1、課程組1計算機基礎知識計算機基礎內容計算機概述1計算機中的數制及編碼2計算機系統的組成3軟件系統43計算機工作基礎5計算機層次結構6計算機概述計算機的定義計算機是一種能按照事先存儲的程序，自動、高速地進行大量數值計算和各種信息處理的現代化智能電子裝置計算機基礎4計算機概述計算機的發展自古至今，人們不斷探索計算的方法和運算工具的研制從算盤到今天的計算機計算機的發展到今天經歷了四個階段計算機基礎5計算機的發展演化（一）算盤七珠-十六進制；五珠-十進制 算珠的上下撥動與計算機的up and down和on and off概念 公元 650 年印度人發明以 0 符號作為進位的運算，讓計算機的基礎運算概

2、念更趨于完整 計算尺 十七世紀初，歐洲開始文藝復興運動，自然科學因而蓬勃發展，由許多科學定理所建立的近代科學基礎理論被陸續公開世人需要快速乘除計算公元1630年歐佛德(W.Oughted)依據比例及對數的原理，發明了計算尺計算機基礎6計算機的發展演化（二）加法器的發明(由 PASCAL 發明)世界上最古老的計算器，是在十七世紀中葉由帕斯卡爾發明的，能執行加、減的運算其次是由萊布尼茲(Leibniz)所完成能計算乘除的計算器經過長期的使用演進，才出現近代的手搖計算器計算機基礎7計算機的發展演化（三）數值統計機的發明由赫萊瑞茲(Hollerith) 所發明，用作人口調查的統計機，就是今日計算機的起

3、源此種開創新紀元的機器，具有數據輸入的打卡機，電子閱讀機及累加器等設備 計算機基礎8計算機的發展演化（四）繼電器式計算器 Mark I 的發明馬克一號 (Mark ) 由哈佛大學與 IBM 公司合作發展出來，于 1944 年正式啟用以繼電器為主要組件的自動過程控制計算器其內部有 72 個儲存記錄器每秒可執行 3 個加法運算計算機基礎9計算機的發展演化（五）第一臺電子計算機電子數值積分計算器(ENIAC) ENIAC是美國賓州大學領導發展出來的以真空管為主要組件是世界上第一部電子數字計算機具有 20 個儲存記錄器及程序記憶單元計算機基礎10計算機的發展演化（六）第一臺電子計算機5000次加法運算

4、/秒體重約30噸占地140M218800只電子管1500個繼電器耗電150KW計算機基礎11計算機四個階段-硬件特點計算機基礎12發展階段年 代元器件運算速度第一代1946-1957電子管5000次加法運算/秒第二代1958-1964晶體管幾萬次到幾十萬次第三代1965-1970集成電路幾十萬次到一百萬次第四代1970-大規模和超大規模集成電路千萬次到百億次以上計算機四個階段-軟件特點計算機基礎13發展階段系統軟件編程語言軟件第一代無機器語言和匯編語言第二代有了雛形（監控程序），提出操作系統概念出現高級語言，如FORTRAN、ALGOL 60等第三代分時操作系統結構化程序第四代操作系統不斷完善

5、日益豐富，面向對象方法計算機網絡和多媒體技術不斷發展電子管與晶體管電子管的缺點體積大耗能高、散熱量大晶體管的優點體積小耗能低性能穩固晶體管實質上是按顯微比例的真空管建造的計算機基礎14電子管晶體管-劃時代的實驗裝置晶體管數目4004奔騰4420,000,0002,300將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片10微米芯片計算機基礎15微處理器的集成度（晶體管數/片 單位：萬）1982年 80286 13.4 1985年 80386 27.51989年 80486 1201993年 Pentium 3101997年 Pentium 7501999年 Pentium 9502000年 Pentium

6、 42002002年 Itanium 22000Core i7擁有7.31億個晶體管制作工藝由開始的10微米,到現在的45納米半導體晶體管尺寸的極限4到6納米之間計算機基礎16計算機第一定律摩爾定律摩爾定律是由英特爾（Intel）創始人之一戈登摩爾（Gordon Moore）提出來的內容集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍，當價格不變時或者說，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻兩倍以上這一定律揭示了信息技術進步的速度計算機基礎17每18個月芯片能力增長一倍計算機第一定律摩爾定律計算機基礎18晶體管數單位時間執行的指令數百萬條/每秒計算機概述計算機

