计算机导论第一章绪论.

计算机导论计算机导论第一章绪论计算机的特点及分类本章主要内容计算机的产生计算机的发展计算机的用途1.11.21.31.41.1计算机的产生介绍计算机无疑是20世纪最伟大的发明之一，微型机的出现以及计算机网络的发展，大大促进了社会的信息化进程以及知识经济的发展，引起了社会的深刻变革。目前，计算机已经广泛的应用于各行各业，逐渐改变着我们的工作、生活和学习方式。1.1计算机的产生发展历程算筹：以纵横两种排列方式来表示单位数目。表示多位数时，个位用纵式，十位用横式，百位用纵式，千位用横式，以此类推，遇零则置空。数字纵式横式12345678919981.1计算机的产生发展历程算盘：通过手动完成从低位到高位的数字传送，数字由算珠的数量表示，数位则由算珠的位置来确定。梁档1.1计算机的产生发展历程机械式计算机：借助于各种机械装置自动传送十进位，而机械装置的动力来自计算人员的手。1642年法国数学家帕斯卡（B.Pascal）基于齿轮技术制造了一台能够进行加法和减法运算的计算器。被称为人类历史上第一台机械式计算机。1.1计算机的产生发展历程1673年德国数学家莱布尼茨制造了一个能进行加、减、乘、除及开方运算的计算机。这是继帕斯卡加法机后，计算工具的又一进步。1.1计算机的产生发展历程1822年英国数学家巴贝奇设计了差分机（计算平方表和函数数值表），1834年他又提出分析机的设想。是提出用程序控制计算思想的第一人。1.1计算机的产生发展历程机电式计算机：使用电力做动力，但计算机构本身还是机械的。1888年美国人霍勒瑞斯制造第一台机电式计算机。1.1计算机的产生发展历程1944年，在IBM公司的资助下，由美国人霍华德·艾肯提出的自动序列控制演算器（MarkI）正式在哈佛大学投入运行。1.1计算机的产生发展历程1936年，英国剑桥大学数学家图灵发表了著名的“理想计算机”的论文，提出了现代通用数字计算机的数学模型，这种理论机器被称为图灵机。他是世界上公认的计算机科学的奠基人。为纪念图灵对计算机科学的贡献，美国计算机学会1966年创立了“图灵奖”，每年颁发给在计算机科学领域的领先研究人员，号称计算机业界和学术界的诺贝尔奖。图灵1.1计算机的产生发展历程1946年2月，美国宾夕法尼亚大学工程师埃克特和物理学家莫奇利为首的数十人共同开发了世界上第一台通用电子数字计算机埃尼阿克（ENIAC）（TheElectronicNumericalIntegratorandComputer，电子数值积分计算机）。1.1计算机的产生发展历程被公认为第一台使用电子线路来执行算术、逻辑运算和信息存储工作的计算机。奠定了电子计算机的发展基础，开辟了计算机科学技术的新纪元。1.1计算机的产生长：30.48米宽：1米占地面积：170平方米操作台：30个重量：30吨耗电量：150千瓦造价：48万美元真空管：17468个水晶二极管：7200个速度：5000次/秒1.1计算机的产生1.1计算机的产生1.1计算机的产生1.1计算机的产生1.1计算机的产生美籍华裔科学家朱传榘1919年生于天津，1939年赴美留学，1946年在美国宾夕法尼亚大学与其他5人共同发明了世界上第一台计算机ENIAC，获得电子和电气工程师协会（IEEE）的“计算机先驱奖”（ComputerPioneerAward）。1.1计算机的产生ENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹。当ENIAC公开展出时，一条炮弹的轨道用20s就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。1.1计算机的产生1946年6月美籍匈牙利数学家冯•诺依曼等提出关于电子计算装置逻辑结构设计的研究报告。电子计算机应该是：以二进制为运算基础，采用0,1符号编码；采用存储程序方式工作。并进一步明确其结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。至今绝大部分的计算机还是采用冯•诺依曼计算机模式。JohnvonNeumann冯诺依曼1.21计算机的发展简史1.第一代计算机（1946年～1958年）逻辑器件使用电子管运算速度为每秒几千次没有计算机软件，使用机器语言编制程序主要用于军事和科学计算体积大、耗能高、速度慢电子管1.21计算机的发展简史2.第二代计算机（1959年～1964年）使用晶体管代替了电子管运算速度每秒几十万次提出了操作系统的概念（系统管理软件），开始使用FORTRAN等高级语言不仅用于科学计算，还用于数据处理和事务处理体积缩小、能耗降低、速度显著提高晶体管1.21计算机的发展简史3.第三代计算机（1965年～1971年）用小规模或中规模集成电路；运算速度达到每秒几十万次到几百万次出现了操作系统以及结构化程序设计的方法开始应用于各个领域小规模集成电路1.21计算机的发展简史4.