计算机导论 第1章 绪论汇编

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1、 辛凤鸣 计算机与通信工程学院 xfm_neu 18630389921 计算机引论计算机引论 授课时间授课时间(3(3- -5,8-105,8-10周周) ) 星期二（7-8节）G330 星期四（7-8节）G303 实验安排实验安排 考核方法考核方法 8学时 平时成绩（20%）+实验成绩（10%）+考试成绩（70%） +本课程是计算机基础理论与应用操 作相结合的课程。 +课程内容涉及计算机科学的方方面 面，但着重讲解的是基本概念而不 是数学模型和技术细节，要求做到“ 广度优先，广而不细”。 1.熟练掌握计算机的发展阶段和特征 2.熟练掌握计算机科学的分类和特点 3.熟练掌握计算机的应用情况 +

2、什么是计算机？ +计算机是一种能自动、高速地进行数据 信息处理的机器，它是20世纪人类最伟 大、最卓越的科学技术发明之一。 +随着计算机技术的发展，计算机已广泛 应用于现代科学技术、国防、工业、农 业、企业管理、办公自动化以及日常生 活中的各个领域，并越来越产生出巨大 的效益。 +计算机俗称电脑，是一种用于高速计算的电 子计算机器，可以进行数值计算，又可以进 行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够 按照程序运行，自动、高速处理海量数据的 现代化智能电子设备。 +由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任 何软件的计算机称为“裸机”。 +可分为超级计算机、工业控制计算机、网络 计算机、个人计算机、嵌

3、入式计算机五类。 +较先进的计算机有生物计算机、光子计算机 、量子计算机等。 +追根溯源，电子计算机是由原始的计算工具发展而 来的。 +1.1.1计算机的产生 +人类在其漫长的文明史上，为了提高计算速度，不 断发明和改进了各种计算工具。 +中国唐代发明的算盘。 +1642年法国数学家帕斯卡发明进位加法计算器。 +20世纪社会的发展及科学技术的进步，对计算工具 提出了强列的需求，这种需求强劲地推动了计算机 的发展。 +1946年2月，世界上第一台计算机于美国宾 夕法尼亚大学诞生，取名“电子数字积分计 算机(Electronic Numerical Integrator And Computer)

4、”，简称“ ENIAC”。 +17468个真空电子管，功率174千瓦，占地 170平方米，重达30吨，每秒钟能完成5000 次加法运算。成为当时运算速度最快、运算 精度最好的计算工具。 ENIAC主要用来进行导弹计算的数值分析，用 十进制进行计算。 ENIAC是第一台正式投入运行的电子计算机， 但它还不具备现代计算机“在机内存储程序”的 主要特征。 +ENIAC的最大特点是采用了电子线路来执行 算术运算、逻辑运算，并存储信息。 +ENIAC缺陷：存储容量小；程序是用线路连 接的方式实现的，不能存储。计算准备时间 长。费电。经常烧管停机。采用十进制。 +ENIAC是世界上第一台真正能运转的大型电

5、 子计算机，ENIAC的问世奠定了电子计算机 的发展基础，标志着电子计算机时代的到来 。 +ENIAC的产生可大大减轻工作量，开创了计 算机时代的新纪元，但其存在的缺陷也是很 显然的。 +数学家冯诺依曼提出重大改进理论 +该理论主要有两点：二进制，存储程序 +采用二进制数，以便直接模拟开关电路的两 种状态，提高运行效率。 +存储程序，将指令和数据预先存入存储器中 ，使计算机能自动高速地按顺序取出存储器 中的指令加以执行，即执行存储程序。 +计算机硬件系统的5大组成部分，运算器、 控制器、存储器、输入设备、输出设备。 +今天，大部分计算机系统的基本结构原理仍 然是采用冯诺依曼体系结构。 ENIA

