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第1章计算机导论ww现在学习的是第1页，共132页 内容提要 本书是一本学习计算机专业知识的入门教材，绍了计算机的发展简史，计算机系统的组成及工作原理，计算机专业的知识体系，计算机领域的典型问题，计算机科学与技术方法论等内容。使学生了解计算机发展历史中的重要人物和事件，了解学习计算机专业应该掌握的知识体系和学习方法，了解计算机专业领域能解决的实际问题，激发学习兴趣，为进一步更好的深入学习专业知识，提高综合素质和能力奠定良好的基础。现在学习的是第2页，共132页 目目 录录 o第一章 计算机发展简史o第二章 计算机基础知识o第三章 计算机专业知识体系o第四章 软硬件系统知识o第五章 程序设计知识o第六章 软件开发知识o第七章 计算机领域典型问题o第八章 计算机学科方法论现在学习的是第3页，共132页第一章 计算机发展简史 从从19461946年第一台电子计算机年第一台电子计算机ENIACENIAC诞诞生到现在，电子计算机的发展历史虽然还生到现在，电子计算机的发展历史虽然还不到不到6060年，但其发展年，但其发展 速度是惊人的，涌速度是惊人的，涌现出一批世界知名的科学家、工程师和大现出一批世界知名的科学家、工程师和大公司。了解这些历史知识，无论是日后从公司。了解这些历史知识，无论是日后从事学术研究、技术开发，还是商业运营，事学术研究、技术开发，还是商业运营，都是非常有益的，可以从中吸取成功的经都是非常有益的，可以从中吸取成功的经验和创业的启示，从而激发学习兴趣。验和创业的启示，从而激发学习兴趣。现在学习的是第4页，共132页第一章第一章 计算机发展简史计算机发展简史l1.1 第一台电子计算机的诞生l1.2 计算机的发展l1.3 中国计算机发展简史l1.4 著名的计算机公司l1.5 著名的计算机科学家l1.6 计算机学术组织l1.7 计算机奖项现在学习的是第5页，共132页 1.1 第一台电子计算机的诞生第一台电子计算机的诞生l 1.1.1 早期的计算工具 l1.1.2 机械式计算机 l 1.1.3 电子计算机 现在学习的是第6页，共132页 1.1.1 早期的计算工具早期的计算工具 l人类最初用人类最初用手指手指计算计算,结绳结绳记事来延长记事来延长 记亿记亿能力能力l最早的人造计算工具是最早的人造计算工具是算筹算筹。祖冲之就是用。祖冲之就是用算筹算出圆周率算筹算出圆周率值在值在 3.14159263.1415926和和3.14159273.1415927之间，这一结之间，这一结 果比西方早了近一果比西方早了近一千年。千年。珠算珠算是由算筹演变而来，这是计算工是由算筹演变而来，这是计算工 具发展具发展史上第一次重大改革。史上第一次重大改革。现在学习的是第7页，共132页l苏格兰数学家约翰苏格兰数学家约翰耐普尔（耐普尔（John John Napier Napier，1550-16171550-1617）创造了）创造了耐普尔骨条耐普尔骨条 。l16211621年英国数学家威廉年英国数学家威廉奥垂德奥垂德（William OughtredWilliam Oughtred，1575-16601575-1660）根据对数原理发明了根据对数原理发明了圆形计算尺圆形计算尺（circular slide rulecircular slide rule），这是最早的），这是最早的 模拟计算工具。模拟计算工具。现在学习的是第8页，共132页 1.1.2 机械式计算机机械式计算机 1717世纪欧洲出现了利用齿轮技术设计制世纪欧洲出现了利用齿轮技术设计制造的机械式计算机。造的机械式计算机。16231623年威尔赫姆年威尔赫姆谢克谢克哈特哈特Wilhelm SchickardWilhelm Schickard（1592-16351592-1635）制作）制作了一个能进行六位以内数加减法，并能通过了一个能进行六位以内数加减法，并能通过铃声输出答案的铃声输出答案的“计算钟计算钟”。法国学家帕斯卡（法国学家帕斯卡（Blaise PascalBlaise Pascal，1623-1623-16621662）年轻时为了帮助父亲算帐，于）年轻时为了帮助父亲算帐，于16421642年年发明了发明了齿轮式能实现加减法运算的计算器齿轮式能实现加减法运算的计算器，称为称为PascalinePascaline。