第四章信息系统导论精选PPT.ppt
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1、第四章信息系统导论第四章信息系统导论第1页,此课件共45页哦4.1.1 4.1.1 计算机的发展计算机的发展4 4.1.1.2.2 计算机的运算基础计算机的运算基础4.1.3 4.1.3 计算机硬件计算机硬件4 4.1.1.4.4 计算机软件计算机软件本章小结本章小结4.1 4.1 计算机系统计算机系统2第2页,此课件共45页哦19451945年年,美国数学家冯美国数学家冯.诺依曼博士诺依曼博士发表电子计算工具逻辑设计论文发表电子计算工具逻辑设计论文提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想19461946年年,美国宾西法尼亚大学美国宾西法尼亚大学研制
2、成功电子数字计算机研制成功电子数字计算机 ENIACENIAC重重2828吨,耗电吨,耗电150kW150kW占地占地170170平米平米用电子管用电子管1880018800个个每秒每秒50005000次加法次加法4.1.1 4.1.1 计算机的发展计算机的发展 产生产生3第3页,此课件共45页哦第一代第一代 电子管时代电子管时代(1946-1958)(1946-1958)耗电高,体积大,定点计算,机器语言,汇编语言耗电高,体积大,定点计算,机器语言,汇编语言第二代第二代 晶体管时代晶体管时代(1958-1965)(1958-1965)变集中处理为分级处理,浮点运算,高级语言变集中处理为分级处
3、理,浮点运算,高级语言第三代第三代 中小规模集成电路时代中小规模集成电路时代(1965-1970)(1965-1970)存储容量大,运算速度快,几十至几百万次存储容量大,运算速度快,几十至几百万次/秒秒第四代第四代 大规模集成电路时代大规模集成电路时代(1971(1971至今至今)向大型机和微型机两个方向发展向大型机和微型机两个方向发展现代计算机的发展方向现代计算机的发展方向巨型化,微型化,网络化,智能化,多媒体化巨型化,微型化,网络化,智能化,多媒体化4.1.1 4.1.1 计算机的发展计算机的发展 发展简史发展简史4第4页,此课件共45页哦巨型机巨型机几家公司生产,最快几家公司生产,最快1
4、.41.4万亿次,万亿次,9 9千个千个CPUCPU组成组成Cray-1,Cray-2,Cray-3,Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河国产银河I,I,银河银河II,II,银河银河IIIIII小巨型机小巨型机功能同巨型机相近,价格相对便宜功能同巨型机相近,价格相对便宜美国美国ConvexConvex公司的公司的C C系列机为其代表产品系列机为其代表产品大型机大型机大中型企事业单位作为计算中心的主机使用大中型企事业单位作为计算中心的主机使用代表产品有代表产品有IBM360IBM360,370370,43004300等等4.1.1 4.1.1 计算机的发展计算机的发展 分类分类1
5、15第5页,此课件共45页哦小型机小型机可以满足部门性的需求,供小型企事业单位使用,可以满足部门性的需求,供小型企事业单位使用,典型产品有典型产品有IBM-AS/400IBM-AS/400,DEC-VAXDEC-VAX系列系列工作站工作站用于特殊的专业领域,例如图象处理和辅助设计等用于特殊的专业领域,例如图象处理和辅助设计等典型产品有典型产品有SUNSUN工作站等工作站等微型机微型机个人或家庭使用,个人或家庭使用,PCPC机机/个人计算机,价格低廉个人计算机,价格低廉4.1.1 4.1.1 计算机的发展计算机的发展 分类分类2 26第6页,此课件共45页哦科学计算科学计算密码破译,天气预报,地
6、质勘探,卫星轨道计算密码破译,天气预报,地质勘探,卫星轨道计算过程控制过程控制机器人以及各种自动化装备,温度调节,阀门控制机器人以及各种自动化装备,温度调节,阀门控制辅助设计辅助设计/分析分析/制造制造/教学教学机械机械CAD,建筑,建筑CAD,CAE,CAM,CAI数据处理数据处理数据库管理,企业信息管理,统计汇总,办公自动化数据库管理,企业信息管理,统计汇总,办公自动化智能模拟智能模拟人工智能,专家系统,自学习人工智能,专家系统,自学习4.1.1 4.1.1 计算机的发展计算机的发展 应用领域应用领域返回返回7第7页,此课件共45页哦冯冯.诺依曼机计算机结构的基本思想诺依曼机计算机结构的基
7、本思想计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成组成采用存储程序的方式,程序和数据放在同一存储器中,采用存储程序的方式,程序和数据放在同一存储器中,由指令组成的程序可以修改由指令组成的程序可以修改数据以二进制码表示数据以二进制码表示指令由操作码和地址码组成指令由操作码和地址码组成指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址,一般按顺序递增令所在的单元地址,一般按顺序递增4.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 系统原理系统
