计算机基础知识[上学期]
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文档简介
(共27张PPT)
计算机文化基础
计算机与信息管理中心
2001年
计算机基础知识
内容提要
计算机发展史
计算机软件概述
计算机文化与道德
计算机工作原理
计算机发展趋势
人类追求的计算工具
1642 Blaise Pascal
加法器
Charles Babbage
1822 差分机
1833 分析机
MARK I
ENIAC
电子计算机时代
计算机发展史
第一台电子计算机（ENIAC）
5000次加法/秒
体重28吨
占地170M2
18800只电子管
1500个继电器
耗电150KW
计算机发展史
电子恐龙的缩骨法——晶体管
ENIAC
划时代的实验装置
晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。
电子管的缺点：
体积大；
耗能高、散热量大；
晶体管的优点：
体积小；
耗能低；
性能稳固；
计算机发展史
晶
体
管
数
目
4004
奔腾4
420,000,000
2,300
将电脑浓缩在一颗芯片上
0.18微米芯片
10微米芯片
计算机发展史
晶
体
管
数
单
位
时
间
执
行
的
指
令
数
百万条/每秒
每18个月芯片能力增长一倍。
计算机第一定律——摩尔定律
计算机发展史
第一代
（1946~1956）
电子管
5千~4万（次/秒）
第二代
（1957~1964）
晶体管
几十万~百万（次/秒）
第三代
（1965~1970）
集成电路
百万~几百万（次/秒）
第四代
（1971~90年代）
集成电路
几百万~几亿（次/秒）
1964年911机
1966年112机
计算机发展的几个阶段
计算机发展史
计算机的商用化
计算机的第一个商业顾客——烤面包卖茶点的利昂（lyons）
ENIAC
EDSAC
改进 lyons参与部分投资
进入社会，开启办公自动化理念
Lyons复制EDSAC
LEO
(Lyons Electronic Office)
LED充当会计师
计算机发展史
香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香农在发表的论文中，
首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算，
可以通过继电器电路来实现。
阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：
1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证
精度；
2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运
算，以保证计算速度；
3）采用把计算功能和二进制数更新存储的
功能相分离的结构。
奠定现代计算机发展的重要人物和思想
Claude Shannon
计算机工作原理
图灵与图灵机
为纪念图灵对计算机的贡献，
美国计算机博物馆于1966年
设立了“图灵奖”
计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。
图灵机是一种思想模型，
它由三部分组成：
一个控制器，一条可以无限延伸的
带子和一个在带子上左右移动的读
写头组成。
计算机工作原理
John von Neumann
冯 诺依曼
1949 EDSAC
冯·诺依曼计算机
存储程序工作原理
计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。
计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。
计算机工作原理
计算机硬件基本组成
（外）存储器
（内）存储器
中央处理器（CPU）
控制器
输入
设备
输出
设备
数据流
地 址
控制流
运算器
计算机工作原理
计算机的工作原理
运算（处理）
存储（记录）
控制（协调）
计算机工作原理
软件的概述
“吃软不吃硬”的EDSAC
存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式：
编写程序和运行程序
硬件
软件
软件史上的重要人物
阿黛·拜伦
格雷斯·霍普
威尔克斯
戴维·韦勒
计算机软件概述
计算机的语言——二进制
十进制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
二进制 R=2 ，可使用0,1
八进制 R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7
十六进制 R=16 ，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F
“逢R进一，借一当R”
进制的概念
计算机软件概述
二进制概念
128瓦
32瓦
64瓦
16瓦
8瓦
4瓦
1瓦
2瓦
1
1
1
1
1
0
0
0
我认识她已有1111年了。
信息复制的精确性
运算规则简单（R(R+1)/2）
电子线路制造计算机成为可能
计算机软件概述
程序和指令
指令是对计算机进行程序控制的最小单位。
所有的指令的集合称为计算机的指令系统。
程序是为完成一项特定任务而用某种语言
编写的一组指令序列。
机器指令格式
操作码
操作数
机器执行什么操作
执行对象（具体数、存放位置）
PC
+1
计算机软件概述
信息的存储单位
位（Bit）：度量数据的最小单位
字节（Byte）：最常用的基本单位
K 字节 1K = 1024 byte
M（兆）字节 1M = 1024 K
G（京） 字节 1G = 1024 M
T（垓）字节 1T = 1024 G
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
1 0 0 1 0 1 0 1
=27+ 24+ 22+ 20
