通用计算机是一种通用信息处理设备只要有合适的软件.pptVIP

通用：计算机是一种通用信息处理设备，只要有合适的软件，它能适用于各种专门用途。 电子：是计算机硬件实现的物理基础，计算机的运行最终都通过电子电路中的电流、电位等实现。 数字化：是计算机的信息表示方式。一切信息，无论原本是数值、文字、图形、声音等，在计算机里都统一到二进制的数字化表示上。数字化是计算机的一种基本特征，是通用性的重要基础。 “计算机”：这是一种做计算的机器。 CPU（中央处理器）负责处理信息，由控制器和运算器组成。控制器负责解释指令（“大脑”），运算器负责执行指令（“手”）。 主存储器又称“内存”，用于存储计算机运行时所用的程序和数据。对应于图灵机存储带。 外部存储器（外存）保存其他备用信息：备用程序与数据。一旦需要，即可装入内存使用。 各种输入输出设备实现计算机与外部的信息交换。与人，与其他计算机系统或者设备。 计算机的核心信息处理部件，用半导体集成电路技术制造的。一小块硅片，内部结构极复杂，包含数以百万、千万计的元件和电路。 能执行一组操作：取数据，由几个数据算出一个结果（加减乘除等），送出数据等。 与每个动作对应有一条指令：CPU接到指令时完成对应动作。一系列指令形成一个程序，能指挥CPU完成一系列动作。 对应于通用图灵机 G 的控制器。 问题：指令从何而来？ ENIAC：程序记录在穿孔卡片上。计算机读一张卡片做一动作，速度受机械读卡机限制。 冯·诺依曼看出问题症结，提出了“存储程序原理”，导致现代意义的计算机的诞生了。 存储器原来只保存数据，CPU执行指令时由存储器取数据，计算结果存回存储器。 冯·诺依曼方案：将程序存入存储器，由CPU自动提取指令并执行，循环地做。 这样计算机就可以摆脱外界拖累，以自己的速度（电子电路的速度）自动运行了。 按“存储程序原理”造出的就是“程序存储计算机”，也称为“冯·诺依曼计算机”。到目前为止，所有主流计算机都是这种计算机。 CPU是个绝对服从指挥的奴仆，每时每刻都按命令（指令）行事。 CPU的指令一般有几十到一二百种。而实际领域里，各方面需要应用计算机情况千差万别、错综复杂。计算机怎么能应付这些情况呢？ 答案：程序。通过一些不同指令的各种适当排列，人能写出的程序是无穷无尽的。 考虑数字和数，汉字字和中文的作品。 程序：对应于特定图灵机的编码。 计算机的工作原理带来两方面的获益： 通用性：若干种计算机就能满足全社会的需要。可以采用大工业生产的方式，提高性能，减低成本。计算机越来越便宜，性能越来越高。 专用性：通过运行不同的程序，同一台计算机在不同时刻可以表现为不同的专用信息处理机，例如计算器、文字处理器、记事本、资料浏览检索机、帐目处理机、设计图版、游戏机等等。 CPU原理并不复杂。而最先进的CPU又极端复杂，是有史以来人制造的最复杂产品。原因： 过去人常说：计算机发展经历了电子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路四个阶段，把以这些方式构造起来的计算机分别称为第一、二、三、四代计算机。今天看，这种说法并无太大的意义。 计算机器件基础的变化并不是根本性的（其意义不可低估：降低成本、减小体积等），是人们寻求合适方式制造计算机的一个短暂探索阶段，大约三十年。 人们一直在研究真正新型的计算机。提出的有：光计算机、量子计算机、生物计算机等。 从本质上与今天计算机不同的信息处理工具会出现吗？能取代目前流行的这种电子计算机吗？ 我们正拭目以待。 * 全名：“通用电子数字计算机”（General - Purpose Electronic Digital Computer）。说明许多性质： 计算机基本原理 计算机能做的基本动作如数的加减乘除等，极简单。但它可以按程序要求瞬间完成数以万亿计的基本动作，就可能完成一件大工作。 我们看到的是这些动作的综合效果。 计算机的基本结构不很复杂，能按指挥行事，做得快。更了不起的东西是程序、软件，每个程序都是特殊的，针对具体需要专门实现。 “电脑”——木手——铁脚？ 信息处理的“普适性”：计算机远不能与人脑相比。 状态与转换 一个系统S有一集可能的状态（包括一个初始状态和一组结束状态）； S在每个时刻处于某一个状态； 当这个系统由外界接受输入时，它就可能转换到另一个状态，并可能产生一个输出； 在开始时S处于某初始状态s； 当输入用完且S达到某个结束状态时，系统的运行成功结束，否则失败结束。 有限状态转换系统（一种最简单的计算模型）： 转换图 S的每个状态用一个小圆圈表示； 如果S在状态s1遇到输入a时，应转到状态s2并输出b，那就画一条从表示s1的圆圈到表示s2的圆圈的弧线，并在线上标出(a, b)； 一种描述有限状态转换系统的方式： (a, b) s1 s2 一个完成除2的有限状态转换系统 系统中s1是初始状态，s1和s2是终止状态； 它输入n个a时输出