8、原理1 18第8页,此课件共45页哦冯冯.诺依曼计算机的工作原理可概述为:诺依曼计算机的工作原理可概述为:“存储程序存储程序”+“”+“程序控制程序控制”4.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 系统原理系统原理2 2输输入入设设备备控制器控制器输输出出设设备备 CPUCPU存储器存储器运算器运算器ALUALU0110+10016+9159第9页,此课件共45页哦数字化信息编码的概念:数字化信息编码的概念:信息信息:用数值、文字、语音、图形和图像表示用数值、文字、语音、图形和图像表示在计算机内一切信息必须进行数字化编码(即在计算机内一切信息必须进行数字化编码(即用二进制代码形式
9、),才能在机内传送、存储用二进制代码形式),才能在机内传送、存储和处理和处理4.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方数据表示方法法1 110第10页,此课件共45页哦例:数例:数2343.432343.43可以分解为:可以分解为:2103310241013100410-1310-2数值的表示数值的表示 一个数值各位数字表示的值不仅与该数字有关,且与该数一个数值各位数字表示的值不仅与该数字有关,且与该数字所在的位置有关字所在的位置有关位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权基数:相邻位权之比基数:相邻位权之比每个数位上的数字所表示的值每个数位上的数字所表示的值
10、=该数字该数字位权位权位权:基数的位权:基数的 i 次方次方 (i 为与位置对应的自然数)为与位置对应的自然数)4.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方数据表示方法法2 211第11页,此课件共45页哦K K进制数转换为十进制数进制数转换为十进制数 位权展开法位权展开法 例例:将下列数值转换为十进制数将下列数值转换为十进制数 (101.01)2 (205.4)8 (AF.8)16 解:解:(101.01)2=12202112002-112-2 =(5.25)10 (205.4)8=28208158 048 1 =(133.5)10 (AF.8)16=1016 1 1
11、5160816-1=(175.5)104.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方数据表示方法法3 312第12页,此课件共45页哦十进制数转换为十进制数转换为K K进制数,进制数,将整数部分与小数部分分将整数部分与小数部分分开来算开来算整数部分:整数部分:除以除以K K取余数,直到商为取余数,直到商为0 0,余数从,余数从自下而上排列自下而上排列小数部分:小数部分:以小数部分乘以以小数部分乘以K K取积的整数,并取积的整数,并将其自上而下排列,直到小数部分为将其自上而下排列,直到小数部分为0 0或规定或规定精度为准精度为准4.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机
12、的运算基础 数据表示方数据表示方法法4 413第13页,此课件共45页哦例:将(例:将(100.345)10 转换为二进制数转换为二进制数1001005050252512126 63 31 10 02 22 22 22 22 22 22 20 00 00 01 11 10 01 1低位低位低位低位高位高位高位高位0.3450.345x x2 20 0.690690 x x2 2x x2 21 1.3803800 0.760760 x x2 21 1.520520 x x2 2高位高位高位高位低位低位低位低位整数部分整数部分小数部分小数部分4.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础
13、 数据表示方数据表示方法法5 514第14页,此课件共45页哦程序程序 是用户在使用计算机时,为了要解决的问题,用一条条是用户在使用计算机时,为了要解决的问题,用一条条指令编写的指令序列。指令编写的指令序列。构成程序的指令在存储器中一般都是顺序存放构成程序的指令在存储器中一般都是顺序存放 要破坏这种顺序性,必须由转移指令操作要破坏这种顺序性,必须由转移指令操作指令指令 是是CPU能执行的一个基本操作。能执行的一个基本操作。如:取数、加、减、乘、除、存数如:取数、加、减、乘、除、存数 等等 4.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 程序的运行程序的运行1 115第15页,此课件共