7、的發展第五代計算機智能化計算機正在研制計算機發展趨勢巨型化微型化網絡化智能化多功能化計算機基礎19CRAY-計算機發展巨型化運算速度可達每秒幾百億次運算的超級計算機1975年世界上第一臺超級計算機“Cray-I”超級計算機應用天氣預報地震機理研究石油和地質勘探衛星圖像處理等大量科學計算的高科技領域計算機基礎20計算機發展巨型化中國超級計算機國防科技大學研制的“銀河1號”、 “銀河2號”和“銀河3號” 1983銀河1號1億次/秒 1993銀河2號10億次/秒 1997銀河3號130億次/秒國家職能計算機中心推出的“曙光1000”和“曙光2000I”2004 曙光4000A 11萬億次/秒 （曙光

8、）計算機基礎21銀河曙光4000A計算機發展巨型化2010年6月曙光“星云”超級計算機發布 ，性能居全球第二星云”系統實測峰值達每秒1271萬億次（每秒執行1271萬億條指令）（1.271PFlops）世界上最快的計算機是Cray Jaguar位于美國田納西州橡樹嶺國家實驗室去年11月份測定的處理速度是1.75千萬億次計算“天河一號”是我國首次進入全球超級計算機500強排行榜它是中國首臺千萬億次超級計算機系統其系統峰值性能為每秒1206萬億次雙精度浮點運算計算機基礎22Altair 8800計算機發展微型化計算機基礎23計算機不再是單一的計算機器，而是一種信息機器，一種個人的信息機器計算機發展

9、網絡化計算機網絡計算機技術與通信技術結合的產物計算機網絡的發展動力使用遠程資源共享程序、數據和信息資源網絡用戶的通訊和合作計算機基礎24計算機發展智能化“總有一天，人類會造出一些舉止跟人一樣的沒有靈魂的機械來” 笛卡爾（1637）人類第一個“工業機器人”一頭在紡織機上挑紗的“驢”（1742年）第一代機器人機械手（1962年出現）第二代機器人具有“感覺”的機器人第三代機器人裝有啟發式計算機的“智能機器人”DeepblueGarry Kasparov 計算機基礎25計算機世界中的中國1952年在清華大學成立中國第一個計算機三人研究小組組長 閔大可電機系教授1954年小組經擴充和調整，并入中科院近代

10、物理研究所負責人 錢三強計算機基礎26計算機世界中的中國1958年完成第一臺小型通用數字電子計算機-103機1959年完成大型通用數字電子計算機-104機計算機基礎27計算機世界中的中國1959年中國自行設計、研制的小型通用數字電子計算機107計算機問世1965年中國開始研制第三代計算機（集成電路）計算機基礎28111機，我國第一批小規模集成電路通用數字電子計算機 計算機世界中的中國1977年研制成功中國第一臺微機DJS050曙光、銀河等系列高性能計算機系統，達到國際先進水平計算機基礎29計算機世界中的中國改革開放以來，中國的計算機工業得到了飛速發展大批企業涌現電子商務和電子政務國民生產的支柱

11、產業計算機基礎30計算機世界中的日本輝煌打敗Intel的芯片巨人，迫使Intel 于1985年另辟戰場（微處理器）筆記本電腦的領軍人物失誤第五代計算機（智能計算機）的開發者高清晰度模擬電視計算機基礎31計算機世界中的印度世界軟件產業王國1985年，印度軟件業產值為1000萬美元1994年，印度軟件業產值為10億美元2000年，印度軟件業產值為50億美元在軟件出口規模和質量與總產值的比例上，印度居世界第一計算機基礎32硅谷慧谷計算機世界中的韓國計算機芯片及硬件制造基地內存硬盤光驅顯示器主要企業三星、LG、現代計算機基礎33計算機世界中的臺灣計算機芯片及硬件制造基地主板芯片各種板卡聲卡、顯示卡、網

12、卡顯示器主要企業華碩、威盛、宏基、明基企業正在大規模向大陸轉移計算機基礎34計算機文化與道德計算機是一種“可以傳授人和知識的工具”，也是一種“無比有力的知識工具”真正對人類生活帶來直接沖擊的，不是計算機硬件本身，而是來自軟件這種人類知識的產物計算機基礎35計算機系統計算機系統的組成計算機基礎37計算機系統硬件系統軟件系統計算機主機外部設備系統軟件應用軟件計算機硬件組成一臺計算機的物理設備的總稱計算機基礎38計算機硬件系統外部設備主 機硬 件運算器控制器存儲器輸入設備輸出設備內存儲器外存儲器計算機基礎39CPU運算器又稱算術邏輯部件，簡稱ALU計算機用來進行數據運算的部件數據運算包括算術運算邏輯

