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1、2019/8/18,Foshan University,第一章 计算机及其发展史,学习目标 认识计算机 了解计算机的发展历史,2019/8/18,Foshan University,计算机是什么？,“计算机”顾名思义是一种计算的机器，它是由一系列电子器件组成英语名称为Computer。,2019/8/18,Foshan University,数据处理器？,可以认为计算机是一个数据处理器。这样，计算机是一个接受输入数据，处理数据，产生输出数据的黑盒。如图1-1所示：,图 1-1 数据处理器模型,2019/8/18,Foshan University,问 题 1、便携式计算器是计算机吗？ 2、这个
2、模型没有说明所处理的类型以及是否可以处理一种以上的类型呢？,2019/8/18,Foshan University,可编程数据处理器？,程序：是用来告诉计算机对数据进行处理的指令集合。,图 1-2 可编程数据处理器模型,2019/8/18,Foshan University,在这个新模型中：输出数据依赖于两方面：输入数据和程序。,2019/8/18,Foshan University,结论： 相同的输入数据，不同的程序，输出的结果也就不相同。 第一个程序是使输入数据按大小顺序排列。 第二个程序是使所有的数据相加。 第三个程序是找出输入数据中的最小数据。,2019/8/18,Foshan Uni
3、versity,尝试定义？,计算机可以对数字、文字、颜色、声音、图形、图像等各种形式的数据进行加工处理。 计算机具有各种处理的能力。当用计算机进行数据处理时，首先把要解决的实际问题，用计算机语言编写成计算机程序，然后将待处理的数据和程序输入到计算机中，计算机按程序的要求，一步一步地进行各种运算，直到存入的整个程序执行完毕为止。 计算机具有各种计算的能力。在数据处理过程中，计算机不仅能进行加、减、乘、除等算术运算，而且还能进行逻辑运算并对运算结果进行判断，从而决定以后执行什么操作。 计算机具有信息处理能力。在当今的信息社会里，各行各业，随时随处产生大量的信息，人们为了高效地获取、传送、检索信息及
4、从信息中产生各种报表数据，必须将信息在计算机的控制下进行有效的组织和管理 。,2019/8/18,Foshan University,计算机定义,综上所述，可以给计算机下一个定义： 计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。,2019/8/18,Foshan University,冯.诺伊曼模型,1964年由美籍匈牙利数学家冯.诺伊曼提出。 中心内容：存储程序工作原理。,2019/8/18,Foshan University,4个子系统,冯.诺伊曼模型由4个子系统：存储器、算术逻辑单元、控制单元和输入/输出单元。 5大部件：存储器、运算器
5、、控制器、输入和输出设备。 CPU中包括： 运算器、控制器,2019/8/18,Foshan University,计算机的五大部件,图1-5 冯.诺伊曼模型,2019/8/18,Foshan University,存储器,存储器：是用来存储的区域，在计算机处理过程中用来存储数据和程序。 存储器的主要功能是存放程序和数据，是计算机的记忆单元。 使用时，可从存储器取出信息，不破坏原有的内容，这个过程称为读操作。也可把信息写入存储器，原来的内容被抹掉，称为写操作。,2019/8/18,Foshan University,运算器,运算器（算术逻辑单元）：是进行计算和逻辑操作的地方。 运算器是计算机的
6、核心部件； 主要功能：算术运算和逻辑运算； 工作过程：运算器不断地从存储器中得到要加工的数据，对其进行加、减、乘、除及各种逻辑运算，并将最后的结果送回存储器中，整个过程在控制器的指挥下有条不紊地进行。,2019/8/18,Foshan University,控制单元,控制单元：是用来对存储器、算术逻辑单元、输入/输出等子系统的操作进行控制的单元。 控制器是计算机的指挥中枢； 主要作用:是使计算机能够自动地执行命令。 工作过程:首先从内存取出指令，并对指令进行分析，然后根据指令的功能向有关部件发出控制命令 ，当各部件完成工作后，将反馈信息返回给控制器。,2019/8/18,Foshan Univ
7、ersity,输入/输出单元,输入/输出单元：输入子系统负责从计算机外部接受输入数据和程序；输出子系统负责将计算机的处理结果输出到计算机外部。,2019/8/18,Foshan University,输入设备,外部信息与计算机的接口称为输入设备。常用的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等。 鼠标的外形非常像一只老鼠，所以取名鼠标，在Windows及网络中使用频率相当高，可以代替键盘的大部分功能。鼠标分为机械式、光学式和光学机械式三种，对鼠标的操作可分为左击、右击、双击及拖动，这四种不同的操作可以实现不同的功能。 扫描仪是计算机输入图片使用的主要设备，它内部有一套光电转换系统，可以把各种图片信息转换成
8、计算机图像数据，并传送给计算机，再由计算机进行图像处理、编辑、存储、打印输出或传送给其他设备。,2019/8/18,Foshan University,输出设备,输出设备 （1） 显示器：显示器由监视器和显示适配卡组成，是最常用的输出设备。 （2） 打印机：打印机也是计算机中最常用的输出设备。按输出方式可分为击打式和非击打式，击打式以针式打印机为主要代表，非击打式以激光打印机和喷墨打印机为主流。,2019/8/18,Foshan University,存储的程序概念,存储程序原理 用二进制表示程序和数据。 程序和数据以同等的地位存放在存储器中。,2019/8/18,Foshan Univers
