第1章 计算机基本原理

《第1章 计算机基本原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、计算机基本原理王晓蕾一个充满计算机的世界…本节课的主要内容一、认识计算机二、计算机的发展历程三、计算机的分类四、计算机的特点与应用领域五、计算机系统概述一、认识计算机计算机1.1计算机的核心功能模块→输入输出计算存储进行科学计算进行文字处理处理图像……(computer)1.2存储程序原理计算机的定义计算机是一种能够存储程序和数据并自动执行程序，快速而高效地完成对各种数字信息处理的电子设备。存储程序原理采用二进制编码形式表示数据和程序——电子元器件只有开（高电平）和关（低电平）两种状态，所以用1和0来表示简化机器的逻辑

2、线路要执行的程序存储在存储器中，计算机能够自动地依次从存储器中取出指令执行——不必每个问题都重新编程，大大加快运算进程1.3冯·诺依曼机现代计算机由五个部分组成，称为冯·诺依曼机冯·诺依曼计算机奠基人（计算机之父）短期/长期Poweron/off输入输出计算存储I/OCPU存储程序计算机—冯.诺依曼机运算器控制器二、计算机的发展历程2.1第一台电子计算机ENIAC/1946ENIAC：ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator(电子数字积分器和计算器)占地170平方米重30吨1

3、8800个电子管，1500个继电器，7000个电阻运算速度：5000次/秒(现在的普通家用电脑：几十亿次/秒）缺点：（1）没有存储器（2）用布线接板进行控制，甚至要搭接几天。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾二、计算机的发展历程2.2理论计算机奠基人——阿兰·图灵阿兰·图灵（AlanMathisonTuring）（1912-1954）20世纪最著名的数学家之一提出了对图灵机的设想。第一次回答了计算机是怎样一种机器以及如何工作。计算机领域的诺贝尔奖图灵奖二、计算机的发展历程2.3第一台真正具有现代计算机结构的电子计算

4、机EDVAC——ElectricDiscreteVariableAutomaticComputer(电子离散变量自动计算机)采用二进制并能存储程序和数据-----冯.诺依曼计算机，其运算速度是ENIAC的240倍。ENIAC是世界上第一台计算机(1946)，但不是存储程序式的，程序要经过外接电路板输入，冯·诺依曼发现了这个问题并提出了解决方案。图灵也同时解决了此问题。二、计算机的发展历程2.4计算机发展的四个时代第一代第二代第三代第四代时间1946～19581958～19641964～19711971～主要电子器件电子

5、管晶体管集成电路大规模、超大规模集成电路处理速度5千~数万数十万~百万百万~数百万数百万~数亿软件机器语言汇编语言高级语言操作系统数据库、网络等应用科学计算数据处理工业控制文字处理图形处理社会各领域(指令数/秒)二、计算机的发展历程2.5计算机的发展趋势巨型化更高速度的运算和更大的存储能力微型化更高的集成度和更低的功耗（以微处理器的发展为特征）网络化更大范围的网络连接和更快捷的接入方式智能化更高级的人类认知能力，具有人工智能计算机的发展趋势二、计算机的发展历程计算机的发展趋势——巨型化运算速度可达每秒万亿次运算的超级计

6、算机2008年公布的全球超级计算机500强排行榜IBM走鹃（Roadrunner）运算速度每秒1026万亿次浮点运算拥有130536个处理器中国的超级计算机：国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”国家智能计算机中心推出的“曙光1000”,“曙光2000”“曙光4000A”二、计算机的发展历程计算机的发展趋势——微型化摩尔定律1965年摩尔（Moore）预言：半导体芯片上集成的晶体管数约每一年翻一番，性能也将提升一倍，而价格下降一半。现在普遍流行的说法是每18个月翻一番更高的集成度和更低的功耗（以微处

7、理器的发展为特征）发展结果：更小、更快、更便宜二、计算机的发展历程计算机的发展趋势——网络化计算机网络：计算机技术与通信技术结合的产物计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。把分散在不同地方的计算机联结成一个大规模、功能强的系统，使众多的计算机可以互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源二、计算机的发展历程计算机的发展趋势——智能化计算机将依据不确定的输入作出决定，它模仿人脑的工作方式，具有直观判断和处理不完整的模糊信息的能力，甚至有接近人的审美和情感能力。计算机工作时只

8、需有人告诉它“做什么”，而不必“手把手”教它“怎样做”。要求计算机具有人工智能，即让计算机能够进行图像识别、定理证明、研究学习、探索、联想、启发和理解人的语言等，是新一代计算机要实现的目标。三、计算机的分类按计算机的规模和处理能力分类巨型机（超级计算机）：速度最快、功能最强、存储最大用于国防尖端技术研究和国家高科技领域大型机：大型