13、運算計算機基礎40控制器用于分析指令、協調I/O操作和內存訪問計算機的指揮系統計算機基礎41存儲器計算機中具有記憶能力的部件用于存儲程序、數據和指令等計算機基礎42輸入設備輸入程序和數據到計算機中的設備，如鍵盤鼠標掃描儀等計算機基礎43輸出設備從計算機輸出原程序、數據、運行結果和文檔等的設備，如打印機繪圖儀等計算機基礎44CPUCPU(Central Processing Unit)，是中央處理器的英文縮寫運算器和控制器的統稱計算機的核心和關鍵計算機的性能主要取決于CPU計算機基礎45內存儲器簡稱內存，又稱主存是CPU能根據地址線直接尋址的存儲空間由半導體器件制成特點是存取速度快，基本上能與C

14、PU速度匹配，但容量有限按功能和存儲信息的原理可分為兩大類隨機存儲器 RAM (Random Access Memory)既可讀也可隨時寫入信息斷電后信息丟失只讀存儲器 ROM (Read Only Memory)只能讀出信息，不能寫入斷電后信息不會丟失計算機基礎46外存儲器簡稱外存輔助存儲設備，主要用來存儲一些暫時不用而又需要長期保存的程序和數據特點是存取速度較內存慢，但容量大當執行外存中的程序和數據時，必須通過CPU的輸入/輸出指令將其調入到RAM中后被CPU執行和處理如：硬盤、光盤、磁帶等計算機基礎47主機CPU、內存和連接輸入/輸出設備的接口，統稱為主機如：微機的主機就是通常所說的主機

15、板，簡稱主板計算機基礎48外部設備輸入/輸出設備統稱外部設備簡稱 I/O (Input/Output)設備I/O接口外設與主機相聯接的接口電路總線 BUS一組連接各個部件的公共通信線分為地址總線數據總線控制總線計算機基礎49計算機軟件系統軟件是指計算機程序及有關程序的技術文檔資料計算機基礎50計算機軟件系統計算機軟件系統軟件應用軟件操作系統語言處理程序數據庫管理軟件各種服務性程序應用軟件包用戶程序計算機基礎51系統軟件管理、控制和維護計算機系統資源的程序集合常用系統軟件操作系統 （核心）各種語言處理程序數據庫管理軟件一些服務性程序等計算機基礎52應用軟件為解決計算機應用中的實際問題而編制的程序

16、集合應用軟件分類應用軟件包如：Office 套件、標準函數庫、CAD軟件、圖形處理軟件、財務軟件、防病毒軟件、多媒體制作軟件等用戶程序或文檔用戶程序：利用系統軟件或應用軟件二次開發的程序文檔：利用應用軟件創建的磁盤文件計算機基礎53計算機組成工作示例炒菜爐子（火）鍋菜盆盤子、碗廚師運算器內存外存儲器、輸入系統外存儲器、輸出系統控制器計算機基礎54計算機系統層次結構硬 件操作系統軟 件用戶程序或文檔計算機基礎55計算機工作原理計算機工作原理計算機工作過程就是執行程序的過程計算機的發展融入了多學科及許許多多的科學家的理論發現，特別是數學領域的重大發現計算機基礎57計算機發展中的重要人物和思想香儂(

17、Claude Shannon)現代信息論的著名創始人1938年，在其發表的論文中，首次用布爾代數進行開關電路分析，并證明布爾代數的邏輯運算，可以通過繼電器電路來實現計算機基礎58計算機發展中的重要人物和思想阿塔納索夫提出了計算機的三條原則以二進制的邏輯基礎來實現數字運算，以保證精度利用電子技術來實現控制，邏輯運算和算術運算，以保證計算速度采用把計算功能和二進制數更新存儲的功能相分離的結構計算機基礎59計算機發展中的重要人物和思想圖靈(Turing)提出計算機是使用相應的程序來完成任何設定好的任務圖靈機一種思想模型，它由三部分組成一個控制器一條可以無限延伸的帶子一個在帶子上左右移動的讀寫頭組成為

18、紀念圖靈對計算機的貢獻，美國計算機博物館于1966年設立了“圖靈獎”計算機基礎60計算機發展中的重要人物和思想馮 諾依曼提出了計算機的工作原理計算機工作過程就是執行程序的過程馮 諾依曼的“程序存儲”設計思想計算機應包括運算器、存儲器、控制器、輸入和輸出設備五大基本部件計算機內部采用二進制來表示指令和數據編好的程序送入內存儲器中，計算機能自動逐條取出指令和執行指令計算機基礎61計算機工作原理I/O設備內存儲器運算器控制器原始數據命令/程序取數結果存數指令存取命令運算命令輸入/輸出命令讀寫計算機基礎62計算機工作原理輸入設備控制器輸出設備 CPU 存儲器運算器ALU讀寫數據命令計算機基礎63計算機工作過程計算機工作的過程實質上是