機中心推出的“曙光1000”、“曙光200I”和“曙光3000”銀河Ⅱ

計算機發(fā)展——巨型化70CRAY-Ⅱ運算速度可達每秒幾百億次運算的超級計算機中國71計算機