计算机的发展与运算基础

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1、计算机应用基础教程计算机应用基础教程n n第第1 1章章 计算机的发展与运算基础计算机的发展与运算基础 n n第第2 2章章 微型计算机系统基本知识微型计算机系统基本知识n n第第3 3章章 WindowsWindows操作系统操作系统n n第第4 4章章 Word2007Word2007文档编辑与排版文档编辑与排版n n第第5 5章章 Excel 2007Excel 2007的使用的使用n n第第6 6章章 PowerPoint 2007PowerPoint 2007的使用的使用n n第第7 7章章 Access2007Access2007的使用的使用 n n第第8 8章章 多媒体应用基础多

2、媒体应用基础n n第第9 9章章 计算机网络基础计算机网络基础 n n第第1010章章 常用工具软件常用工具软件第第1 1章章 计算机的发展与运算基础计算机的发展与运算基础1.1 计算机的发展与特点 1.2 计算机的分类与应用 1.3 计算机中信息的表示 （重点为 几种进位计数制，及进位计数制之 间的相互转换。）1.1 1.1 计算机的发展与特点计算机的发展与特点人类社会自从发明了数以后，计算技术 就在不断地衍生和发展，从古代的简单的 石块、贝壳、绳节计数，到中国唐代的算 盘，到欧洲的手摇计算器，以后又相继出 现了计算尺、袖珍计算器等，直到今天的 电子计算机，记录了人类计算工具的发展 史。 世

3、界第一台机械式加法计算机(1642年)乘法计算机(1647年)差分机（1822年）1822年，英国科学家巴 贝奇设计“差分机”,并于 1822年制造出可动模型 。 这台机器能提高乘法 速度和改进对数表等数 字表的精确度。1991年 ，为纪念巴贝奇诞辰 200周年，伦敦科学博 物馆制作了完整差分机 ，它包含4000多个零件 ，重2.5吨.手摇式机械计算机手摇计算机是1878年由一位在俄国工作的瑞典发明家奥 涅尔制造的，这是一种齿数可变的齿轮计算机。 奥涅尔计算机的主要特点是，它利用齿数可变的齿轮， 代替了莱布尼兹的阶梯形轴。其中，字轮与基数齿轮之间没 有中间齿轮，数字直接刻在齿数可变齿轮上，置好

4、的数在外 壳窗口中显示出来。它是后来流几十年的台式手摇计算机的 前身。 Z-3型计算机（1941年）电动机械式计算机第一台计算机第一台计算机( (ENIACENIAC) )诞生日期：1946年2月15日; 全名：电子数字积分计算机(ENIAC); 运算速度：每秒钟能够进行5000次加法运算。 :重达重达3030吨吨:耗电耗电140140千千瓦瓦:1 1万万8 8千千多多个电子管个电子管:保存保存8080个字节个字节:几乎有两个教室大几乎有两个教室大ENIAC“艾尼亚克”研发团队EDVAC冯诺依曼2012年6月18日，国际超级电脑组织公布的全球超 级电脑500强名单中，“天河一号”排名全球第五。

5、美国 的超级电脑技术在过去一年中突飞猛进，由美国国际 商业机器公司(IBM)最新研制的超级计算机“红杉 ”(Sequoia)，为美国夺得全球最快超级计算机宝座。这 是继2009年后美国再次夺回“世界第一电脑”的头衔。 排名前十的超级计算机系统实测运算速度都超过每秒 千万亿次，其中美国的超级计算机有3个，中国和德国 2个，日本、法国和意大利各1个。中国国家超级计算 天津中心的“天河一号”超级电脑在最新排名中名列第 五；另外超级计算深圳中心的“星云”超级电脑排名第 十。天河一号千万亿次超级计算机系统“天河一号”是我国首台千万亿次超级计算机。曾计划从2010年9月 开始进行系统调试与测试，并分步提交

6、用户使用。2010年11月14日， 国际TOP500组织在网站上公布了最新全球超级计算机前500强排行榜 ，中国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”排名全球第一。其 后2011年才被日本超级计算机“京”超越。2012年6月18日，国际超级 电脑组织公布的全球超级电脑500强名单中，“天河一号”排名全球第 五。K Computer超级计算机K的运行速度为每秒8.16千万亿次浮点计算 (Petaflops)，由68544个SPARC64 VIIIfx处理器组成，每个处理器 均内置8个内核，总内核数量为548352个。据富士通称，该款超 级计算机仍在建造之中，将于2012年11月投入运行，届时处理

7、 器数量将增加到8万个。 由美国国际商业机器公司(IBM(微博)最新研制的超级计算机“红 杉”(Sequoia)，为美国夺得全球最快超级红杉”的持续运算测试达到每 秒16.324petaflops，即每秒16.32千万亿次运算，其峰值运算速度高达 每秒20.1千万亿次。“红杉”将用来进行模拟核试验，以及延长老旧核 武器的寿命，避免进行地下核试验。它目前被安装在美国能源部所 属的劳伦斯利福摩尔国家实验室。超级计算机“红杉”(Sequoia)及其研发团队1.1.1 1.1.1 计算机发展的几个阶段计算机发展的几个阶段时代时代年份年份逻辑逻辑 元件元件主要特征主要特征 1. 1.电子 管数 字计 算