6、C同几年后制成的冯诺依曼 机一起奠定了现代计算机原型。 +主要特点： +(1)采用电子管作为基本逻辑部件，体积大， 耗电量大，寿命短，可靠性低， 成本高。 +(2)采用电子射线管作为存储部件，容量很小 ， 后来外存储器使用了磁鼓存储信息，扩充 了容量。 +(3)输入输出装置落后，主要使用穿孔卡片， 速度慢，使用十分不便。 +(4)没有系统软件，只能用机器语言和汇编语 言编程。 +主要特点: +(1)采用晶体管制作基本逻辑部件，体积减小 ，重量减轻，能耗降低，成本下降，计算机 的可靠性和运算速度均得到提高。 +(2)普遍采用磁芯或磁鼓作为存储器。 +(3)开始有了系统软件(监控程序)，提出了操

7、作系统概念，出现了高级语言。 +主要特点： +(1)采用中，小规模集成电路制作各种逻辑部件，从 而使计算机体积小，重量更轻，耗电更省，寿命更 长，成本更低，运算速度有了更大的提高。 +(2)采用半导体存储器作为主存，取代了原来的磁芯 存储器，使存储器容量的存取速度有了大幅度的提 高，增加了系统的处理能力。 +(3)系统软件有了很大发展，出现了分时操作系统， 多用户可以共享计算机软硬件资源。 +(4)在程序设计方面上采用了结构化程序设计，为研 制更加复杂的软件提供了技术上的保证。 +主要特点： +(1)基本逻辑部件采用大规模，超大规模集成 电路，使计算机体积、重量、成本均大幅度 降低，出现了微型

8、机。 +(2)作为主存的半导体存储器，其集成度越来 越高，容量越来越大；外存储器除广泛使用 软，硬磁盘外，还引进了光盘。 +(3)各种使用方便的输入输出设备相继出现。 +(4)软件产业高度发达，各种实用软件层出不 穷，极大地方便了用户。 +(5)计算机技术与通信技术相结合，计算机网 络把世界紧密地联系在一起。 +(6)多媒体技术崛起，计算机集图象，图形， 声音，文字处理于一体，在信息处理领域掀 起了一场革命，与之对应的信息高速公路正 在紧锣密鼓地筹划实施当中。 +从20世纪80年代开始，日本，美国，欧洲等 发达国家都宣布开始新一代计算机的研究。 +普遍认为新一代计算机应该是智能型的，它 能模拟

9、人的智能行为，理解人类自然语言， 并继续向着微型化，网络化发展。 +要想制造出新型的计算机必须具备 两个条件： +1.要有成熟的理论指导 +2.要有成熟的技术支持 +随着计算机技术的发展和应用的推 动，尤其是微处理器的发展，计算 机的类型越来越多样化，分类的标 准也不是固定不变的。 + 数字计算机： 速度快、精度高、灵 活性强，便于存储 + 模拟计算机： 用模拟量作为运算量 ，速度快、在模拟技术和控制系统中 应用多。运算过程连续，精度差，通 用性不强，信息不易存储 + 专用计算机： 针对性强、专门 设计能够可靠地解决特定的问题。 缺点：使用面窄，适应性较差 + 通用计算机：通用性强，具有强 大

10、的综合处理能力，能够解决各种类 型的问题。 + 巨型机： 高速度、大容量 + 大型机： 速度快、应用于军事技术科 研领域 + 小型机： 结构简单、造价低、性能价 格比突出 +工作站：较强的信息处理能力 + 微型机： 体积小、重量轻、价格低 +巨型机（超级计算机）：通常是指由数百数千 甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通 PC机无法处理的大数据量与高速运算。 +特点：高速度和大容量，功能最强、运算速度 最快（每秒万亿次以上），擅长数值计算 +应用：多用于国家高科技领域和尖端技术研究 、战略意义重大。 +天河一号、天河二号、神威太湖之光超级计算 机 大型机（大型主机）：专用的处理器指令集、 操

11、作系统和应用软件。 特点：使用专门的指令系统和操作系统，运算 速度最快（每秒百万指令数以上），I/O能力， 擅长数据处理，稳定性和安全性。 应用：多用于商业金融行业。 小型机：采用832颗处理器，性能介于服务器 和大型机之间的一种高性能计算机。 特点：高可靠性、可用性和服务性。 应用：曾经被一些商业公司采用，90年代消失 。 +工作站是一种高档的微型计算机，通常配有 高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存 储器和外部存储器，并且具有较强的信息处 理功能和高性能的图形、图像处理功能以及 联网功能。 +特点：以个人计算机和分布式网络计算为基 础，主要面向专业应用领域，具备强大的数 据运算与图形、图

