计算机科学技术导论（第二版） 葛建梅 第1章

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1、普通高等教育“十一五”国家级规划教材（21世纪高等院校计算机系列教材）计算机科学技术导论(第二版)葛建梅等编著中国水利水电出版社ISBN978-7-5084-5655-3第1章计算机科学技术的基础知识本章学习目标本章主要讲解计算机的发展简史、特点、用途、系统组成、基本结构和工作原理、计算机中数据的表示方法——数制与码制、程序设计基础知识等内容。通过本章的学习，主要掌握以下内容：计算机的基本概念、特点、用途及发展数制及数制间的相互转换方法计算机数的表示法、ASCII码和汉字编码计算机基本结构和工作原理程序设计语言、程序设计方法算法与数据结构计算

2、机概述1.1计算机科学与技术专业知识体系和专业方向1.2计算机的运算基础1.3逻辑代数与逻辑电路基础1.4计算机的基本结构和工作原理1.5程序设计基础1.61.1计算机概述1.1.1计算机的基本概念“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。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。计算机具有各种计算的能力。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

3、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。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。1.1.2计算机系统的组成计算机系统由计算机硬件和计

4、算机软件两部分组成。◆硬件（Computerhardware)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。◆软件（Computersoftware)它包括计算机运行所需的各种程序、数据及相关文档资料。◆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，软件是人与硬件之间的界面。操作员（人）应用软件支撑软件系　编译程序统……..软件操作系统计算机硬件计算机软件计算机系统的层次结构1.1.3计算机的发展自1946年美国宾西法尼亚大学研制出世界上第一台电子数字计算机ENIAC（电子数字积分计算机的英文缩写）至今虽

5、然只有60多年的时间，但计算机系统和计算机应用得到了飞速发展。元件制作工艺水平的不断提高是计算机发展的物质基础，因此以计算机元器件的变革作为标志，计算机的发展已经历了四代，并正在研制第五代。1．第一代计算机—电子管计算机（1946～1957年）其主要特征是采用电子管作为主要元器件。ENIAC。2．第二代计算机—晶体管计算机（1958～1964年）其主要特征是由电子管改为晶体管。3．第三代计算机—集成电路计算机（1965～1971年）其主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分立元件的晶体管。4．第四代计算机—大规模与超大规模集成电路计算机　　　　　　　

6、　　（1972年至今）其主要特征是以大规模和超大规模集成电路为计算机的主要功能部件。5．新一代计算机—智能计算机新一代计算机正在研制之中，主要特征是人工智能，它将具有自然语言理解能力、模式识别能力和推理判断能力等，突破冯.诺依曼体系结构的限制，提出非冯.诺依曼的体系结构，如神经网络计算机。6．微型计算机的发展概况微型计算机（简称微机）诞生于1971年，它的诞生和迅速普及是计算机发展史中最重大的事件。微型计算机具有体积小、重量轻、功耗小、可靠性高、使用环境要求不严格、价格低廉、易于成批生产等特点。世界上第一台微机是由美国Intel公司年轻的工程师马西安

7、.霍夫（M.E.Hoff）于1971年研制成功的。他大胆地提出了一个设想，把计算机的全部电路做在四个芯片上，即一片4位微处理器Intel4004、一片320位的随机存取存储器、一片256字节的只读存储器和一片10位的寄存器，它们通过总线连接起来就组成了世界第一台4位微型计算机—MCS-4。微型计算机的核心部件是微处理器（MPU），根据微处理器集成规模和功能，形成了微型计算机的不同发展阶段。（1）第一代微型计算机1972年Intel公司研制成功8位微处理器Intel8008，它主要采用工艺简单、速度较低的P沟道MOS电路。由它装备起来的计算机MCS-8

8、称为第一代微型计算机。（2）第二代微型计算机第二代微处理器是在1973年研制成功的，主要采用速度较快的N沟道