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1、大学计算机基础,刘倩 lq_,教学资源,教材：大学计算机基础景红主编 西南交通大学出版社 参考教材：大学计算机基础冯博琴 主编 高等教育出版社 大学计算机基础教程王移芝 主编 高等教育出版社 电子教案：教务网 http:/,2,教学内容,计算机基础知识 (8学时) 计算机软件与操作系统 (5学时) 计算机网络技术 (6学时讲) 信息安全技术与社会责任 （4学时） 多媒体技术 (5学时) 计算机的应用（自学）,3,上机安排,上机时间和地点 教学34班 4-17周(二)11-12节 X7307 教学35班 4-17周(二)11-12节 X7105 课后请各班班长留下联系方式,4,考核方法,平时成绩
2、 出勤实验成绩 期末考试 机考(笔试),5,第1章 计算机基本知识,第1章 计算机基本知识,1.1 计算机系统概述,1.2 计算机数据的存储,1.3 计算机数据的表示,1.4 计算机数据的控制与处理,1.5 计算机数据的输入和输出,1.6 拓展学习 （英语）,7,1.1 计算机系统概述,1.1.1 计算机的发展,1.1.2 计算思维,1.1.3计算机系统的概念,8,计算机的史前时代 机械式计算机 从机械到电子的进程 电子计算机发展历史 奠定计算机理论基础的重要人物和思想,1.1.1 计算机的发展,9,1. 计算机的史前时代,石头计算到算盘,公元前3000年的古埃及人用结绳来记录土地面积和收获的
3、谷物,公元前2000年的美索不达米亚人用泥板计数，这块泥板上的契形文字代表25。,我国古代数学家祖冲之（ 公元429年公元500年）就是用算筹计算出圆周率值介于3.1415926和3.1415927之间。,10,1. 计算机的史前时代,石头计算到算盘,珠算被称为我国“第五大发明”，最早记录于汉朝人徐岳撰写的数术记遗一书里。,算圣刘洪及其发明的珠算盘。,11,1. 计算机的史前时代,计算尺和计算器,John Napier(1550-1617) 约翰纳皮尔， 英国数学家、对数的发明人,纳皮尔算筹(Napiers bones) 1612年发明,12,这种计算工具由十根长条状的木棍组成，木棍的表面雕刻
4、着类似于乘法表的数字，纳皮尔用它来帮助进行乘除法计算，使数字运算得到极大简化。,1. 计算机的史前时代,计算尺和计算器,Casio 14-A 史上第一台商用小型电子计算器 1957年发明,一款普通的袖珍电子计算器,13,2. 机械式计算机,帕斯卡加法机,Blaise Pascal(16231662),机器由系列齿轮组成的装置，外壳用黄铜材料制作，是一个长20英寸、宽4英寸、高3英寸的长方盒子，面板上有一列显示数字的小窗口，旋紧发条后才能转动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。最多可把八位长的数字加起来。,布莱斯帕斯卡 法国数学家、物理学家、思想家,14,保存在巴黎国立工艺博物馆的帕斯卡加法机，
5、1642年发明,莱布尼兹乘法机,Gottfried Leibniz(16461716),1674年，莱布尼茨发明乘法机。这是第一台可以运行完整四则运算的计算机，长100厘米、宽30厘米、高25厘米，主要由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成，整个机器由一套齿轮系统传动。,戈特费里德莱布尼兹 德国数学家、微积分独立发明人,2. 机械式计算机,15,差分机和分析机,现代计算机奠基人 英国剑桥大学教授查尔斯巴贝奇,1822年，差分机 伦敦科学博物馆的复制品,Charles Babbage (1791- 1871),2. 机械式计算机,差分机是用蒸气激活的而且体积十分庞大，它有一贮存程序，可以进行计
