大學計算機基礎第1章計算機與計算思維教學內容Contents計算機概述1計算思維21.1計算機概述1.1.1計算機的發展1.1.2計算機的特點1.1.3計算機的分類1.1.4計算機的應用領域1.1.5未來計算機1600B.C.6000B.C.770B.C.A.D.1200A.D.1834A.D.1936A.D.1946公元前6000年——繩結計數1.1.1計算機的發展1600B.C.6000B.C.770B.C.A.D.1200A.D.1834A.D.1936A.D.1946公元前1600年——甲骨文計數1.1.1計算機的發展1600B.C.6000B.C.770B.C.A.D.1200A.D.1834A.D.1936A.D.1946公元前770年——算籌計數1.1.1計算機的發展1600B.C.6000B.C.770B.C.A.D.1200A.D.1834A.D.1936A.D.1946公元1200年——算盤

1.1.1計算機的發展1600B.C.1.1.1計算機的發展6000B.C.770B.C.A.D.1200A.D.1834A.D.1936A.D.1946公元1834年——分析機1600B.C.1.1.1計算機的發展6000B.C.770B.C.A.D.1200A.D.1834A.D.1936A.D.1946公元1936年——圖靈機1600B.C.1.1.1計算機的發展6000B.C.770B.C.A.D.1200A.D.1834A.D.1936A.D.1946公元1946年2月——ENIAC1.1.1計算機的發展

分析機的產生

誕生時間：1834年

發明者：英國數學家巴貝奇

主要功能：自動計算有100個變量的復雜算題，每個數達25位

運算速度：每秒鐘1次

主要構成：“存儲庫”、“運算室”、“控制器”（并未正式命名）1.1.1計算機的發展圖靈機的產生

誕生時間：1936年

發明者：英國數學家阿蘭·圖靈（計算機科學的奠基人）主要貢獻：理想計算機的通用模型——圖靈機提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念。1.1.1計算機的發展世界上第一臺計算機：電子數字積分計算機（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator，簡稱ENIAC）誕生時間1946年2月重量30t面積170m2功率150kW運算速度每秒執行5000次加法或400次乘法真空管18800耗電150000W1.1.1計算機的發展1.1.1計算機的發展

“存儲程序”思想的產生

誕生時間：1946年6月

發明者：美籍匈牙利數學家馮·諾依曼 （計算機之父）

運算速度：ENIAC的240倍。第一臺“存儲程序”的計算機TheElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer,EDVAC1.1.1計算機的發展發展階段電子器件（硬件/微電子）運算速度軟件主要應用第一代計算機（1946-1956）電子管VacuumTubes幾千次/秒機器語言匯編語言科學計算第二代計算機（1957-1964）晶體管Transistors幾十萬次/秒高級語言操作系統數據處理事務處理第三代計算機（1965-1970）中、小規模集成電路IntegratedCircuits幾百萬次/秒結構化程序設計文字、圖像處理第四代計算機（1971至今）大規模和超大規模集成電路Microchips

幾十億次/秒面向對象程序設計各個領域1.1.1計算機的發展第一代計算機

起止年代：1946-1956

電子器件：電子管運算速度：幾千次/秒

應用軟件：機器語言、匯編語言

主要應用：科學計算

代表機型：ENIAC,EDVAC等1.1.1計算機的發展第二代計算機

起止年代：1957-1964電子器件：晶體管

運算速度：幾十萬次/秒

應用軟件：高級語言、操作系統

主要應用：數據處理、事務處理1.1.1計算機的發展第三代計算機

起止年代：1965-1970

電子器件：中、小規模集成電路

運算速度：幾百萬次/秒

應用軟件：結構化、程序設計

主要應用：文字、圖像處理

代表機型：IBM360、PDP111.1.1計算機的發展1.1.1計算機的發展第四代計算機

起止年代：1970-今

電子器件：大規模、超大規模集成電路

運算速度：幾十億次/秒

應用軟件：面積對象、程序設計

主要應用：各個領域

代表機型：微型計算機1.1.2計算機的特點

運算速度快

計算精度高存儲功能強具有邏輯判斷能力具有自動運行能力1.1.2計算機的特點

世界上運算速度最快的計算機——Jaguar運算速度：1750萬億次/秒1.1.3計算機的分類

按照計算機運算的速度、字長、存儲容量、軟件配置等多方面的綜合性能指標可將計算機分為：高性能計算機微型計算機工作站嵌入式計算機1.高性能計算機

用途：國防、航空航天、醫學、地質學等。特點：運算速度快、可靠性高、功能強大。2.微型計算機

用途：個人、小規模數據處理特點：體積小、通用性強、價格低廉等。核心：微處理器（MicroprocessorUnit）2.微型計算機

起始年代字長代表產品第一代

1971~19774~8位Intel4004(1971)

Intel8080(1974)第二代1978~198416位Intel8086(1978)286微機第三代1985~199232位Intel80386Intel80486第四代1993~今64位奔騰等3.工作站

用途：專業應用領域，如數據運算與圖形、圖像處理能力，軟件開發，金融管理等。特點：體積小、通用性強、價格低廉等。3.工作站

目前最好的工作站之一——HPZ800處理器IntelXeonW55803.2GHz處理器數量/最高

2/2內存/最大6*4GB/192GB硬盤/托架300GB/5塊3.5英寸SATA/SAS硬盤，或6塊2.5英寸SATA硬盤顯存4G網絡適配器2個集成千兆以太網卡4.嵌入式計算機

用途：軍事、通信、民用機電等各種電子設備。特點：體積小、結構緊湊、嵌入各種設備及應用產品內部。1.1.4計算機的應用領域

1.科學計算2.數據處理3.過程控制4.計算機輔助系統5.人工智能6.電子商務1.科學計算

定義：科學計算又稱為數值計算，指用于完成科學研究和工程技術中提出的數學問題的計算。用途：天文學、量子化學、空氣動力學、核物理學、天氣預報等。2.數據處理

定義：數據處理也稱為非數值計算，指對大量的數據進行加工處理，如分析、合并、分類和統計等，最后形成有用的信息。用途：辦公自動化、企業管理、事務管理和情報檢索等。3.過程控制

定義：過程控制又稱實時控制，指用計算機及時采集現場數據，將數據處理后，再按系統要求迅速地對控制對象進行控制。用途：冶金、石油、化工、紡織、水電、機械、航天等。4.計算機輔助系統

計算機輔助系統包括CAD、CAM、CBE等。計算機輔助設計（Computer-AidedDesign,CAD）計算機輔助制造（Computer-AidedManufacturing,CAM）計算機輔助教育（Computer-AidedEducation,CAE）5.人工智能

定義：人工智能一般是指模擬人腦進行演繹推理和采取決策的思維過程。6.電子商務

定義：電子商務是在Internet的廣闊聯系與傳統信息技術系統的豐富資源相結合的背景下應運而生的一種網上互聯的動態商務活動。1.1.5未來計算機計算機的發展趨勢網絡化多媒體化微型化巨型化非馮·諾依曼結構模式發展智能化1.巨型化

巨型化是指計算機的運算速度更高、存儲容量更大、功能更強。2.微型化

微型化是指進一步提高集成度。利用高性能的超大規模集成電路研制質量更加可靠、性能更加優良、價格更加低廉、整機更加小巧的微型計算機。2.微型化

直徑6英寸的