计算机文化与信息表示基础

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1、1第一章计算机与信息表示基础计算机概述计算机中的数制*信息表示基础*计算机中带符号数的表示方法**2第一节计算机概述什么是电子计算机计算工具的发展历程电子计算机的诞生和发展电子计算机的分类电子计算机的特点和应用*计算机技术的新发展未来计算机展望*什么是电子计算机电子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装置。关键字：事先存储程序自动高速34计算工具的发展历程算筹算盘机械式计算机乘法器差分机制表机手5重要人物（1／2）图灵机简述一个读写头，一根纸带，读写头不

2、断读取纸带上的符号，并根据内在的状态转换规则转换当前状态，同时进行一些动作，如：插除或改写当前字符，向前/向后移动读写头或保持不动等。图灵……DTB有限状态控制器q1q2q3q4……qn读写头工作带图灵机模型A6重要人物（2／2）101页报告规定计算机的五大部件：运算器、逻辑控制器、存储器、输入装置和输出装置，并描述了五大部件的功能和相互关系；运用二进制取代了十进制；存储程序和程序控制冯·诺依曼7第一台电子计算机AtanasoffBerryComputer（ABC，1939）Capacitordrum used

3、asmemory4个主要方向：1.用电子管和电路代替机械部件。2.用二进制代替十进制进行运算。3.计算通过一连串顺序的逻辑动作实现，而不是通过“计数”实现。4.机器中要有能保存数的“存储器”。8第一台全电子数字计算机18000个电子管占地170平方米重达30吨耗电150千瓦保存80个字节每秒5千次加、减法运算ENIAC“埃尼阿克”程序采用外部插入式，这是一个致命的弱点。它的另一个弱点是存储量太小。计算机的发展经历了几个时代：时代年份器件软件应用一大约1950-1959电子管机器语言汇编语言科学计算二大约1959

4、-1965晶体管高级语言数据处理工业控制三大约1965-1975集成电路操作系统文字处理图形处理四大约1975-迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域电子管晶体管摩尔定律：每18个月到24个月，集成电路的性能将提高一倍，而其价格将降低一半。硅在未来将达到物理极限由蛋白质构成的集成电路，其大小只相当于硅片集成电路的十万分之一，运转速度更快，只有10-11秒，大大超过人脑的思维速度生物芯片传递信息时阻抗小，耗能低，且具有生物的特点，具有自我组织自我修复的功能研究中的第五代计算机：1994年,美国南加州大学教

5、授阿德勒曼博士,在《科学》杂志上发表题为《组合问题的生物电脑解决方案》的论文,首次提出分子计算机,即用DNA分子构建电脑的设想。DNA电脑与生物电脑之父雷纳德·阿德勒曼(L.Adleman)12未来计算机展望生物计算机通过控制DNA分子间的生化反应来完成计算分子计算机运行靠的是分子晶体吸收以电荷形式存在的信息光子计算机利用光子取代电子进行运算、传输和存储量子计算机利用处于多现实态的原子作为数据进行运算计算机的发展方向（1/4）巨型化速度更高、存储容量更大、功能更强运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机超级计算

6、机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域2.微型化更加小巧灵便、价廉物美、软件丰富，功能更强。计算机的发展方向（2/4）3.网络化将不同地方、不同区域、不同种类的计算机连接起来，实现信息共享，使人们更加方便地进行信息交流。计算机网络：计算机技术与通信技术结合的产物使用远程资源共享程序、数据和信息资源，计算机的发展方向（3/4）4.智能化可以模拟人的感觉行为和思维过程的机理，进行“看”、“听”、“说”、“想”、“做”，具有逻辑推理、学习与证明的能力。计算机的发展方

7、向（4/4）“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的‘没有灵魂的机械’来”。——笛卡尔（1637）17电子计算机的分类从原理上分类电子数字计算机；电子模拟计算机；数模混合计算机从规模和处理数据的能力巨型计算机；大型计算机；小型计算机；微型计算机；工作站；服务器从应用范围专用计算机；通用计算机我国第一台“银河”巨型计算机SunUltra40M2工作站可用于文件服务器、游戏服务器、中型规模数据库、集群等专用计算机及工业计算机双计算机控制19电子计算机的特点运算速度快计算精度高记忆力强具有逻辑判断能力可靠性高，通用性

8、强科学计算信息处理过程控制与人工智能CAD/CAM/CAT/CAI网络通讯计算机的应用预测全球气候变化火星车计算机的主要应用领域工商：电子商务、CAD/CAM教育：多媒体教育、远程教育医药：CA、MRI、远程医疗政府：电子政府娱乐：虚拟现实、电影特技科研：数据采集、计算分析家庭：家庭信息化计算机技术的新发展（1/5）1、网格技术：将各种资源虚拟为服务传统的Internet实现了计算机硬