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1、计算机应用基础,第1章 计算机文化基础,下一页,退出,中央财经大学信息学院,第1章 计算机文化基础,1.1 计算机的发展历史 1.2 计算机中的数制和编码 1.3 计算机的工作原理 1.4 微型计算机系统构成概述 1.5 微型计算机硬件系统 1.6 微型计算机软件系统 1.7 计算机病毒及其防治,退出,下一页,上一页,中央财经大学信息学院,1.1 计算机的发展历史,计算机的发展简介 计算机的分类 计算机的主要应用,退出,下一页,上一页,章目录,中央财经大学信息学院,引子：计算工具的发展历史,手指和石头：远古时代 结绳计数：大约在新石器时代早期，即远古传说里伏羲、黄帝之前 算筹：“运筹策于帷幄之
2、中，决胜于千里之外”。南北朝时期的祖冲之（公元429500年），借助算筹作为计算工具， 成功地将圆周率值计算到小数点后的第7位 珠算盘：汉朝有有关珠算的记载，直到明代珠算才取代了算筹 计算尺和机械式计算工具：西方17世纪开始，先后出现了：对数计算尺、加法器、乘法器、提花编织机（纺织）、差分机、手摇式计算机、微分仪等,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,世界上的第一台数字计算机,时间：1946年2月15日 地点：美国宾夕法尼亚大学莫尔学院 主要人物和单位： 约翰莫克利 美国陆军弹道研究所 美国陆军阿伯丁弹道实验室 计算机名称：ENIAC (电子数字积分计算器) 英文名称：
3、Electronic Numerical Integrator and Calculator,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,主要指标,占地170M2左右 重量30吨 6000个开关 7000个电阻 10000个电容 18000个电子管 50万条线 耗电140KW 运算速度：5000次加法/秒 ，3/1000秒时间内做完两个10位数乘法 主要用途：弹道计算的数值分析 特点：采用电子线路来执行运算、逻辑运算和储存信息 弱点： 存储容量小 靠外部开关继电器和插线来设置计算机程序，需要大量的人工 电子管多，容易出故障，可靠性差,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财
4、经大学信息学院,ENICA是什么样子？,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,ENICA是什么样子？,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,40年代的程序员在编程,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,冯诺依曼（John Von Neuman）理论,提出了全新的存储程序的通用计算机方案 ，即“电子离散变量计算机”（EDVAC，Electronic Discreate Variable Automatic Computer） 冯诺依曼的基本思想可以概括为三点： 计算机由五大部分组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 程
5、序和数据采用二进制表示 将程序和数据存放在存储器中，让计算机自动地执行程序,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,电子计算机发展的四个阶段(从元器件上分),退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,微型计算机的发展（以微处理器为标准）,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机发展历史上几次飞跃,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机发展历史上几次飞跃,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机发展历史上几次飞跃,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,我国计
6、算机的发展简介,著名数学家华罗庚是提倡在我国开展电子计算机科研的第一人。他于1950年回国后不久，就向中共中央提出开展电子计算机科学研究的建议。 1956年6月，我国制定了19561967年科学技术发展远景规划，将“计算技术的建立”列为紧急措施之一。6月14日，国家领导人接见参加制定规划的全体科学家，这一天被定为中国计算机事业创始日 1958年，中国第一台计算机103型通用数字电子计算机研制成功，运行速度每秒1500次。是根据前苏联提供的设计图制造的电子管计算机。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,我国计算机的发展简介,1960年，中国第一台自行设计的大型通用电子计算
7、机107型通用电子数字计算机研制成功。 1963年，中国第一台大型晶体管电子计算机109机研制成功。 1974年以后，DJS系列13个机型先后研制成功。其中DJS-30是采用小规模集成电路、DJS-140是采用中规模集成电路、DJS-150是采用大、中规模集成电路（16位机）。 1977年，中国第一台微型计算机DJS-050机研制成功。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,我国计算机的发展简介,1983年，“银河号”巨型计算机研制成功，运算速度达每秒亿次。 1996年，国产联想电脑在国内微机市场销售量第一。2002年8月，联想集团研制成功了中国第一台万亿次巨型计算机“联
8、想深腾1800大规模计算机系统”,浮点运算速度达到每秒1.027万亿次。在全世界按运算速度排序的前500台计算机中，这台“联想深腾”名列第24位（排名前23位的均出自美、日两国）。 2003年底，全球运算速度名列前茅的商品化高性能计算机10万亿次曙光4000A落户上海超算中心，负责网格计算的海量信息服务及数据交互等系列工作。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的特点,运算速度快 计算精度高 存储容量大 具有逻辑判断能力 具有自动执行程序的能力,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,未来计算机的发展趋势,巨型化 ：计算机的运算速度更高、存储容