6、算并把结果自动地印出来。可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数。,16,差分机和分析机,后人根据巴贝奇图纸制造的“分析机”,1834年，巴贝奇提出通用计算机“分析机”构想，直至他去世也未制成。 分析机有现代计算机的基本组件，即五个功能部件：输入、输出、存储、控制和运输。所以巴贝奇被称为“计算机之父”,2. 机械式计算机,17,电子文明的曙光电子二极管、三极管,John Fleming (1848-1945),1904年，英国青年工程师约翰弗莱明发明真空二极管,Lee De Forest (1873-1961),1906年，美国人李德福雷斯特 发明能起放大作用的真空三极管。,3. 从机械
7、到电子的进程,18,Konrad Zuse (1910-1995),数字计算机之父克兰德楚泽,3. 从机械到电子的进程,Z系列计算机,19,Z 1 计算机最大的贡献是楚泽第一次采用了二进制数，在薄钢板组装的存储器中，楚泽用一个在细孔中移动的针，指明数字“0 ”或“1 ”。 这台机器采用了“穿孔带”输入程序，数据则由一个数字键盘敲入，计算结果用小电灯泡显示。,20,由于纯机械式Z 1 计算机性能不理想，第二年，楚泽的朋友给了他一些电话公司废弃的继电器，楚泽用它们组装了第二台电磁式计算机Z 2，这台机器已经可以正常工作。这时，他的工作引起德国飞机实验研究所的关注，使他得到了一笔资助。 1941 年
8、，第三台电磁式计算机Z3 完成，使用了2600 个继电器，用穿孔纸带输入，实现了二进制数程序控制。程序控制思想虽然过去也有人提倡，但楚泽是把它付诸实施的第一人。Z 3能达到每秒3 4次加法的运算速度，或者在3 5秒内完成一次乘法运算。,3. 从机械到电子的进程,德国博物馆中存放的Z4计算机,3. 从机械到电子的进程,它是最先采用程序控制的数字计算机,21,楚泽于1945 年又建造了一台比Z3 更先进的电磁式Z4 计算机，存储器单元也从64位扩展到1024 位，继电器几乎占满了一个房间。为了使机器的效率更高，楚泽甚至设计了一种编程语言Plankalkuel ，这一成果使楚泽也跻身于计算机语言先驱
9、者行列。,MARK系列计算机,Howard Aiken (1900-1973),MARK系列计算机发明人 美国哈佛大学数学教授 霍华德艾肯,哈佛大学的MARK-I,3. 从机械到电子的进程,“Haward Mark I” 为执行计算，事先排定指令，编制程序手册，并将它转换于纸带上，成为打孔的组合，指示机械，如此使机械能依循程序手册，实行计算。这种处理方式称为，自动逐次控制方式。,22,4. 电子计算机发展历史,ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）： 1946年2月14日，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场,第一台电子计算机的
10、诞生,23,ENIAC的性能指标： 每秒5000次加法 17468个电子管 7200个二极管、70000个电阻器、10000个电容器、6000个继电器 占地170平方米 总重量30吨 耗电174KW,ENIAC两位设计者 莫契利和埃克特,ENIAC博物馆中的部分器件,4. 电子计算机发展历史,24,电子管计算机时代：1946年20世纪50年代后期 (1)主要特点 逻辑元件电子管 主 存磁鼓 辅 存磁带 软 件机器语言、符号语言 应 用科学计算 (2)主要成就 数字电子计算机的出现，揭开了人类历史新篇章。 1946年6月，美国数学家、普林斯顿大学教授约翰冯诺依曼（John Von Neumann
