第1章 计算机基础ppt课件.ppt

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1、第1章计算机基础2021年7月29日目录1.1.1计算机的发展1946年2月，世界上第一台现代电子数字计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学研制成功，开创了计算机科学的新纪元。同一时期，美籍匈牙利数学家冯·诺依曼和他的同事研制了电子离散变量自动计算机，其主要设计思想是采用二进制编码和存储程序方式。该体系结构一直延续至今，故人们将计算机称为冯·诺依曼结构计算机，称冯·诺依曼为“现代电子计算机之父”。1.1.1计算机的发展1.1.2计算机的特点、分类及应用1．计算机的特点（1）运行速度快，计算能力强运算速度是衡量计算机性能的重要指标。通常所说的运算速度是指计算机每秒能执行的指令条数

2、，一般用MIPS（百万条指令/秒）来描述。（2）计算精度高，数据准确度高计算机的计算精度在理论上不受限制，一般的计算机可以有十几位甚至几十位（二进制）有效数字，通过一定的技术手段，可以实现任何精度要求。（3）具有超强的记忆和逻辑判断能力借助于逻辑运算，计算机可以进行逻辑判断，分析命题是否成立。（4）自动化程度高计算机具有内部存储能力，人们可以将指令预先输入并存储其中。当计算机开始工作后，从存储单元中依次取指令以控制操作流程，从而实现操作的自动化。1.1.2计算机的特点、分类及应用2．计算机的常见分类（1）按性能指标划分①超级计算机：由数百、数千甚至更多的处理器组成，能承担普通

3、微型机、服务器不能完成的大型复杂课题。②大型机：具有极强的综合处理能力和极大的性能覆盖面，主要应用于政府部门、银行、大公司等。③小型机：是指采用8~32颗处理器，性能和价格介于微型机服务器和大型主机之间的一种高性能64位计算机。④微型机：简称微机，是应用最普及、产量最大的机型，其体积小、功耗低、成本少、灵活性大、性能价格比明显优于其他类型的计算机。（2）按用途划分①专用计算机：为适应某种特殊应用而设计的计算机，其运行的程序不变、效率和精度较高、速度较快。②通用计算机：适用于一般科学计算、工程设计和数据处理等的计算机。1.1.2计算机的特点、分类及应用3．计算机的应用领域（1）

4、信息处理信息处理又称数据处理，是对数据进行收集、存储、整理、分类、加工、利用和传播等活动的总称。（2）科学计算科学计算也称数值计算，是指利用计算机完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的过程。（3）过程控制过程控制又称实时控制，是指利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对受控对象进行自动调节或控制。（4）计算机辅助系统计算机辅助系统是指利用计算机自动或半自动地完成一些相关的工作，包括CAD、CAM、CAI和CAE等。1.1.2计算机的特点、分类及应用3．计算机的应用领域（5）人工智能人工智能由英国著名科学家图灵提出，被认为是21世纪的三大尖端技术之一。人们为纪念图灵在计算

5、机领域的卓越贡献而专门设立了“图灵奖”。（6）网络应用计算机技术与现代通信的结合造就了计算机网络，它使人际交流跨越了时间和空间的障碍，已成为建立信息社会的物质基础。（7）多媒体技术多媒体技术是利用计算机对文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种信息综合处理、建立逻辑关系和人机交互作用的技术。（8）虚拟现实虚拟现实是通过计算机图形构成的三维数字模型，并编制到计算机中去生成一个以视觉感受为主，同时包括听觉、触觉的综合可感知的人工环境。1.1.3计算机的发展趋势1．量子计算机量子计算机是利用原子所具有的量子特性进行信息处理的一种全新概念的计算机，其运算速度可能比目前的奔腾4芯片快1

6、0亿倍。2．光子计算机光子计算机是一种由光信号进行数字运算、逻辑操作、信息存储和处理的新型计算机。3．分子计算机分子计算机体积小、耗电少、运算快、存储量大，其运算过程是蛋白质分子与周围介质相互作用的过程。4．纳米计算机纳米计算机是用纳米技术研发的新型高性能计算机，它几乎不耗费任何能源，性能要比今天的计算机强大许多倍。1.2计算机系统组成1.2.1计算机工作原理1．“程序存储”设计思想1945年，冯·诺依曼提出了关于计算机组成和工作方式的基本设想，其内容可概括为以下三点。（1）计算机应包括运算器、控制器、存储器、输入和输出设备等五大基本部件。（2）计算机内部应采用二进制来表示指

7、令和数据。每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。其中，操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器中的地址。（3）将编写好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。1.2.1计算机工作原理2．计算机的工作过程根据冯·诺依曼的设计，计算机应该能够自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。执行一条指令又可分为以下基本操作。（1）取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存。（2）分析指令：把保存在指