9、ity,指令的顺序执行,冯.诺伊曼模型中的程序由一组数量有限的指令组成。控制单元从存储器中提取一条指令，解释指令，接着执行指令。因此是一条接着一条顺序执行。 工作过程简述： 通过输入设备将原始数据和程序送入到存储器； 控制器从存储器中依次取出指令, 并分析其操作码； 根据操作码决定其操作，并根据地址码取出相应的操作数送运算器；当运算器运算完毕后,将结果送至输出装置输出。,2019/8/18,Foshan University,计算机硬件,主要由CPU、存储器、输入输出控制系统和各种输入输出设备等功能部件组成。 裸机 脱离软件的计算机硬件称“裸机” 。 硬件是软件赖以运行的物质基础，软件是人与硬
10、件之间的界面。,2019/8/18,Foshan University,序列-数据,存储数据：不同类型的数据是以0和1序列的二进制模式存储在计算机内部的。在第2章和第3章中将会详细的介绍。 组织数据：在将数据存储到计算机之前，能否有效地将数据组织成不同的实体和格式呢？如今，并不把数据当作杂乱无章的信息序列来对待，数据被组织成许多的小单元，再由这些小的单元组成更大的单元。,2019/8/18,Foshan University,计算机软件,它包括计算机运行所需的各种程序、数据及相关文档资料。,图 1-6 存储器中的程序和数据,2019/8/18,Foshan University,指令的序列,指
11、令的序列：这个模型还要求程序必须是有序的指令集。每一条指令操作一个或者多个数据项。因此一条指令可以改变它前面指令的结果。,算法：这种逐步解决问题的方法就是所谓的 算法。,2019/8/18,Foshan University,计算机语言,计算机语言只有比较有限的符号和单词。 编写计算机程序所用的语言是人与计算机之间交换的工具，一般可分为机器语言、汇编语言和高级语言。 1、机器语言是计算机系统所能识别的，不需要翻译直接供机器使用的程序设计语言。机器语言中的每一条语句实际是二进制形式的指令代码，它由操作码和操作数组成。,2019/8/18,Foshan University,计算机语言,2、汇编语
12、言是一种面向机器的程序设计语言，用助记符号表示机器语言中的指令和数据，要经过汇编系统编译后才能执行。它是为特定的计算机或计算机系列设计的。 3、高级语言中的数据用十进制表示，语句用接近自然语言的英文字和常用的数学表达式来表示，因此称为高级语言。但对于高级语言的程序（源程序）计算机不能识别和执行，需要翻译成计算机能识别和执行的二进制形式的指令代码，然后才能执行。,2019/8/18,Foshan University,软件工程,软件工程：在冯.诺伊曼模型中没有定义软件工程，软件工程是指结构化程序的设计和编写。它不仅仅是用来描述完成某一任务的应用程序，还包括程序设计中所要严格遵循的原理和规则。,2
13、019/8/18,Foshan University,操作系统,操作系统：计算机操作系统最初是为程序访问计算机部件提供方便的一种管理程序。一种用来管理计算机系统的所有资源、提高计算机工作效率的系统软件称为操作系统。 它有五个管理功能：进程与处理机调度、作业管理、存储管理、设备管理和文件管理。,2019/8/18,Foshan University,计算机的发展历史,计算机的产生和发展不是一蹴而就的，而是经历了漫长历史的过程。 在这过程中，科学家们经过艰难的探索，发明了各种各样的“计算机”，这些“计算机”顺应了当时历史的发展，发挥了巨大的作用，推动了社会的进步，也推动了计算机技术的发展。,201
14、9/8/18,Foshan University,计算机产生的史前史,1.算筹 算筹又称为筹、策、算子等 算筹在中国的起源很早 中国著名科学家祖冲之(429500年)借助算筹作为计算工具计算出圆周率,祖冲之(429500年),2019/8/18,Foshan University,2. 算盘,算盘也称珠算，是中国劳动人民创造的一种工具 由古代“算筹”演变而来 素有“中国计算机”之称 最早见于汉末三国时代徐岳撰写的数术记遗 南宋时期的数学家杨辉发明了乘除通变算宝,2019/8/18,Foshan University,3. 机械计算机,1623年，德国科学家契克卡德(W. Schickard)为
15、天文学家开普勒(Kepler)制作了一台机械计算机,2019/8/18,Foshan University,法国科学家布莱斯帕斯卡(Blaise Pascal：16231662年)是被公认为是制造出机械计算机的第一人。,2019/8/18,Foshan University,德国著名数学家戈特弗里德威廉莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz：1646阿1716年)将帕斯卡的“加法器”扩大为乘除运算 1700年左右，莱布尼茨从中国“易图”(八卦)里受到启发，悟出了二进制数之真谛。,2019/8/18,Foshan University,4. 提花机,西汉年间中国的纺织工匠已
16、能熟练掌握提花机技术 。,2019/8/18,Foshan University,法国机械师约瑟夫杰卡德(Joseph Jacquard)，大约在1801年完成了“自动提花编织机”的设计制作，真正成功地改进了提花机。,2019/8/18,Foshan University,5. 差分机和分析机,英国剑桥大学著名科学家查理斯巴贝奇(Charles Babbage：17921871年)在1822年研制出第一台差分机。,Babbage(17921871年),2019/8/18,Foshan University,5. 差分机和分析机,阿达奥古斯塔(Ada Augusta：18151852年)是计算机领域著名的女程序员。,Ada(18151852年),2019/8/18,Foshan University,6. 模拟计算机,19世纪末，赫尔曼霍列瑞斯(Herman Hollerith：18601929)首先用穿孔卡完成了第一次大规模数据处理。,2019/8/18,Foshan University,托马斯沃森(T.Wat