现在学习的是第9页，共132页 当时当时PascalPascal曾制造了曾制造了5050台这样的计算台这样的计算器作为商品出售。为了纪念帕斯卡的贡器作为商品出售。为了纪念帕斯卡的贡献，献，19711971年尼可莱斯年尼可莱斯沃思（沃思（Niklaus Niklaus WirthWirth）教授将自己发明的一种重要的程）教授将自己发明的一种重要的程序设计语言命名为序设计语言命名为PascalPascal语言语言，这是一种，这是一种很好的结构化语言，在很好的结构化语言，在2020世纪世纪8080年代年代末、末、9090年代初曾得到广泛学习和使用。年代初曾得到广泛学习和使用。现在学习的是第10页，共132页 莱布尼茨（莱布尼茨（G.W.LeibnitzG.W.Leibnitz，1646-17161646-1716）是德国伟大的数学家）是德国伟大的数学家和思想家，他和牛顿同时创立了微和思想家，他和牛顿同时创立了微积分。积分。16731673年，莱布尼茨建造了一年，莱布尼茨建造了一台能进行四则运算的台能进行四则运算的机械式计算机械式计算机机，轰动了欧洲。，轰动了欧洲。现在学习的是第11页，共132页 莱布尼茨的这台机器，在进行乘法运算时，采用进位-加（shift-add）的方法，这种方法，后来演化为二进制，被现代电子计算机采用。莱布尼兹的四则运算器受当时生产条件限制，可靠性差，没有成为商品计算工具销售使用。现在学习的是第12页，共132页 17771777年英国的查尔斯年英国的查尔斯马洪马洪（Charles MahonCharles Mahon，1753-18161753-1816）发明）发明了了逻辑演示器逻辑演示器（logic logic demonstratordemonstrator）。这是个袖珍式的简）。这是个袖珍式的简单器械，能解决传统的演绎推理、概单器械，能解决传统的演绎推理、概率以及逻辑形式的数值问题，它被称率以及逻辑形式的数值问题，它被称为计算机决策与逻辑功能的先驱。为计算机决策与逻辑功能的先驱。现在学习的是第13页，共132页 18041804年法国人约瑟夫年法国人约瑟夫雅各（雅各（Joseph Joseph Marie JacquardMarie Jacquard，1752-18341752-1834）发明了）发明了穿穿孔卡织布机孔卡织布机，引起法国丝织工业的革命。，引起法国丝织工业的革命。雅各织布机当然不是计算机，但它强烈地雅各织布机当然不是计算机，但它强烈地影响着穿孔卡输入输出装置的开发。如果影响着穿孔卡输入输出装置的开发。如果找不到输入信息和控制操作的机械方法，找不到输入信息和控制操作的机械方法，么真正意义上的机械式计算机是不可能出么真正意义上的机械式计算机是不可能出现的。现的。现在学习的是第14页，共132页 1820 1820年法国人德年法国人德考尔玛考尔玛（Charles de Co1marCharles de Co1mar，1785-18701785-1870）改进了莱布尼茨的设计，制成第一个改进了莱布尼茨的设计，制成第一个商用的机械计算机商用的机械计算机，并生产了，并生产了15001500台。台。18621862年在伦敦国际博览会上获得年在伦敦国际博览会上获得奖牌。奖牌。现在学习的是第15页，共132页l 1847 1847年英国数学家、逻辑学家乔年英国数学家、逻辑学家乔治治布尔（布尔（George BoolGeorge Bool，1815-18641815-1864）开始创立开始创立逻辑代数逻辑代数，18541854年出版了年出版了名著名著布尔代数布尔代数（Boolean Boolean AlgebraAlgebra）。他的逻辑理论建立在两）。他的逻辑理论建立在两个逻辑值个逻辑值“0 0”、“1 1”和三个运算符和三个运算符“与与”（andand）、）、“或或”（oror）、）、“非非”（notnot）的基础上，这种简化的二值逻辑为数的基础上，这种简化的二值逻辑为数字计算机的二进制数、开关逻辑元件字计算机的二进制数、开关逻辑元件和逻辑电路的设计铺平了道路。和逻辑电路的设计铺平了道路。现在学习的是第16页，共132页l 威廉威廉杰文斯（杰文斯（William JevonsWilliam Jevons，1835-18821835-1882）认为布尔代数逻辑是自）认为布尔代数逻辑是自亚里斯多德以来逻辑学中最伟大的进亚里斯多德以来逻辑学中最伟大的进展，杰文斯于展，杰文斯于18691869年发明了一台年发明了一台逻辑逻辑机机，使用四个逻辑字母来进行布尔运，使用四个逻辑字母来进行布尔运算比不用机器的逻辑学家能更快地解算比不用机器的逻辑学家能更快地解决复杂的问题。