最新大学计算机基础一教学课件.ppt
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1、大学计算机基础一大学计算机基础一第一章 概论主要内容主要内容1.1 1.1 计算机发展过程计算机发展过程 1.2 1.2 计算机工作特点及分类计算机工作特点及分类1.3 1.3 计算机发展趋势计算机发展趋势1.4 1.4 信息与信息化社会信息与信息化社会英国科学家艾兰英国科学家艾兰.图灵图灵(1912-19541912-1954)建立图灵机(建立图灵机(Turing machineTuring machine)模型,模型,奠定了可计算理论的基础;奠定了可计算理论的基础;提出图灵测试,阐述了机器智能概念提出图灵测试,阐述了机器智能概念 现代计算机体系结构现代计算机体系结构冯冯诺依曼机:诺依曼机:
2、“存储程序存储程序”的概念的概念六十多年来,计算机系统基本结构六十多年来,计算机系统基本结构没有变。没有变。美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯.诺依曼诺依曼(1903-19571903-1957)计算机发展史中的关键人物计算机发展史中的关键人物1.1.2 计算机发展的四个阶段时代年份器件存储器软件应用运算速度一一 1946194619571957电子管电子管内存内存:汞延迟线汞延迟线外存外存:磁鼓磁鼓使用机器语言使用机器语言和汇编语言和汇编语言军事研究军事研究科学计算科学计算几千次几千次/s/s二二1958195819641964晶体管晶体管内存内存:磁芯磁芯外存外存:磁盘磁盘,磁带磁带使用
3、高级语言使用高级语言数据处理数据处理事务处理事务处理工业控制工业控制几十几十万次万次/s/s三三1965196519711971集成集成电路电路内存内存:磁芯磁芯,半导半导体存储器体存储器外存外存:磁盘磁盘操作系统、编操作系统、编译程序、网络译程序、网络软件软件开始广开始广泛应用泛应用几十万到几十万到几百万几百万/s/s四四1972 1972 大规模大规模集成集成电路电路内存内存:半导体存半导体存储器储器外存外存:磁盘磁盘,光盘光盘操作系统完善、操作系统完善、数据库系统、计数据库系统、计算机软件的开发算机软件的开发广泛应用广泛应用于各领域于各领域几百万到几百万到几亿万几亿万/s/s晶体管超大规
4、模集成电路电子管集成电路微型机的发展 微型计算机简称微型机,其特点是将运算器、控制器及寄存器微型计算机简称微型机,其特点是将运算器、控制器及寄存器微型计算机简称微型机,其特点是将运算器、控制器及寄存器微型计算机简称微型机,其特点是将运算器、控制器及寄存器集成在一块半导体芯片上,这种芯片称为微处理器集成在一块半导体芯片上,这种芯片称为微处理器集成在一块半导体芯片上,这种芯片称为微处理器集成在一块半导体芯片上,这种芯片称为微处理器(MPU)(MPU)(MPU)(MPU),MPUMPUMPUMPU内内内内部和外部采用总线结构。第一台微型机部和外部采用总线结构。第一台微型机部和外部采用总线结构。第一台
5、微型机部和外部采用总线结构。第一台微型机MCS-4:Intel 4004,4MCS-4:Intel 4004,4MCS-4:Intel 4004,4MCS-4:Intel 4004,4位位位位1971197119711971年由年由年由年由Intel Intel Intel Intel 公司的公司的公司的公司的M.E.Hoff M.E.Hoff M.E.Hoff M.E.Hoff 设计。设计。设计。设计。时代时代时间时间位数位数代表性芯片代表性芯片第一代第一代19711971年年4 4位和低档位和低档8 8位位Intel 4004/8008Intel 4004/8008第二代第二代197319
6、73年年8 8位位Intel 8080Intel 8080MC6800(Motorola)MC6800(Motorola)Z80(Zilog)Z80(Zilog)第三代第三代19781978年年1616位位Intel 8086Intel 8086MC6800(Motorola)MC6800(Motorola)Z800(Zilog)Z800(Zilog)第四代第四代19911991年起年起3232位位MC68020(Motorola)MC68020(Motorola)Z8000(Zilog)Z8000(Zilog)Intel 80386Intel 80386486486、PentiumPenti