=149
计算机软件概述
Altair 8800
计算机发展——微型化
计算机不再是单一的计算机器，而是一种
信息机器，一种个人的信息机器。
计算机发展趋势
CRAY-Ⅱ
计算机发展——巨型化
运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机
1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”
超级计算机应用：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。
中国超级计算机：
国防科技大学研制的
“银河1号”、 “银河2号”和“银河3号”
国家职能计算机中心推出的
“曙光1000”和“曙光2000I”
银河Ⅱ
计算机发展趋势
计算机发展——网络化
计算机网络：
计算机技术与通信技术结合
的产物。
计算机网络的发展动力：
使用远程资源，共享程序、
数据和信息资源，网络用户
的通讯和合作。
计算机发展趋势
计算机发展——智能化
“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）
人类第一个“工业机器人”： 一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）
第一代机器人 机械手（1962年出现）
第二代机器人 具有“感觉”的机器人
第三代机器人 装有启发式计算机的“智能机器人”
Deepblue
Garry Kasparov
计算机发展趋势
计算机世界中的中国
1952年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究小组
组长 闵大可 电机系教授
1954年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所
负责人 钱三强
1958年完成第一台电子计算机103
1959年完成大型电子计算机104
1959年中国自行研究的107计算机问世
1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路）
1977年研制成功中国第一台微机DJS050
计算机发展趋势
计算机世界中的日本
辉煌：
打败Intel的芯片巨人，迫使Intel 于1985年另辟 战场（微处理器）
笔记本电脑的领军人物
失误：
第五代计算机（智能计算机）的开发者
高清晰度模拟电视
计算机发展趋势
计算机世界中的印度
硅谷
慧谷
世界软件产业王国
1985年，印度软件业产值为1000万美元
1994年，印度软件业产值为10亿美元
2000年，印度软件业产值为50万美元
在软件出口规模和质量与总产值的比例上，
印度居世界第一。
计算机发展趋势
计算机文化与道德
计算机是一种“可以传授人和知识的工具”，也是一种“无比有力的知识工具”。
真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。
计算机文化基础
计算机与信息管理中心
2001年
计算机基础知识
内容提要
计算机发展史
计算机软件概述
计算机文化与道德
计算机工作原理
计算机发展趋势
人类追求的计算工具
1642 Blaise Pascal
加法器
Charles Babbage
1822 差分机
1833 分析机
MARK I
ENIAC
电子计算机时代
计算机发展史
第一台电子计算机（ENIAC）
5000次加法/秒
体重28吨
占地170M2
18800只电子管
1500个继电器
耗电150KW
计算机发展史
电子恐龙的缩骨法——晶体管
ENIAC
划时代的实验装置
晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。
电子管的缺点：
体积大；
耗能高、散热量大；
晶体管的优点：
体积小；
耗能低；
性能稳固；
计算机发展史
晶
体
管
数
目
4004
奔腾4
420,000,000
2,300
将电脑浓缩在一颗芯片上
0.18微米芯片
10微米芯片
计算机发展史
晶
体
管
数
单
位
时
间
执
行
的
指
令
数
百万条/每秒
每18个月芯片能力增长一倍。
计算机第一定律——摩尔定律
计算机发展史
第一代
（1946~1956）
电子管
5千~4万（次/秒）
第二代
（1957~1964）
晶体管
几十万~百万（次/秒）
第三代
（1965~1970）
集成电路
百万~几百万（次/秒）
第四代
（1971~90年代）
集成电路
几百万~几亿（次/秒）
1964年911机
1966年112机
计算机发展的几个阶段
计算机发展史
计算机的商用化
计算机的第一个商业顾客——烤面包卖茶点的利昂（lyons）
ENIAC
EDSAC
改进 lyons参与部分投资
进入社会，开启办公自动化理念
Lyons复制EDSAC
LEO
(Lyons Electronic Office)
LED充当会计师
计算机发展史
香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香农在发表的论文中，
首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算，
可以通过继电器电路来实现。
阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：
1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证
精度；
2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运
算，以保证计算速度；
3）采用把计算功能和二进制数更新存储的
功能相分离的结构。
奠定现代计算机发展的重要人物和思想
Claude Shannon
计算机工作原理
图灵与图灵机
为纪念图灵对计算机的贡献，
美国计算机博物馆于1966年
设立了“图灵奖”