决复杂的问题。现在学习的是第17页，共132页l 18721872年弗兰克年弗兰克鲍德温（鲍德温（Frank Frank BaldwinBaldwin）开始建立美国的）开始建立美国的手摇计手摇计算器算器工业。这些手摇计算器在工业。这些手摇计算器在19601960年电子计算器出现之前，一年电子计算器出现之前，一直是广泛使用的机械计算器，当直是广泛使用的机械计算器，当然它已由手摇变为电动。然它已由手摇变为电动。现在学习的是第18页，共132页l 1886 1886美国人口统计局的统计学家赫尔美国人口统计局的统计学家赫尔曼曼霍勒瑞斯（霍勒瑞斯（Herman HollerithHerman Hollerith，1860-1860-19291929）博士，借鉴了雅各的穿孔卡原理，）博士，借鉴了雅各的穿孔卡原理，用穿孔卡片存储数据，制成了第一台用穿孔卡片存储数据，制成了第一台机电机电式穿孔卡系统式穿孔卡系统制表机制表机（tabulating tabulating machinemachine），这台机器参与了），这台机器参与了18901890年的美年的美国人口普查工作。结果仅仅用了国人口普查工作。结果仅仅用了6 6周的时周的时间就得出了准确的数据（间就得出了准确的数据（6262225062622250人），赫尔曼人），赫尔曼霍勒瑞斯也因此大发其财。霍勒瑞斯也因此大发其财。现在学习的是第19页，共132页l 这次人口普查工作完成后，霍勒瑞斯这次人口普查工作完成后，霍勒瑞斯于于18961896年创建了制表机公司年创建了制表机公司TMCTMC（Tabulating Machine CompanyTabulating Machine Company），），19111911年年TMCTMC与另外两家公司合并，成立了与另外两家公司合并，成立了CTRCTR公司。公司。19241924年年CTRCTR公司改名为国公司改名为国际商业机器公司（际商业机器公司（International International Business Machines CorporationBusiness Machines Corporation），这），这就是在计算机领域赫赫有名的就是在计算机领域赫赫有名的IBMIBM公司公司。现在学习的是第20页，共132页l 到了到了1919世纪初，英国数学家查尔斯世纪初，英国数学家查尔斯巴比奇巴比奇（Charles BabbageCharles Babbage，1792-18711792-1871）取得了突破）取得了突破性进展，计算机不但能快速地完成加、减、性进展，计算机不但能快速地完成加、减、乘、除运算，还能够自动完成复杂的运算，乘、除运算，还能够自动完成复杂的运算，从手动机械跃入从手动机械跃入自动机械自动机械的新时代。当时为的新时代。当时为了解决航海、工业生产和科学研究中复杂的了解决航海、工业生产和科学研究中复杂的计算，许多数学表，如对数表、函数表应运计算，许多数学表，如对数表、函数表应运而生。这些数表尽管带来了一定的方便，但而生。这些数表尽管带来了一定的方便，但其中的错误也非常多，巴比奇决心研制新的其中的错误也非常多，巴比奇决心研制新的计算工具，用机器取代人工来计算这些实用计算工具，用机器取代人工来计算这些实用价值很高的数学用表。价值很高的数学用表。现在学习的是第21页，共132页l 巴比奇在马洪发明的逻辑演示器巴比奇在马洪发明的逻辑演示器 的影响下，于的影响下，于18221822年开始设计年开始设计差差 分机分机（difference enginedifference engine），其目），其目 标是能计算具有标是能计算具有2020位有效数字的位有效数字的 6 6次多项式的值。次多项式的值。现在学习的是第22页，共132页 巴比奇新的研制计划是分析机巴比奇新的研制计划是分析机 （analytical engineanalytical engine）的设计。分析机的）的设计。分析机的 重要贡献在于它包括了现代计算机所具有重要贡献在于它包括了现代计算机所具有 的的5 5个基本组成部分。个基本组成部分。