第1讲 计算机基本概述PPT讲稿.ppt
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1、第第1讲讲计算机基本概计算机基本概述述第1页,共79页,编辑于2022年,星期一2课程与考核课程与考核n n学时:学时:30(理论)(理论)+20(实验)(实验)n n考核:笔试考核:笔试+上机上机n n课程目标:了解计算机的基本原理,掌握课程目标:了解计算机的基本原理,掌握Windows、Office、网络的基本操作。、网络的基本操作。22022/9/18第2页,共79页,编辑于2022年,星期一3第一讲第一讲计算机概述计算机概述n n1.1计算机的发展与展望计算机的发展与展望n n1.2计算机的定义和特性计算机的定义和特性n n1.3计算机的分类计算机的分类n1.4当代计算机技术当代计算机
2、技术n n1.5计算机的应用计算机的应用32022/9/18第3页,共79页,编辑于2022年,星期一41.1计算机发展计算机发展42022/9/18公元前公元前3000年的古埃及人年的古埃及人用结绳来记录土地面积和收获的用结绳来记录土地面积和收获的谷物谷物。公元前公元前2000年的美索不达米亚年的美索不达米亚人用泥板计数,这块泥板上的楔人用泥板计数,这块泥板上的楔形文字代表形文字代表25第4页,共79页,编辑于2022年,星期一552022/9/18我国春秋时期出现的我国春秋时期出现的算筹是世界上最古老的计算筹是世界上最古老的计算工具。算工具。七百年前,中国人发明了算盘七百年前,中国人发明了
3、算盘第5页,共79页,编辑于2022年,星期一662022/9/181621年,英国人冈特发明计年,英国人冈特发明计算尺,这是世界上最早的模拟算尺,这是世界上最早的模拟计算工具。计算工具。1642年,法国数学家、物理学家和思想家帕年,法国数学家、物理学家和思想家帕斯卡发明加法机,这是人类历史上第一台机械式斯卡发明加法机,这是人类历史上第一台机械式计算机,其原理对后来的计算机械产生了持久的计算机,其原理对后来的计算机械产生了持久的影响。影响。第6页,共79页,编辑于2022年,星期一772022/9/18巴贝奇是一位伟大的天才,他因为远远超前于他的时代而注定要成为一位悲剧伟人。巴贝奇是一位伟大的
4、天才,他因为远远超前于他的时代而注定要成为一位悲剧伟人。巴贝奇和他的差分机,年巴贝奇和他的差分机,年第7页,共79页,编辑于2022年,星期一882022/9/181944年,美国科学家艾肯在年,美国科学家艾肯在IBM的支持下,研制成功机电式计算机的支持下,研制成功机电式计算机MARK-I。这是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一,它取消了齿轮传动装置,以这是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一,它取消了齿轮传动装置,以穿孔纸带传送指令。艾肯研制穿孔纸带传送指令。艾肯研制MARK-1的灵感来自一个世纪以前巴贝奇留下的的灵感来自一个世纪以前巴贝奇留下的思想精华。思想精华。MARK-1外壳用钢
5、和玻璃制成,长外壳用钢和玻璃制成,长15米,高米,高2.4米,自重米,自重31.5吨,使用了吨,使用了15万个元件和万个元件和800公里电线,每分钟进行公里电线,每分钟进行200次运算。次运算。第8页,共79页,编辑于2022年,星期一9第一台电子计算机(第一台电子计算机(ENIAC)5000次加法次加法/秒秒体重体重28吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率150KW第9页,共79页,编辑于2022年,星期一10102022/9/18埃克特(右)和莫克利(左)因共同研制埃克特(右)和莫克利(左)因共同研制成功成功ENIAC而名垂青史。而名垂青史。第1
6、0页,共79页,编辑于2022年,星期一11计算机三原则计算机三原则112022/9/181939年,阿塔纳索夫提出计算机三原则;采用二进制进行运算;采用年,阿塔纳索夫提出计算机三原则;采用二进制进行运算;采用电子技术来实现控制和运算;采用把计算功能和存储功能相分离的结构。电子技术来实现控制和运算;采用把计算功能和存储功能相分离的结构。阿塔纳索夫关于电子计算机的设计方案启发了阿塔纳索夫关于电子计算机的设计方案启发了ENIAC开发小组的开发小组的莫克利,并直接影响到莫克利,并直接影响到ENIAC的诞生。的诞生。1972年美国法院判决年美国法院判决ENIAC的专利权无效,阿塔纳索夫拥有作为第一个电
7、子计算机方案提出者的的专利权无效,阿塔纳索夫拥有作为第一个电子计算机方案提出者的优先权。优先权。第11页,共79页,编辑于2022年,星期一12为纪念图灵对计算机的贡献,为纪念图灵对计算机的贡献,美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。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,图灵机是一种思想模型,它由三部分组成:它由三部分组成:一个控制器,一条可以无限延伸的一个控制器,一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头。写头。图灵和图灵机图灵和图灵机第1