7、um 系列、系列、PP、P P 、P4P4微处理器集成度发展示意图晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾4420,000,0002,3000.18微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片超大型化;微机化;超大型化;微机化;嵌入式;图形用户界面;嵌入式;图形用户界面;多媒体;网络通信;网格计算多媒体;网络通信;网格计算摩尔定律晶晶体体管管数数单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百百万万条条/每每秒秒平均每平均每18个月芯片性能增长一倍个月芯片性能增长一倍微处理器的集成度一直遵循着微处理器的集成度一直遵循着“摩尔定律摩尔定律”在飞速发展。在飞速发展。2011年年Intel公公司司将推出含有将推出含有
8、10亿个晶体管、每秒可执行亿个晶体管、每秒可执行1千亿条指令的芯片。千亿条指令的芯片。1.2 计算机的工作特点及分类1.2.1 计算机的工作特点G运算速度快运算速度快:运算部件采用电子器件,与其他任何计算工具运算部件采用电子器件,与其他任何计算工具 无法比拟,曙光无法比拟,曙光5000A5000A达到每秒达到每秒230230万亿次以上万亿次以上G计算精度高计算精度高:增加二进制位数提高精度,避免了各种误差,增加二进制位数提高精度,避免了各种误差,圆周率计算精度圆周率计算精度200200万位以上万位以上G通用性好通用性好:运行不同程序,完成不同任务运行不同程序,完成不同任务G记忆能力强记忆能力强
9、:存储设备容量大,存储能力不断提高存储设备容量大,存储能力不断提高 G适合逻辑运算适合逻辑运算:计算机工作的基础,根据判断的结果决定执计算机工作的基础,根据判断的结果决定执 行命令,完成各种复杂问题的处理行命令,完成各种复杂问题的处理G运算过程自动化运算过程自动化:程序控制执行过程,自动连续工作程序控制执行过程,自动连续工作1.2.2 计算机的分类按计算机处理数据的方式分类按计算机处理数据的方式分类 (1 1)电子数字计算机)电子数字计算机 以数字量(也称不连续量)作为运算对象进行以数字量(也称不连续量)作为运算对象进行运算,特点是运算速度快,精确度高,具有记忆和运算,特点是运算速度快,精确度
10、高,具有记忆和逻辑判断能力。计算机的内部操作和运算是在程序逻辑判断能力。计算机的内部操作和运算是在程序控制下自动进行的。一般不特别说明,计算机指的控制下自动进行的。一般不特别说明,计算机指的是电子数字计算机。是电子数字计算机。(2 2)电子模拟计算机)电子模拟计算机 以连续变化的模拟量(如电压、长度、角度来以连续变化的模拟量(如电压、长度、角度来模拟实际所需要计算的对象)作为运算量的计算机。模拟实际所需要计算的对象)作为运算量的计算机。主要用于过程控制和模拟仿真。主要用于过程控制和模拟仿真。按计算机的运算速度和性能指标分类按计算机的运算速度和性能指标分类巨型机:巨型机:运算速度最快、存储能力最
11、大、处理能力最强。运算速度最快、存储能力最大、处理能力最强。例如:银河、曙光系列例如:银河、曙光系列,曙光曙光5000A,5000A,速度可达每秒速度可达每秒230230万亿次。万亿次。IBMIBM研研制制Roadrunner(Roadrunner(走走娟娟),),运运算算速速度度达达到到每每秒秒1.1051.105千千万万亿亿次次,CrayCray公司的捷豹位居第二公司的捷豹位居第二。微微型型机机:以以小小、巧巧、轻轻、使使用用方方便便、价价格格便便宜宜、软软件件丰丰富富、功能齐全等优势而拥有广大的用户。功能齐全等优势而拥有广大的用户。大大型型机机:大大型型、通通用用、较较快快、较较强强,承