l（1 1）输入装置输入装置：用穿孔卡片输入数据；：用穿孔卡片输入数据；l（2 2）存储装置存储装置：巴比奇称它位仓库：巴比奇称它位仓库 （storestore），该装置被设计为能存储），该装置被设计为能存储10001000个个 5050位位1010进制数的容量，它既能存储运算进制数的容量，它既能存储运算 数据，又能存储运算结果；数据，又能存储运算结果；现在学习的是第23页，共132页l（3 3）资料处理装置资料处理装置：巴比奇称它为磨坊（：巴比奇称它为磨坊（millmill），通过它来完成加、减、乘、除运算），通过它来完成加、减、乘、除运算，还能根据运算结果的符号改变计算的进，还能根据运算结果的符号改变计算的进程，用现代术语来说，就是使用了条件转程，用现代术语来说，就是使用了条件转移指令；移指令；l（4 4）控制装置控制装置：使用指令进行控制，用程：使用指令进行控制，用程序自动改变操作次序，他们是通过穿孔卡序自动改变操作次序，他们是通过穿孔卡片顺序输入处理装置的；片顺序输入处理装置的；l（5 5）输出装置输出装置：用穿孔卡片或打印方法输：用穿孔卡片或打印方法输出。出。现在学习的是第24页，共132页 英国著名诗人拜伦的女儿爱达英国著名诗人拜伦的女儿爱达奥奥古斯塔古斯塔拉夫拉斯伯爵夫人（拉夫拉斯伯爵夫人（Ada Ada Augusta LovelaceAugusta Lovelace，1815-18521815-1852）是一位）是一位思维敏捷的数学家，爱达意识到巴比思维敏捷的数学家，爱达意识到巴比奇的理论设计是完全可行的，她支持奇的理论设计是完全可行的，她支持这项工作，改正其中的错误，并建议这项工作，改正其中的错误，并建议用二进制存储取代原设计的十进制存用二进制存储取代原设计的十进制存储。储。现在学习的是第25页，共132页 她指出分析机可以像雅各织布机一样她指出分析机可以像雅各织布机一样进行编程，并发现了进行程序设计（进行编程，并发现了进行程序设计（program designprogram design）和编程）和编程(programming)(programming)的的基本要素，还为某些计算开发了一些指令基本要素，还为某些计算开发了一些指令，例如可以重复使用某些穿孔卡片，按现，例如可以重复使用某些穿孔卡片，按现代的术语来说这就是代的术语来说这就是“循环程序循环程序”和和“子子程序程序”。由于她在程序设计上的开创性工。由于她在程序设计上的开创性工作，被誉为是世界上第一位程序员。作，被誉为是世界上第一位程序员。现在学习的是第26页，共132页 19751975年年1 1月，美国国防部提出使用一月，美国国防部提出使用一种通用高级语言的必要性，并为此进行种通用高级语言的必要性，并为此进行了国际范围的设计投标。了国际范围的设计投标。19791979年年5 5月最后月最后确定了新设计的语言。海军后勤司令部确定了新设计的语言。海军后勤司令部的杰克的杰克库柏库柏(Jack Cooper)(Jack Cooper)为这个新语言为这个新语言起了一个美丽的名字起了一个美丽的名字AdaAda，用于纪念爱达，用于纪念爱达。现在学习的是第27页，共132页 1.1.3 电子计算机电子计算机 l 第一个采用电器元件来制造计算第一个采用电器元件来制造计算机的是德国工程师朱斯（机的是德国工程师朱斯（K.ZuseK.Zuse）。19411941年，他的年，他的Z-3Z-3计算机开始运计算机开始运转，这是世界上真正的第一台通用转，这是世界上真正的第一台通用程序控制计算机。程序控制计算机。现在学习的是第28页，共132页l 1936 1936年美国哈佛大学应用数学教授霍华德年美国哈佛大学应用数学教授霍华德艾肯（艾肯（Howard AikenHoward Aiken，1900-19731900-1973）提出用）提出用机电的方法，而不是纯机械的方法来实现分机电的方法，而不是纯机械的方法来实现分析机的想法，这就是析机的想法，这就是Mark-IMark-I机电计算机的设机电计算机的设想，想，Mark-IMark-I的计算机在哈佛大学投入运行。的计算机在哈佛大学投入运行。Mark-IMark-I只是部分采用了继电器，其后，在只是部分采用了继电器，其后，在19451945年至年至19471947年间，艾肯又领导制造成功一年间，艾肯又领导制造成功一台全部使用继电器的计算机台全部使用继电器的计算机Mark-IIMark-II。现在学习的是第29页，共132页l莫克利莫克利(Mauchly)(Mauchly)设计了第一台电子计算机设计了第一台电子计算机ENIACENIAC，其优点：其优点：1.1.