8、2页,共79页,编辑于2022年,星期一13冯冯.诺依曼诺依曼19031903年年 19571957年年 8 8岁学会微积分岁学会微积分 1212岁学懂波莱尔岁学懂波莱尔函数论函数论 1717岁写出了生平第一篇论文岁写出了生平第一篇论文 2727岁取得美国普林斯顿大学岁取得美国普林斯顿大学教授职位教授职位 3030岁被聘为终身教授岁被聘为终身教授19441944年年8 8月参与月参与ENIACENIAC的研究的研究 。计算机之父计算机之父第13页,共79页,编辑于2022年,星期一14JohnvonNeumann冯冯 诺依曼诺依曼1949EDSAC存储程序工作原理存储程序工作原理计算机的两个基
9、本能力:一是能够存储程序,二是能够自动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。地执行程序。计算机是利用计算机是利用“存储器存储器”(内存)来存放所要执行的(内存)来存放所要执行的程序的,而称之为程序的,而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出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。令任务为止。冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机第14页,共79页,编辑于2022年,星期一15现代电子计算机的发展阶段现代电子计算机的发展阶段n电子管计算机电子管计算机n晶体管计算机晶体管计算机
10、n集成电路计算机集成电路计算机n大规模、超大规模集成电路计算机大规模、超大规模集成电路计算机第15页,共79页,编辑于2022年,星期一16电子管计算机电子管计算机n第一代第一代电子管计算机时代(电子管计算机时代(19461946年年5050年代末期)器件:电子管。软件:机器语言、年代末期)器件:电子管。软件:机器语言、汇编语言。应用:科学计算汇编语言。应用:科学计算 。计算速度。计算速度5 5千千44万(次万(次/秒)秒)第16页,共79页,编辑于2022年,星期一17当时的编程是这样的当时的编程是这样的172022/9/18第17页,共79页,编辑于2022年,星期一18182022/9/
11、181956年,年,IBM公司的巴克斯研制成功第一个高级程序公司的巴克斯研制成功第一个高级程序语言语言FORTRAN,它被广泛用于科学计算。,它被广泛用于科学计算。第18页,共79页,编辑于2022年,星期一19大型机战争大型机战争192022/9/18UNIVAC由埃克特和莫克利研制成功,这也由埃克特和莫克利研制成功,这也是第一个进行批量生产的计算机。是第一个进行批量生产的计算机。1951年,电年,电脑开始走出实验室服务于社会与公众。脑开始走出实验室服务于社会与公众。1952年,年,UNIVAC因准确地预测美国总统大选结果而名因准确地预测美国总统大选结果而名声大噪。声大噪。IBM公司公司19
12、52年推出的年推出的IBM701在商战中击败在商战中击败UNIVAC,不仅使,不仅使IBM实现了全面的实现了全面的转型,更奠定了转型,更奠定了IBM的产业的产业霸主地位。霸主地位。第19页,共79页,编辑于2022年,星期一20晶体管计算机晶体管计算机n n第二代第二代晶体管计算机时代(晶体管计算机时代(20世纪世纪50年代中期年代中期60年代末期)器件:晶体管。年代末期)器件:晶体管。软件:高级语言。应用:数据处理、工业控软件:高级语言。应用:数据处理、工业控制制。计算速度几十万。计算速度几十万百万(次百万(次/秒)秒)IBM7090型电子计算机型电子计算机第20页,共79页,编辑于2022
13、年,星期一21ENIACENIAC划时代的实验装置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。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:电子管的缺点:体积大;体积大;耗能高、散热量大。耗能高、散热量大。晶体管的优点:晶体管的优点:体积小;体积小;耗能低;耗能低;性能稳定。性能稳定。电子恐龙的缩骨法电子恐龙的缩骨法晶体管晶体管第21页,共79页,编辑于2022年,星期一22 19471947年,贝尔实验室的肖克莱、巴丁、年,贝尔实验室的肖克莱、巴丁、布拉顿发明点触型晶体管;布拉顿发明点触型晶体管;19501950年又发明年又发明了面结型晶体管。相比电子管,晶体管体积了面结