14、45页哦计算机能够执行的各种不同类型指令的总和称为该机的指计算机能够执行的各种不同类型指令的总和称为该机的指令系统令系统指令系统决定了计算机的功能,指令越多,计算机功能越指令系统决定了计算机的功能,指令越多,计算机功能越强,线路也就越复杂。以下是几类基本指令:强,线路也就越复杂。以下是几类基本指令:数据传送指令数据传送指令算术运算指令算术运算指令逻辑运算指令逻辑运算指令程序控制指令程序控制指令输入输入/输出指令输出指令其他指令其他指令4.1.2 4.1.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 程序的运行程序的运行2 2返回返回16第16页,此课件共45页哦输入设备输入设备 键盘键盘 鼠标鼠标 触
15、摸屏触摸屏输出设备输出设备 打印机打印机 显示屏显示屏 绘图仪绘图仪外存外存 磁盘磁盘 磁带磁带 光盘光盘中央控制单元(中央控制单元(CPU)算术逻辑单元算术逻辑单元控制单元控制单元(Control Unit)Register(寄存器寄存器)Cache(高速缓存)(高速缓存)总线总线RAM(内存内存)主存主存4.1.3 4.1.3 计算机硬件计算机硬件 系统结构系统结构17第17页,此课件共45页哦(1)CPU(1)CPU(2)(2)存储设备存储设备(3)(3)输入输出设备输入输出设备处理速度处理速度更快更快存储容量存储容量更大更大价格价格更低更低尺寸尺寸-更小更小人机界面多媒体化人机界面多媒
16、体化4.1.3 4.1.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势1 118第18页,此课件共45页哦4.1.3 4.1.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势2 2多多CPU s将问题分工给各将问题分工给各CPU并行求解。并行求解。单单CPU串行处理串行处理多多CPU并行处理并行处理磁带用于日常数据后备,磁带用于日常数据后备,磁盘发展出由多张磁盘迭起来的磁盘阵列,磁盘发展出由多张磁盘迭起来的磁盘阵列,磁盘还发展出移动硬盘。磁盘还发展出移动硬盘。19第19页,此课件共45页哦CPUCPU计算速度越来越快,将达到每秒计算速度越来越快,将达到每秒100100万亿次万亿次如:如:IBMIBM“白
17、色白色ASCIASCI”超级计算机:超级计算机:ASCIASCI全称高级战略计算计划,是为美国能源部核武器库全称高级战略计算计划,是为美国能源部核武器库 管理而管理而制订的,目的是实现对核武器的检查和测试。制订的,目的是实现对核武器的检查和测试。造价造价1.11.1亿美元,占地亿美元,占地2 2个篮球场,重量个篮球场,重量=17=17头大象头大象主要用途是进行模拟核武器试验主要用途是进行模拟核武器试验计算速度为每秒计算速度为每秒12.312.3万亿次,是普通计算机万亿次,是普通计算机10001000万年才能万年才能完成的工作量完成的工作量4.1.3 4.1.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发
18、展趋势3 320第20页,此课件共45页哦存储设备:体积小,容量大存储设备:体积小,容量大2020年前,年前,IBM-XTIBM-XT个人电脑刚问世时,电脑硬盘容量最个人电脑刚问世时,电脑硬盘容量最大只有大只有10MB10MB;而最近个人电脑硬盘最大容量已达到;而最近个人电脑硬盘最大容量已达到160GB160GB,最大的台式机硬盘以,最大的台式机硬盘以T T为单位。为单位。东芝开发出东芝开发出1.81.8英寸硬盘可以存储英寸硬盘可以存储20G20G的内容的内容软驱从计算机的标准配置中软驱从计算机的标准配置中“抹去抹去”,以推动,以推动USBUSB接口接口存储设备的推广存储设备的推广4.1.3
19、4.1.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势4 421第21页,此课件共45页哦输入输出设备发展趋势输入输出设备发展趋势声音识别器声音识别器 0101年年7 7月月3131日,日,AT&TAT&T公司发布新的语音软件公司发布新的语音软件 01 01年年8 8月月1313日日,我国推出会说汉语的语音芯片我国推出会说汉语的语音芯片图象识别技术图象识别技术 0101年年8 8月月2828日日,康柏电脑宣布采购星创科技开发的康柏电脑宣布采购星创科技开发的FaceOnPC SuiteFaceOnPC Suite脸部辨识软件,搭配康柏脸部辨识软件,搭配康柏PresarioPresario桌上型电桌上
20、型电脑随机销售,宣告以生物科技及辨识科技提升个人电脑脑随机销售,宣告以生物科技及辨识科技提升个人电脑安全及隐私的时代正式来临安全及隐私的时代正式来临虚拟现实(虚拟现实(Virtual RealityVirtual Reality)技术)技术微软提出的平板电脑微软提出的平板电脑4.1.3 4.1.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势5 522第22页,此课件共45页哦“2005年中国高性能计算机性能年中国高性能计算机性能TOP100排行榜排行榜”中国气象局引进的中国气象局引进的IBM超级计算机以超级计算机以21万亿次秒的万亿次秒的峰值运算能力夺冠。峰值运算能力夺冠。2004年落户上海超级计
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