采用了电子线路来执行算术运算、逻辑采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和储存信息运算和储存信息 ，由于广泛采用了电子线，由于广泛采用了电子线路，路，ENIACENIAC同以往计算机相比最突出的优点同以往计算机相比最突出的优点就是高速度就是高速度 2.2.能同时执行几个加法或减法。在这一点能同时执行几个加法或减法。在这一点上，上，ENIACENIAC可以看作是可以看作是2020世纪世纪6060年代出现年代出现的并行计算机的前身。的并行计算机的前身。现在学习的是第30页，共132页 其缺陷：其缺陷：1.1.它的存储容量太小，至多只能存它的存储容量太小，至多只能存2020个个字长字长l0l0位的十送制数。位的十送制数。2.2.它与后来的它与后来的“存储程序存储程序“型的计算机型的计算机不同，它的程序是不同，它的程序是“外插型外插型“的，即用线的，即用线路连接的方式来实现的，很不便于使用，路连接的方式来实现的，很不便于使用，仅为了进行几分钟或上小时的数字计算，仅为了进行几分钟或上小时的数字计算，准备工作就要用去几小时甚至准备工作就要用去几小时甚至l-2l-2天的时天的时间。间。现在学习的是第31页，共132页l 19441944年年8 8月，建造大型存储器的努力有月，建造大型存储器的努力有了突破性的进展，埃克特提出用延迟线回了突破性的进展，埃克特提出用延迟线回路作电子计算机存储器的设计方案。延迟路作电子计算机存储器的设计方案。延迟线存储器的设计第一次打开了大量存储信线存储器的设计第一次打开了大量存储信息的大门，对实际形成存储程序概念起了息的大门，对实际形成存储程序概念起了促进作用。至此，研制一种高效率电子计促进作用。至此，研制一种高效率电子计算机的技术条件已经具备算机的技术条件已经具备。现在学习的是第32页，共132页1.2 计算机的发展l1.2.1 第一代计算机l1.2.2 第二代计算机l1.2.3 第三代计算机l1.2.4 第四代计算机l1.2.5第五代计算机l1.2.6 计算机的发展趋势现在学习的是第33页，共132页 1.2.1 第一代计算机第一代计算机 第一代计算机第一代计算机(1946(19461958)1958)的持点是：的持点是：l(1)(1)采用电子管代替机械齿轮或电磁继电器采用电子管代替机械齿轮或电磁继电器作开关元件，但它仍然笨重，而且产生很作开关元件，但它仍然笨重，而且产生很多热量。既容易损坏，又给空调带来很大多热量。既容易损坏，又给空调带来很大负担。负担。l(2)(2)采用二进制代替十进制，即所有指令采用二进制代替十进制，即所有指令与数据都用与数据都用“0 0”与与“1 1”表示，分别对应于表示，分别对应于电子器件的电子器件的“接通接通”与与“断开断开”，程序设，程序设计语言为机器语言。计语言为机器语言。现在学习的是第34页，共132页l(3)(3)程序可以存储，这使通用计算机成为可程序可以存储，这使通用计算机成为可能。但存储设备还比较落后，最初使用水能。但存储设备还比较落后，最初使用水银延迟线或静电存储管，容量很小。后来银延迟线或静电存储管，容量很小。后来使用了磁鼓、磁心，有了很大改进。但仍使用了磁鼓、磁心，有了很大改进。但仍然不可能有支持操作系统的环境。然不可能有支持操作系统的环境。l(4)(4)输入输出装置主要用穿孔卡，速度很输入输出装置主要用穿孔卡，速度很慢。慢。现在学习的是第35页，共132页 1.2.2 第二代计算机第二代计算机 第二代计算机（第二代计算机（l959l95919641964）的特点）的特点是：是：l(1)(1)用晶体管代替了电子管，晶体管有体用晶体管代替了电子管，晶体管有体积小、重量轻、发热少、耗电省、速度积小、重量轻、发热少、耗电省、速度快、功能强、价格低、寿命长等一系列快、功能强、价格低、寿命长等一系列优点。用它作开关元件，使计算机结构优点。用它作开关元件，使计算机结构与性能都发生了很大变化。与性能都发生了很大变化。现在学习的是第36页，共132页l (2)(2)普遍采用磁心存储器作主存，普遍采用磁心存储器作主存，并且采用磁盘与磁带作辅存，使存储并且采用磁盘与磁带作辅存，使存储容量增大，可靠性提高，为系统软件容量增大，可靠性提高，为系统软件的发展创造了条件，开始是监控程的发展创造了条件，开始是监控程序，后来发展成操作系统。序，后来发展成操作系统。