12、承担担服服务务器器功功能能.例例如如:IBM-360,IBM-370,IBM-900 IBM-360,IBM-370,IBM-900 等。等。小小型型机机:规规模模小小,结结构构简简单单,设设计计试试制制周周期期短短,工工艺艺先先进进、使用维护简单。使用维护简单。如如:IBM:IBM的的AS/400AS/400。工工作作站站:介介于于PCPC与与小小型型机机之之间间,高高分分辨辨率率、大大容容量量内内外外存存,图形功能较强。图形功能较强。SunSun、HPHP都是著名的工作站厂家。都是著名的工作站厂家。服务器:服务器:网络环境下为多用户提供服务的计算机系统。网络环境下为多用户提供服务的计算机系
13、统。1.3 未来计算机的发展趋势 巨型化巨型化 微型化微型化 网络化网络化 智能化智能化v更快的运算速度、更大的存储容量、更强更快的运算速度、更大的存储容量、更强的处理能力以及更高的可靠性。的处理能力以及更高的可靠性。v运算速度可达每秒几百亿次运算的运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计超级计超级计超级计算机算机算机算机应用:天气预报、地震机理研究、卫星应用:天气预报、地震机理研究、卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。图像处理等大量科学计算的高科技领域。v集中体现了计算机科学技术的发展水平。集中体现了计算机科学技术的发展水平。银河亿次巨型计算机银河亿次巨型计算机 1.1.计算机发展趋势计算机
14、发展趋势1.3 未来计算机的发展趋势 巨型化巨型化 微型化微型化 网络化网络化 智能化智能化v使用方便、体积小,成本低和功能齐使用方便、体积小,成本低和功能齐全方向发展全方向发展v嵌入式技术嵌入式技术v家电、仪器仪表,笔记本电脑,掌上家电、仪器仪表,笔记本电脑,掌上计算机计算机1.3 未来计算机的发展趋势 巨型化巨型化 微型化微型化 网络化网络化 智能化智能化v利用计算机技术与通信技术结合利用计算机技术与通信技术结合,把分布在不同地点的计算机互连起把分布在不同地点的计算机互连起来来,组成规模强大的计算机网络。组成规模强大的计算机网络。v实现方便、及时、可靠、安全、实现方便、及时、可靠、安全、高
15、效的信息服务高效的信息服务1.3 未来计算机的发展趋势 巨型化巨型化 微型化微型化 网络化网络化 智能化智能化 使计算机具有视觉、听觉、语言、行使计算机具有视觉、听觉、语言、行为、思维、逻辑推理等能力。为、思维、逻辑推理等能力。v第一代机器人第一代机器人 机械手(机械手(19621962年出现)年出现)v第二代机器人第二代机器人 具有具有“感觉感觉”的机器人的机器人v第三代机器人第三代机器人 装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能智能机器人机器人”DeepblueDeepblue(“(“深蓝深蓝深蓝深蓝”)GarryGarry KasparovKasparov 典型案例2.2.计算机新技术
16、应用计算机新技术应用 (1 1)高性能计算)高性能计算 速度是计算机的第一指标,人类制造计算机的初衷就是速度是计算机的第一指标,人类制造计算机的初衷就是追求计算速度。发展高速度、大容量、功能强大的超级计算追求计算速度。发展高速度、大容量、功能强大的超级计算机是目前各国高技术领域竞争的热点。机是目前各国高技术领域竞争的热点。高性能计算是以速度为核心,它包括两方面途径:一是高性能计算是以速度为核心,它包括两方面途径:一是提高单一处理器的计算性能,二是把这些处理器集成,由多提高单一处理器的计算性能,二是把这些处理器集成,由多个个CPUCPU构成一个计算机系统,进行并行计算。构成一个计算机系统,进行并
17、行计算。目前世界上顶级的高性能计算机有成百上千、甚至上万目前世界上顶级的高性能计算机有成百上千、甚至上万个个CPUCPU,这些处理器协同计算,才能够提供需要的速度。,这些处理器协同计算,才能够提供需要的速度。大连理工大学网信中心提供大连理工大学网信中心提供6464个结点的高性能计算服务,个结点的高性能计算服务,为教学科研提供更快速度的计算服务。为教学科研提供更快速度的计算服务。1.3 未来计算机的发展趋势 (2 2)云计算)云计算 云计算是一种能够将动态伸缩的虚拟化资源通过互联网以服务的云计算是一种能够将动态伸缩的虚拟化资源通过互联网以服务的方式提供给用户的计算模式,用户不需要知道如何管理那些
- 配套讲稿:
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