12、像处理能力，为满足工程 设计、动画制作、科学研究、软件开发、金 融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而 设计开发的高性能计算机。 +由计算机和相应的外部设备以及成套的应用软件 包所组成的信息处理系统。它能够完成用户交给 的特定任务，是推动计算机普及应用的有效方式 。工作站应具备强大的数据处理能力，有直观的 便于人机交换信息的用户接口，可以与计算机网 相连，在更大的范围内互通信息，共享资源。 +工作站在编程、计算、文件书写、存档、通信等 各方面给专业工作者以综合的帮助。常见的工作 站有 (CAD)工作站，办公自动化(OA)工作站，图 像处理工作站等。不同任务的工作站有不同的硬 件和软件配置。 +

13、例如,一个小型CAD工作站的典型硬件配 置为： +小型计算机（或高档的微型计算机），带 有功能键的 CRT终端，光笔，平面绘图 仪，数字化仪，打印机等。 +软件配置为：操作系统，编译程序，相应 的数据库和数据库管理系统，二维和三维 的绘图软件，以及成套的计算、分析软件 包。 +它可以完成用户提交的各种机械的、电气 的设计任务。 +OA工作站 +硬件配置为：微型计算机，办公用终端设备 （如d电传打字机、交互式终端、传真机、激 光打印机、智能复印机等），通信设施（如 局部区域网）、程控交换机、公用数据网、 综合业务数字网等）。 +软件配置为：操作系统，编译程序，各种服 务程序，通信软件，数据库管理

14、系统,电子邮 件，文字处理软件，表格处理软件,各种编辑 软件以及专门业务活动的软件包，如人事管 理、财务管理、行政事务管理等软件，并配 备相应的数据库。 +OA工作站的任务是完成各种办公信息的处理 。 +图像处理工作站的主要硬件配置为：计算机 ，图像数字化设备（包括电子的、光学的或 机电的扫描设备，数字化仪），图像输出设 备，交互式图像终端。 +软件配置除了一般的系统软件外还要有成套 的图像处理软件包。 +它可以完成用户提出的各种图像处理任务。 越来越多的计算机厂家在生产和销售各种工 作站。 +微型计算机（微机），由于其具备人脑的某些功能 ，所以也称其为“微电脑”。是由大规模集成电路组 成的、

15、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为 基础，配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相 应的辅助电路而构成的裸机。 +特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。 。台式机、笔记本、个人数字助理PDA +微型计算机系统 +1)微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设 备和输出设备五大部分组成。 +其中存储器又分内存储器、外存储器； +通常把输入设备及输出设备统称为外围设备； +运算器和控制器又称为中央处理器 CPU(Central Processing Unit)。 +2)由微型计算机配以相应的外围设备(如打印机、显 示器、磁盘机和磁带机等)及其他专用电路、电源、 面板、机架以及足够的软

16、件构成的系统叫做微型计 算机系统(Microcomputer System)（就是通常说的 电脑）。 +1.运算速度快 +运算速度是计算机的一个重要性能指标 每秒执行定点加法的次数 每秒执行指令数（MIPS） +2.计算精度高 +电子计算机的计算精度在理论上不受限制，一般的计 算机均能达到15位有效数字，通过一定的技术手段， 可以实现任何精度要求。 +3.逻辑运算能力强大 +人是有思维能力的。思维能力本质上是一种逻 辑判断能力，也可以说是因果关系分析能力。 借助于逻辑运算，可以让计算机做出逻辑判断 ，分析命题是否成立，并可根据命题成立与否 做出相应的对策。 +例如，数学中有个“四色问题”，说是不论多么 复杂的地图，使相邻区域颜色不同，最多只需 四种颜色就够了。100多年来不少数学家一直想 去证明它或者推翻它，却一直没有结果，成了 数学中著名的难题。 +1976年6月，在美国伊利诺斯大学的两台 不同的电子计算机上，用了1200个小时， 作了100亿次判断，结果没有一张地图是 需要五色的，最终证明了四色定理，轰动 了世界。 +4.具有“记忆”和逻辑判