现在学习的是第37页，共132页 (3)(3)作为现代计算机体系结构的许多作为现代计算机体系结构的许多意义深远的特性相继出现，例如变址意义深远的特性相继出现，例如变址寄存器、浮点数据表示、间接寻址、寄存器、浮点数据表示、间接寻址、中断、中断、I IOO处理机等处理机等 (4)(4)程序设计语言大发展，先是用汇程序设计语言大发展，先是用汇编语言代替了机器语言，接着又出现编语言代替了机器语言，接着又出现了高级语言了高级语言FORTRANFORTRAN、COBOLCOBOL。现在学习的是第38页，共132页l (5)(5)应用范围进应用范围进步扩大，除了以批处理步扩大，除了以批处理方式进行科学计算外，开始进入实时过方式进行科学计算外，开始进入实时过程控制和数据处理领域。批处理的目的程控制和数据处理领域。批处理的目的是尽可能提高是尽可能提高CPUCPU的利用率。输入输出设的利用率。输入输出设备也在不断改进，但是多采用脱机备也在不断改进，但是多采用脱机(off-(off-1ine)1ine)方式工作，以免浪费方式工作，以免浪费CPUCPU的宝贵时的宝贵时间。间。现在学习的是第39页，共132页 1.2.3 第三代计算机第三代计算机 第三代计算机第三代计算机(1965(1965一一1970)1970)的持点是：的持点是：l(1)(1)用集成电路取代了晶体管，最初是小规用集成电路取代了晶体管，最初是小规模集成电路，后来是大规模集成电路。相模集成电路，后来是大规模集成电路。相对于晶体管体积更小、耗电更省、功能更对于晶体管体积更小、耗电更省、功能更强、寿命更长。芯片几乎永不失效，缺点强、寿命更长。芯片几乎永不失效，缺点是在抗损坏性方面十分脆弱。是在抗损坏性方面十分脆弱。现在学习的是第40页，共132页l(2)(2)用半导体存储器淘汰了磁心存储器，用半导体存储器淘汰了磁心存储器，存储器也集成化了，它与处理器具有良存储器也集成化了，它与处理器具有良好的相容性。存储容量大幅度提高，为好的相容性。存储容量大幅度提高，为建立存储体系与存储管理创造了条件。建立存储体系与存储管理创造了条件。l(3)(3)普遍采用了微程序设计技术，为确立普遍采用了微程序设计技术，为确立富有继承性的体系结构发挥了重要作用，富有继承性的体系结构发挥了重要作用，第三代计算机为计算机走向系列化、通第三代计算机为计算机走向系列化、通用化、标准化作出了贡献。用化、标准化作出了贡献。现在学习的是第41页，共132页l(4)(4)系统软件与应用软件都有很大发展，由系统软件与应用软件都有很大发展，由于用户通过分时系统的交互作用方式来共于用户通过分时系统的交互作用方式来共享计算机资源，因此操作系统在规模和复享计算机资源，因此操作系统在规模和复杂性方面都有很快发展。为了提高软件质杂性方面都有很快发展。为了提高软件质量，出现了结构化、模块化程序设计方法量，出现了结构化、模块化程序设计方法。l(5)(5)为了满足中小企业与政府机构日益增多为了满足中小企业与政府机构日益增多的计算机应用，在第三代计算机期间，开的计算机应用，在第三代计算机期间，开始出现了第一代小型计算机始出现了第一代小型计算机,如如DECDEC的的PDP-8PDP-8。现在学习的是第42页，共132页 1.2.4 第四代计算机第四代计算机 第四代计算机（第四代计算机（1971-1971-）的特点是：）的特点是：l (1)(1)用微处理器用微处理器(microprocessor)(microprocessor)或超或超 大规模集成电路大规模集成电路VLSIVLSI（Vely Large Vely Large Scale Integration Scale Integration）取代了普通集成）取代了普通集成 电路。这是具有革命性的变革，出电路。这是具有革命性的变革，出 现了影响深远的微处理器冲击。现了影响深远的微处理器冲击。现在学习的是第43页，共132页l(2)(2)从计算机系统本身来看，四代机是三代从计算机系统本身来看，四代机是三代机的扩展与延伸，存储容量进一步扩大，输机的扩展与延伸，存储容量进一步扩大，输入采用了入采用了OCROCR（字符识别）与条形码，输出（字符识别）与条形码，输出采用了激光打印机，光盘的引进，新的程序采用了激光打印机，光盘的引进，新的程序设计语言设计语言PascalPascal、AdaAda的使用。的使用。l(3)(3)微型计算机微型计算机(microcopmputer)(microcopmputer)异军突起，异军突起，席卷全球，触发了计算技术由集中化向分散席卷全球，触发了计算技术由集中化向分散化转变的大变革。