计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。
图灵机是一种思想模型，
它由三部分组成：
一个控制器，一条可以无限延伸的
带子和一个在带子上左右移动的读
写头组成。
计算机工作原理
John von Neumann
冯 诺依曼
1949 EDSAC
冯·诺依曼计算机
存储程序工作原理
计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。
计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。
计算机工作原理
计算机硬件基本组成
（外）存储器
（内）存储器
中央处理器（CPU）
控制器
输入
设备
输出
设备
数据流
地 址
控制流
运算器
计算机工作原理
计算机的工作原理
运算（处理）
存储（记录）
控制（协调）
计算机工作原理
软件的概述
“吃软不吃硬”的EDSAC
存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式：
编写程序和运行程序
硬件
软件
软件史上的重要人物
阿黛·拜伦
格雷斯·霍普
威尔克斯
戴维·韦勒
计算机软件概述
计算机的语言——二进制
十进制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
二进制 R=2 ，可使用0,1
八进制 R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7
十六进制 R=16 ，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F
“逢R进一，借一当R”
进制的概念
计算机软件概述
二进制概念
128瓦
32瓦
64瓦
16瓦
8瓦
4瓦
1瓦
2瓦
1
1
1
1
1
0
0
0
我认识她已有1111年了。
信息复制的精确性
运算规则简单（R(R+1)/2）
电子线路制造计算机成为可能
计算机软件概述
程序和指令
指令是对计算机进行程序控制的最小单位。
所有的指令的集合称为计算机的指令系统。
程序是为完成一项特定任务而用某种语言
编写的一组指令序列。
机器指令格式
操作码
操作数
机器执行什么操作
执行对象（具体数、存放位置）
PC
+1
计算机软件概述
信息的存储单位
位（Bit）：度量数据的最小单位
字节（Byte）：最常用的基本单位
K 字节 1K = 1024 byte
M（兆）字节 1M = 1024 K
G（京） 字节 1G = 1024 M
T（垓）字节 1T = 1024 G
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
1 0 0 1 0 1 0 1
=27+ 24+ 22+ 20
=149
计算机软件概述
Altair 8800
计算机发展——微型化
计算机不再是单一的计算机器，而是一种
信息机器，一种个人的信息机器。
计算机发展趋势
CRAY-Ⅱ
计算机发展——巨型化
运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机
1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”
超级计算机应用：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。
中国超级计算机：
国防科技大学研制的
“银河1号”、 “银河2号”和“银河3号”
国家职能计算机中心推出的
“曙光1000”和“曙光2000I”
银河Ⅱ
计算机发展趋势
计算机发展——网络化
计算机网络：
计算机技术与通信技术结合
的产物。
计算机网络的发展动力：
使用远程资源，共享程序、
数据和信息资源，网络用户
的通讯和合作。
计算机发展趋势
计算机发展——智能化
“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）
人类第一个“工业机器人”： 一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）
第一代机器人 机械手（1962年出现）
第二代机器人 具有“感觉”的机器人
第三代机器人 装有启发式计算机的“智能机器人”
Deepblue
Garry Kasparov
计算机发展趋势
计算机世界中的中国
1952年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究小组
组长 闵大可 电机系教授
1954年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所
负责人 钱三强
1958年完成第一台电子计算机103
1959年完成大型电子计算机104
1959年中国自行研究的107计算机问世
1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路）
1977年研制成功中国第一台微机DJS050
计算机发展趋势
计算机世界中的日本
辉煌：
打败Intel的芯片巨人，迫使Intel 于1985年另辟 战场（微处理器）
笔记本电脑的领军人物
失误：
第五代计算机（智能计算机）的开发者
高清晰度模拟电视
计算机发展趋势
计算机世界中的印度
硅谷
慧谷
世界软件产业王国
1985年，印度软件业产值为1000万美元
1994年，印度软件业产值为10亿美元
2000年，印度软件业产值为50万美元
在软件出口规模和质量与总产值的比例上，
印度居世界第一。
计算机发展趋势
计算机文化与道德
计算机是一种“可以传授人和知识的工具”，也是一种“无比有力的知识工具”。
真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。
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