第四代计算机（1972年～现在）使用了大规模集成电路和超大规模集成电路运算速度从每秒几百万次到亿万次以上操作系统不断完善，计算机软件产业高度发展进入到人们生产、生活的各个领域超大规模集成电路1.22我国计算机的发展第一代电子管计算机研制(1958-1964年)1958年8月1日，我国第一台通用小型计算机—103机研制成功1959年10月1日，我国第一台大型通用计算机—104机研制成功1960年，我国第一台自行设计的计算机—107机研制成功，运算速度为250次每秒1964年，我国第一台自行设计的大型通用计算机—119机研制成功，浮点运算速度为5万次每秒1.22我国计算机的发展第二代晶体管计算机研制(1965-1972年)1965年4月，我国第一台自行设计的晶体管计算机441-B通过国家鉴定，运算速度为1.2万次每秒浮点运算1967年9月，大型通用晶体管计算机109丙研制成功，浮点运算速度为11.5万次每秒1.22我国计算机的发展第三代基于中小规模集成电路的计算机研制(1973-80年代初)1973年8月，集成电路计算机150机研制成功1983年11月，研制成功我国第一台大型向量机-757机1983年11月，运算速度为1亿次每秒的向量巨型计算机银河-Ⅰ在国防科技大学研制成功1.22我国计算机的发展第四代基于超大规模集成电路的计算机研制(80年代中期至今)1985年研制成功与IBMPC机兼容的长城0520CH微机1992年11月，研制成功10亿次每秒的银河-Ⅱ1997年6月，研制成功130亿次每秒的银河-Ⅲ1.22我国计算机的发展1993年10月中科院计算所研制成功曙光一号计算机1995年以后，研制成功曙光1000/2000/3000/4000A2008年6月，超级计算机曙光5000A研制成功，使用了6600颗AMD巴塞罗那型4核处理器，峰值运算速度达到每秒230万亿次，世界高性能计算机排名第十1.22我国计算机的发展2009年10月29，“天河一号”千万亿次超级计算机系统，居美国之后，这个速度意味着，如果用“天河一号”计算一天，一台当前主流微机得算160年。“天河一号”的存储量，则相当于4个国家图书馆藏书量之和。1.22我国计算机的发展2002年9月，我国首枚具有自主知识产权的高性能通用CPU芯片—龙芯1号通过鉴定2006年9月，增强型龙芯2号—龙芯2E通过鉴定，主频最高达到1GHz，定点运算速度达到每秒20亿次2007年5月2日，性能更优的龙芯2F开始流行1.22我国计算机的发展2011年4月，北京龙芯中科技术服务中心有限公司宣布8核龙芯3B处理器已于今年年初流片成功作为国家“核高基”重大专项的主要研发成果之一，未来，龙芯3B将主要应用于高性能计算机、高性能服务器、大型超算中心等领域1.23计算机的发展趋势在五十多年的时间里，计算机的性能得到了惊人的提高，计算机的价格不断大幅下降，为计算机的普及创造了有利的条件。计算机的应用有力地推动了国民经济的发展和科学技术的进步，同时也对计算机技术提出了更高的要求，从而促进了计算机的进一步发展。以超大规模集成电路为基础，未来的计算机将向巨型化、微型化、网络化与智能化的方向发展。1.31计算机的特点1.运算速度快：每秒数万亿次2.计算精度高：理论上不受限制3.存储能力强：存储容量越来越大4.具有逻辑判断能力：算术运算、逻辑运算、判断或比较5.具有自动执行能力：无需人工干预1.32计算机的分类1.按计算机用途分类通用计算机：为了能够解决各种问题，具有较强的通用性而设计的计算机。它具有一定的运算速度和存储容量，带有通用的外设，配备各种系统软件和应用软件专用计算机：为了解决一个或一类特定问题而专门设计的计算机。其软硬件的配置依据解决问题的需要而定1.32计算机的分类2.按处理对象分类数字式电子计算机：处理非连续变化的数据，这些数据在时间上是离散的。其基本运算部件是数字逻辑电路模拟式电子计算机：处理连续变化的数据，这些数据在时间上是连续的。其基本运算部件是由运算放大器构成的微分器、积分器和通用函数运算器等组成混合式电子计算机：可处理数字量和模拟量1.32计算机的分类3.按规模和处理能力分类（IEEE）巨型机：超级计算机，功能最强，价格最贵小巨型机：与巨型机相比，价格大幅降低大型机：主机，具有很强的管理和处理数据的能力，在大企业、银行等单位使用小型机：中小企业，VAX-II,DJS-2000工作站：高档微机，具有很强的图形处理能力，应用于计算机辅助设计，Sun工作站个人计算机：IBMPC，Apple1.32计算机的分类4.按照计算机工作模式分类服务器：一种可供网络用户共享的，高性能和计算机、服务器一般具有大容量的存储设备和丰富的外部设备工作站：工作站是一种高档的微机系统。其最突出的特点是图形性能优越，具有很强的图形交互处理能力，因此在工程领域、特别是在计算机辅助设计（CAD）领域得到了广泛运用。1.4计算机的用途1.科学计算：解决科学技术和工程设计中存在的大量的数学计算问题。2.信息处理：信息处理是对原始数据进行收集、整理、存储和输出等的加工过程。如财务管理、生产管理、自动阅卷等。3.实时控制：计算机的速度不断提高，计算机的指令周期已降到几ns级，使得许多生产过程的实时控制成为可能。例如，化工生产过程中的压力、流量、温度等参数的控制1.4计算机的用途4.计算机辅助设计和制造：CAD/CAM系统已发展成为更高级的计算机集成制造系统(CIMS)。5.人工智能：是探索和模拟人的感觉和思维过程的科学，它是在控制论、计算机科学、仿生学、生理学等基础上发展起来的新兴边缘学科。本章小结本章主要介绍了计算机的产生、发展，计算机的特点和分类以及用途，并在最后一节介绍了本书涉及的内容，以及通过本书的学习应该建立起来的相关概念。学习本章之后，同学们应该对计算机的发展历史等方面有一定的了解，为以后各章节的学习建立初步的基础。练习题1．计算机的发展经历了几个阶段？2．第一台计算机是在那里发明的？叫什么名字？3．计算机有那些特点？可以分为几类？计算机导论计算机导论