9、量更大、功能更强。 微型化 ：微型机可渗透到诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中小型机无法进入的领地，同时作为工业控制过程的心脏，使仪器设备实现“智能化”。 多媒体化 ： 以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,未来计算机的发展趋势,网络化 ：以实现硬件资源和软件资源的共享 智能化 ：让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备视觉、听觉、语言、行为、思维、逻辑推理、学习、证明等能力，形成智能型、超智能型计算机。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,发展“非冯诺依曼式”计算机
10、,目前的计算机体系结构都是“冯诺依曼式” ： 采用存储程序方式进行工作； 发展方向： 创建新的程序设计语言，即所谓的“非冯诺依曼语言” 从计算机元件方面，提出了发明与人脑神经网络类似的新型超大规模集成电路的设想，即分子芯片。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,发展“非冯诺依曼式”计算机,重要事件 1982年 日本宣布研制有人工智能的第五代计算机。采用Prolog等逻辑推理语言作为核心计算机语言；1991年宣布放弃“第五代计算机”计划，发展基于神经网络的“第六代计算机”。 1982年 美国组建了微电子和计算机技术公司，成立了高级计算机体系结构研究部（MCC），对人工智能
11、、人机界面、系统技术和实验系统成套工具等课题进行研究。 1985年 欧洲共同体制定“欧洲信息技术研究的战略计划”。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,发展“非冯诺依曼式”计算机,进展情况 生物计算机。原理：逻辑的真和假神经元的兴奋和抑制二进制的0和1 光子电脑 想法：用光束来代替电子，进行运算和存储。用不同波长的光来代表不同的数据，可快速完成复杂的计算工作。 难点：主要是需要开发出可用一条光束控制另一条光束变化的光学“晶体管”，目前的技术造出来的光学“晶体管”将使我们台式微机有汽车一样大。但目前的技术水平短期内光计算机达到实用很困难。 1984年5月，欧洲号称研制出世
12、界上第一台光计算机。 最新进展是：IBM的研究人员一直在研究用仅为人类毛发5万分之一的微型碳分子制造芯片，目前已经可以让微型碳分子发光。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,发展“非冯诺依曼式”计算机,量子计算机。理论：实验上也证明了量子逻辑门的存在；经典粒子在某一时刻的空间位置只有一个，而量子客体则可以存在空间的任何位置，具有波粒二象性，量子存储器可以以不同的概率同时存储0或1，具有量子叠加性。如果量子计算机的CPU中有N个量子比特，一次操作就可以同时处理2n个数据，而传统计算机一次只能处理一个数据。具有强大的并行处理能力。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央
13、财经大学信息学院,计算机分类（处理数据的方式）,数字计算机 数字计算机所处理的数据都是以“0”和“1”表示的二进制数字，是不连续的数字量。 模拟计算机 模拟计算机所处理的数据是连续的，称为模拟量。 混合计算机 它集数字计算机和模拟计算机的优点于一身。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（使用范围）,通用计算机 能适用于一般科技运算、学术研究、工程设计和数据处理等广泛用途的计算。通常所说的计算机均指通用计算机。 专用计算机 这是为适应某种特殊应用而设计的计算机，其运行程序不变，效率较高，速度较快，精度较好，但不宜作它用。如飞机的自动驾驶仪，坦克上的火控系统中用
14、的计算机，都属专用计算机。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（性能）,巨型机 主要用于大规模科学计算或数据处理。如数值天气预报、核爆炸模拟，大型结构的分析等。一般运算次数在 百亿次/秒，有些巨型机的峰值速度达 万亿次/秒。 如CRAY系列、银河III 大中型计算机 这类计算机通用性强，有很强的综合处理能力。可以用于科学计算，但更多的是用于商业应用，如大型事务处理、企业内部信息管理等。通常称之为“企业级”计算机。 如 IBM370, IBM390等。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（性能）,小型机 规模小、结构简单、设
15、计试制周期短。体系结构上通常采用RISC技术（精简指令计算机）。对环境要求低、可靠性高，是巨型机和大中型机的辅助机。广泛应用于大学、研究机构的科学计算、企业管理等。 如：DEC公司的PDP系列、IBM、SUN、HP等公司也都有一系列的产品。 工作站 某种特殊用途的高档微型计算机，兼有大中小型机的多任务、多用户能力，又有微机的便利操作和良好的用户界面。目前多媒体技术普遍在工作站上使用。应用从计算机辅助设计（CAD）领域扩展到各领域，并充当服务器。 著名的产品：SGI、SUN、HP等,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机分类（性能）,微型机（PC机） 日常使用的电脑均
16、为微型机，又称为个人计算机(Personal Computer)。 所以微机也称 PC机。 著名的Intel系列CPU和IBM PC及兼容机造就了微机今天繁荣的局面。 微机的出现使得计算机真正面向全人类，真正成为大众化的信息处理工具。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的应用,科学计算 虽然科学计算在整个计算机的应用中所占的比重在逐步下降，已不足10%，但随着科学技术的不断发展，需要解决的问题的复杂性、计算量、精度和速度要求的不断提高，科学计算在现代科学研究中的地位在不断提高，尤其在尖端科学领域中，显得更为重要。 信息管理 信息管理的核心是数据处理，就是对各种信息进行收集、整理、存储、分类、加工和利用的过程。数据处理是一切信息管理、辅助决策系统的基础。各类管理信息系统（MIS）、决策支持系统（DDS）、专家系统（ES）以及办公自动化系统（OAS）都需要数据处理支持，这已成为当代计算机的主要任务。,退出,下一页,上一页,章目录,节目录,中央财经大学信息学院,计算机的应用,过程控制 大型企业的生产过程自动控制，是计算机应用的又一重要领域