许多大型机的技术垂直下化转变的大变革。许多大型机的技术垂直下移进入微机领域，使计算机世界出现一派生移进入微机领域，使计算机世界出现一派生机勃勃的景象机勃勃的景象现在学习的是第44页，共132页l(4)(4)数据通信、计算机网络、分布式处理有数据通信、计算机网络、分布式处理有了很大的发展，计算机技术与通信技术相了很大的发展，计算机技术与通信技术相结合正改变着世界的技术经济面貌。结合正改变着世界的技术经济面貌。InternetInternet、广域网、广域网(WAN)(WAN)、城域网、城域网(CAN)(CAN)和和局域网局域网(LAN)(LAN)正把世界各地紧密地联系在一正把世界各地紧密地联系在一起。起。l(5)(5)由于特殊应用领域的需求，在并行处理由于特殊应用领域的需求，在并行处理与多处理领域正积累着重要的经验，为未与多处理领域正积累着重要的经验，为未来的技术突破创造着条件。例如图象处理来的技术突破创造着条件。例如图象处理领域、人工智能与机器人领域、函数编程领域、人工智能与机器人领域、函数编程领域、超级计算领域都是人们越来越感兴领域、超级计算领域都是人们越来越感兴趣的领域。趣的领域。现在学习的是第45页，共132页 1.2.5第五代计算机第五代计算机l一、日本的一、日本的FGCS(Fifth Generation Computer System)l二、美国的二、美国的MCC(Microelectronic and Computer Technology Corporation)现在学习的是第46页，共132页 第五代计算机系统第五代计算机系统FGCS(Fifth GenerationFGCS(Fifth Generation Computer System)Computer System)，又称，又称 智能计算机，它由下列几个主要部分所组智能计算机，它由下列几个主要部分所组 成：成：l（1 1）知识库）知识库(KB(KB：Knowledge Bank)Knowledge Bank)、知识库计算机知识库计算机(KBM(KBM：Knowledge Bank Knowledge Bank Machine)Machine)和知识库管理系统和知识库管理系统(KBMS(KBMS：Knowledge Bank Management System)Knowledge Bank Management System)。l（2 2）问题求解和推理机。）问题求解和推理机。l（3 3）智能接口系统。）智能接口系统。l（4 4）应用系统。）应用系统。现在学习的是第47页，共132页第五代计算机系统要达到的目标是：第五代计算机系统要达到的目标是：l（1 1）用自然语言、图形、图像和文件进行）用自然语言、图形、图像和文件进行输入输出。输入输出。l（2 2）用自然语言进行对话方式的信息处理）用自然语言进行对话方式的信息处理，为非专业人员使用计算机提供方便。，为非专业人员使用计算机提供方便。l（3 3）能处理和保存知识，以供使用；配备）能处理和保存知识，以供使用；配备各种知识数据库，起顾问作用。各种知识数据库，起顾问作用。l（4 4）能够自学习和推理，帮助人类扩展自）能够自学习和推理，帮助人类扩展自己的才能。己的才能。现在学习的是第48页，共132页 对未来计算机系统影响深远而且经对未来计算机系统影响深远而且经济潜力最大的济潜力最大的4 4个主要技术领域：软件个主要技术领域：软件技术、技术、VLSI/CADVLSI/CAD、组装与互连、高级、组装与互连、高级计算机体系结构。计算机体系结构。MCCMCC的高级计算机的高级计算机体系结构研究部是最有特色的一个部体系结构研究部是最有特色的一个部门，下设门，下设5 5个实验室：个实验室：(1)(1)核心科学实验室核心科学实验室 (2)AI(2)AI实验室，即人工智能实验室，即人工智能(Artifical(Artifical Intelligence)Intelligence)领域领域 现在学习的是第49页，共132页 (3)HI(3)HI实验室，即人机接口实验室，即人机接口(Human(Human Interface)Interface)领域领域 (4)ST(4)ST实验室，即系统技术实验室，即系统技术(System(System Technology)Technology)领域领域 (5)(5)实验系统成套工具实验系统成套工具 （Experimental System KitExperimental System Kit）现在学习的是第50页，共132页 1.2.6 计算机的发展趋势计算机的发展趋势 计算机的发展趋势体现在如下几个方面计算机的发展趋势体现在如下几个方面:l 1 1、微型化和巨型化、微型化和巨型化 近几年，计算机制造技术朝着两极方向近几年，计算机制造技术朝着两极方向发展，一个方向是体积越来越小，陆续出发展，一个方向是体积越来越小，陆续出现了笔记本电脑和掌上电脑，另一个方向现了笔记本电脑和掌上电脑，另一个方向是功能越来越强，出现了每秒运算数万亿是功能越来越强，出现了每秒运算数万亿次的巨型计算机。次的巨型计算机。现在学习的是第51页，共132页l2 2、智能化、智能化 到目前为止，计算机处理过程化的计算到目前为止，计算机处理过程化的计算工作、事务处理工作已经达到了相当高的水工作、事务处理工作已经达到了相当高的水平，是人力望尘莫及的，但在智能性工作方平，是人力望尘莫及的，但在智能性工作方面，计算机还远远不如人脑。如何让计算机面，计算机还远远不如人脑。如何让计算机具有人脑的智能，模拟人的推理、联想、思具有人脑的智能，模拟人的推理、联想、思维等功能是计算机技术的一个重要发展方维等功能是计算机技术的一个重要发展方向。向。现在学习的是第52页，共132页l3 3、网络化、网络化 社会中的各种成分是相互联系、社会中的各种成分是相互联系、相互依存的，实现网络化，才能真正相互依存的，实现网络化，才能真正做到资源共享，算机才能在社会发做到资源共享，算机才能在社会发展、经济建设中发挥更重要的作用。展、经济建设中发挥更重要的作用。现在学习的是第53页，共132页1.3 中国计算机发展简史1.4 著名的计算机公司l1.4.1 IBM公司l1.4.2 Intel公司l1.4.3 Microsoft（微软）公司l1.4.4 联想集团现在学习的是第54页，共132页 1.3 中国计算机发展简史中国计算机发展简史l 我国的计算机事业始于我国的计算机事业始于19561956年我国最年我国最早倡导研究计算技术的著名数学家华罗庚早倡导研究计算技术的著名数学家华罗庚教授起草了发展电子计算机的措施。教授起草了发展电子计算机的措施。8 8月月成立了以华罗庚为主任的中国科学院计算成立了以华罗庚为主任的中国科学院计算技术研究所筹建委员会，并组织了计算机技术研究所筹建委员会，并组织了计算机设计、程序设计和计算机方法专业训练班设计、程序设计和计算机方法专业训练班，并首次派出一批科技人员赴苏联实习和，并首次派出一批科技人员赴苏联实习和考察，引进了当时苏联的考察，引进了当时苏联的M-3M-3小型机和小型机和BECMBECM大型机。大型机。现在学习的是第55页，共132页l 从从19641964年开始，北京、天津、上海等年开始，北京、天津、上海等地相继制成一批晶体管计算机，主要机地相继制成一批晶体管计算机，主要机型有型有l09-l09-乙，乙，X-2X-2，DJS-6DJS-6、7 7、8 8、2121，109-109-丙，丙，441B-441B-、等十多种等十多种 。l 2020世纪世纪7070年代以后，我国进入集成电年代以后，我国进入集成电路计算机时期，首先问世的是路计算机时期，首先问世的是111111机、机、112112机和机和709709机。机。7070年代中后期相继研制成功年代中后期相继研制成功多种每秒百万次的大型机，计有多种每秒百万次的大型机，计有655655、150150、151151、905-905-甲、甲、905-905-乙、乙、735735等型号。等型号。现在学习的是第56页，共132页l 1983 1983年，我国先后研制成功年，我国先后研制成功757757大型计算机和大型计算机和“银河银河I I”巨型计算巨型计算机。机。757757机是元器件和设备立足于机是元器件和设备立足于国内，由我国自行设计的第一台大国内，由我国自行设计的第一台大型向量计算机，每秒向量运算千万型向量计算机，每秒向量运算千万次。次。“银河银河I I”是每秒向量运算一亿是每秒向量运算一亿次的计算机，它填补了国内巨型计次的计算机，它填补了国内巨型计算机的空白，使我国跨进世界研制算机的空白，使我国跨进世界研制巨型计算机行列。巨型计算机行列。现在学习的是第57页，共132页l19861986年中华学习机投产年中华学习机投产 l1985 1985 长城长城286286投产投产 l19881