8、机46584658电子管电子管 逻辑元件采用电子管（真空管） 。 使用继电器、磁鼓或延迟线制作 内存储器。 外存储器采用纸带、卡片磁带等 。 使用机器语言或汇编语言。 运算速度每秒几千次到几万次。2 2晶体 管数 字计 算机59645964晶体管晶体管 逻辑元件采用晶体管。 使用磁芯存储器制作内存储器。 外存储器采用磁带或磁盘等。 软件使用操作系统，采用高级语 言编程。 运算速度每秒几十万次3 3中、小 规模集 成电路 数字计 算机6476470 0中小中小 规模规模 集成集成 电路电路 逻辑元件采用中、小规模的集成电 路。 内存储器采用了磁芯存储器和半导 体存储器。 外存储器采用磁带或磁盘等

9、。 操作系统进一步完善，可采用多种 高级程序设计语言编程。 运算速度每秒高达几百万次。 4 4大规模 、超大 规模集 成电路 数字计 算机7171年年 后后( (超超) ) 大规大规 模模 集成集成 电路电路由微处理器为核心，配上由大规模集 成电路制作的存储器、输入/输出接口 电路及系统总线等所组成的计算机， 简称微机1.1.1 1.1.1 计算机发展的几个阶段计算机发展的几个阶段1.1.2微处理器与微型计算机的发展电子管，是一种最早期的电信号放大器件。被 封闭在玻璃容器（一般为玻璃管）中的阴极电子发 射部分、控制栅极、加速栅极、阳极（屏极）引线 被焊在管坐上。利用电场对真空中的控制栅极注入

10、电子调制信号，并在阳极获得对信号放大或反馈振 荡后的不同参数信号数据。早期应用于电视机、收 音机扩音机等电子产品中，近年来逐渐被半导体材 料制作的放大器和集成电路取代，但目前在一些高 保真的音响器材中，仍然使用低噪声、稳定系数高 的电子管作为音频功率放大器件（香港人称使用电 子管功率放大器为“煲胆”）。v电子管v晶体管晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。 由于其响应速度快，准确性，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域，可容纳一亿或更多的晶体管

11、集成电路的一部分。集成电路（integrated circuit，港台称之为积体 电路）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工 艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、 电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块 或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一 个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其 中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个 电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也 大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗 和高可靠性方面迈进了一大步。 它在电路中用字 母“IC”（也有用文字符号“N”等）表示。v集成电路凡是由大规模集成电路组成的具有控制器和运 算器功能的

12、中央处理器，统称为微处理器（ Microprocessor，MP）。微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器 为核心，配上由大规模集成电路制作的存储器 、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计 算机，简称微机。 v微处理器v微型计算机Intel公司于1971年推出了以Intel 4004的4位微处 理器组成的型号为MCS-4的世界第一台微型计算 机，Intel公司于1972年又推出了8位微处理器Intel 8008。1974年Intel公司推出了第二代微处理器Intel 8080 （8051）。 1.第一代微型计算机（19711973年）2.第二代微型计算机（19731978年

13、）v微型计算机的发展概况Intel公司于1978年推出了16位的8086微处理器 ，它属于第三代微处理器，1979年，Intel公司推 出的8088CPU，1981年，以8088微处理器为核心首 次组成了IBM IP微型计算机，开创了微型计算机 的新时代。 3.第三代微型计算机（19781984年） 随着超大规模集成技术的发展，出现了32位微 处理器，即第四代微处理器。1985年Intel公司推 出了80386微处理器，80386内部和外部的数据线 都是32位，Intel公司推出了32位结构的80386微处 理器后，确定了80386芯片的指令集结构（ Instruction Set Archi

14、tecture）为以后开发80X86系列 处理器的标准，称其为Intel 32位结构（Intel Architecture-32，IA-32），后来的80486、Pentium 等微处理器统称为IA-32处理器，或称32位80X86 处理器。Intel公司于1989年推出80486CPU。4.第四代微型计算机（19851992年） 1993年3月，Intel公司推出了第五代微处理器 Pentium（译名为“奔腾”）586，简称P5，外部数据 总线32位，内部仍然为32位寄存器，但具有64位的 数据处理能力。1995年2月，Intel公司推出了 Pentium Pro（译名为“高能奔腾”），简称

15、P6，1997 年Intel公司推出了Pentium MMX（译名为“多能奔腾 ”），它在原Pentium微处理器内部增加了处理多媒 体数据的MMX指令集。1998年1999年推出了 Pentium Pro的改进型，Pentium 和Pentium （译 名为“奔腾2代”和“奔腾3代”或P、P），2000年 Intel公司推出的代号为Northwood的Pentium 4（奔 腾4代）。 5.第五代微型计算机（1993年1995年） 现在，Intel、AMD、IBM及Sun等公司先后 已设计并推出了多种常用RISC结构的64位微 处理器，2000年Intel公司推出了64位Itanium 处理

16、器，2002年又推出了Itanium 2 处理器， Itanium 2 处理器含2.14亿只晶体管，工作主 频达到1GHZ 。由于采用EPIC技术设计了该 处理器的指令集，并不是IA-32结构的64位扩 展，为了区别原来Intel公司的32位（IA-32） 结构，Intel公司称该处理器的指令集结构为 Intel 64位（IA-64）。 6.Itanium(安腾)处理器IA-64结构的开放 硬件平台 AMD公司于2003年率先推出了支持64位、兼容 80X86指令集结构的64位处理器 2004年，Intel公司 基于AMD公司64位处理器推出的压力下，于是推 出了扩展存储器64位技术（Extened Memory 64 Technology，EM64T），EM64T技术是IA-32结构的 64位扩展，由于