14、型晶体管。相比电子管,晶体管体积小、重量轻、寿命长、发热少、功耗低,电小、重量轻、寿命长、发热少、功耗低,电子线路的结构大大改观,运算速度则大幅度子线路的结构大大改观,运算速度则大幅度提高。提高。肖克莱(左)、巴丁(中)、布拉肖克莱(左)、巴丁(中)、布拉顿(右)于顿(右)于19561956年共同获得诺贝尔物年共同获得诺贝尔物理学奖。理学奖。发明晶体管的肖克莱发明晶体管的肖克莱在加利福尼亚创立了当在加利福尼亚创立了当地第一家半导体公司,地第一家半导体公司,这一地区后来被称为硅这一地区后来被称为硅谷。谷。第22页,共79页,编辑于2022年,星期一23集成电路计算机集成电路计算机第三代第三代中、
15、小规模集成电路计算机时代中、小规模集成电路计算机时代(20世纪世纪60年代中期年代中期70年代初期)年代初期)器件:器件:集成电路集成电路软件:操作系统软件:操作系统应用:文字应用:文字处理、图形处理处理、图形处理集成电路集成电路百万百万几百万(次几百万(次/秒)秒)第23页,共79页,编辑于2022年,星期一24242022/9/18IBM投资投资50亿美元于亿美元于1964年研制出计算机历史年研制出计算机历史上最成功的机型之一上最成功的机型之一IBMS/360。IBM由于由于S/360的成功,进一步巩固了自己在业界的地位,的成功,进一步巩固了自己在业界的地位,“蓝色蓝色巨人巨人”IBM几乎
16、成为计算机的代名词。几乎成为计算机的代名词。第24页,共79页,编辑于2022年,星期一25大规模、超大规模集成电路计算机大规模、超大规模集成电路计算机微处理器铸造第四代计算机微处理器铸造第四代计算机大规模和超大规模和超大规模集成电路计算机时代(大规模集成电路计算机时代(20世纪世纪70年年代初期现在)代初期现在)器件:大规模集成电路器件:大规模集成电路软件:数据库、网络等软件:数据库、网络等应用:社会各领域应用:社会各领域几百万几百万几亿(次几亿(次/秒)秒)第25页,共79页,编辑于2022年,星期一26n n从从1970年至今的计算机基本上都属于第四代年至今的计算机基本上都属于第四代计算
17、机,它们都采用大规模和超大规模集成电计算机,它们都采用大规模和超大规模集成电路。路。n n随着技术的进展,计算机开始分化成通用大随着技术的进展,计算机开始分化成通用大型机、巨型机、小型机和微型机。型机、巨型机、小型机和微型机。262022/9/18第26页,共79页,编辑于2022年,星期一27n 体积越来越小体积越来越小n 运算速度越来越快运算速度越来越快n 性能价格比越来越高性能价格比越来越高n 应用范围越来越广泛应用范围越来越广泛n电子管、晶体管、集成电路、电子管、晶体管、集成电路、n大规模集成电路和超大规模集成电路大规模集成电路和超大规模集成电路发展特点:发展特点:发展:发展:第27页
18、,共79页,编辑于2022年,星期一281971:微处理器时代的开端:微处理器时代的开端282022/9/181971年年1月,月,Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯位微处理器芯片片Intel4004,标志着第一代微处理器问世,微处理器和微机时代从此,标志着第一代微处理器问世,微处理器和微机时代从此开始。开始。因发明微处理器,霍夫被英国经济学家杂志列为因发明微处理器,霍夫被英国经济学家杂志列为“二战以来最有影响力的二战以来最有影响力的7位科学家位科学家”之一。之一。第28页,共79页,编辑于2022年,星期一29292022/9/18Intel
19、公司成立于公司成立于1968年,格鲁夫(左)、诺依斯(中)和摩尔(右)是年,格鲁夫(左)、诺依斯(中)和摩尔(右)是微电子业界的梦幻组合。微电子业界的梦幻组合。Intel,这个字是由,这个字是由“集集成成/电子电子(IntegratedElectronics)两个英文两个英文单词组合成的单词组合成的第29页,共79页,编辑于2022年,星期一30摩尔定律摩尔定律302022/9/18摩尔预言,晶体管的密度每过摩尔预言,晶体管的密度每过18个月就会翻一番,这就是著名的摩尔定律。摩个月就会翻一番,这就是著名的摩尔定律。摩尔的发现,即现在人们所熟知的摩尔定律,揭示了一个趋势。这个趋势一直延续尔的发现
20、,即现在人们所熟知的摩尔定律,揭示了一个趋势。这个趋势一直延续至今,并且事实证明相当准确。至今,并且事实证明相当准确。第30页,共79页,编辑于2022年,星期一31第一台微型计算机:第一台微型计算机:Altair8800312022/9/181975年年4月,月,MITS发布第一个通用型发布第一个通用型Altair8800,售价,售价375美元,带有美元,带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。存储器。这是世界上第一台微型计算机。埃德埃德罗伯茨把罗伯茨把Altair定位在青年电脑迷市场。定位在青年电脑迷市场。第31页,共79页,编辑于2022年,星期一32322022/9/18Alle
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