11、）提出了“存储程序”的概念以及计算机组成和框架，奠定了现代计算机组成与工作原理基础。,4. 电子计算机发展历史,25,晶体管计算机 1947年，晶体管诞生。,晶体管的三位发明人 因这项伟大发明，三人获得1956年诺贝尔物理学奖,威廉肖克利,约翰巴丁,沃尔特布拉坦,4. 电子计算机发展历史,26,晶体管与电子管的比较： 体积比电子管小很多 耗电大大降低 稳定性有很大提高,电子管实物,晶体管实物,1955年，贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机TRADIC。 (Transistor Digital Computer),4. 电子计算机发展历史,27,晶体管计算机时代：20世纪
12、50年代中期20世纪60年代中期 (1)主要特点 逻辑元件 晶体管 主 存 磁芯 辅 存 磁盘 软 件 高级程序设计语言、操作系统 应 用 除科学计算外，已应用于数据处理、过程控制 (2)主要成就 首次将晶体管用于计算机，使计算机缩小了体积，减低了功耗，提高了速度和可靠性。 发明了高级语言。 首次提出了计算机的兼容问题，包括硬件兼容和软件兼容。,4. 电子计算机发展历史,28,1959年，集成电路宣告诞生。,1958年9月12日，在德克萨斯仪器（TI）公司工作的杰克基尔比（Jack Kilby）完成了他的集成电路设计（将硅电阻器、电容器和晶体管装在一块晶片上）。1959年2月6日，基尔比向美国
13、专利局申报专利“小型化电子电路（No. 3138743）”。 1959年7月30日，美国仙童公司的罗伯特诺伊斯（Robort Noyce）也宣称制出第一块集成电路，并向美国专利局申请专利“半导体器件和引线结构（No. 2981877）”。,杰克基尔比,罗伯特诺伊斯,4. 电子计算机发展历史,集成电路计算机,29,集成电路与晶体管的比较：,集成电路实物,晶体管实物,1964年4月7日，在IBM公司成立50周年之际，由年仅40岁的吉恩阿姆达尔(Gene Amdahl)担任主设计师，历时四年研发的IBM360计算机问世，标志着第三代计算机的全面登场，这也是IBM历史上最为成功的机型之一。,4. 电子
14、计算机发展历史,把几十个或几百个分立的电子元件集中做在一块几平方毫米的硅片上(集成电路芯片),30,集成电路计算机时代：20世纪60年代中20世纪70年代初 (1)主要特点 逻辑元件集成电路 主 存半导体 辅 存磁盘 软 件高级程序设计语言、操作系统 应 用科学计算、数据处理、过程控制 (2)主要成就 IBM公司首次提出了系列机的概念，圆满地解决了计算机兼容的问题，典型代表是IBM360系列机。 控制器设计使用微程序控制技术，使控制器的设计规整化。 结构化程序设计思想成熟，软硬件设计标准化。,4. 电子计算机发展历史,31,大规模集成电路计算机 微处理器的出现 1971年，Intel公司宣称，
15、他们首创了一种“开启集成电路新纪元”的半导体芯片，即第一块微处理器芯片4004。 所谓微处理器芯片是将CPU（Central Processing Unit，中央处理器）集成在一块芯片上。,第一块微处理器芯片Intel 4004及其发明人特德霍夫,4. 电子计算机发展历史,32,微型计算机 (1)第一台微型机：Altair 8800 1975年4月，微型仪器与自动测量系统公司（MITS）推出了首台通用型Altair 8800，售价375美元，带有1KB存储器，这是世界上第一台微型计算机。 (2)PC机：Personal Computer 1981年8月12日，IBM公司正式推出了全球第一台个人计算机IBM PC。该机采用主频4.77MHz的Intel 8088微处理器，运行Microsoft公司专门为IBM PC开发的MS-DOS操作系统。,第一台微型计算机 Altair 8800,第一台个人计算机 IBM PC,4. 电子计算机发展历史,33,大规模集成电路计算机时代：20世纪70年代初期至今 (1)主要特点 逻辑元件 大规模/超大规模集成电路（LSI/VLSI） 主 存 LSI/VLSI半导体芯片 辅 存 磁盘、光盘 软 件 高级程序设计语言、操作系统 应 用 科学计算、数据处理、过程控制，并进入以计算机网络为
