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计算机基础知识 计算机文化基础 计算机与信息管理中心 2001年 内容提要 人类追求的计算工具 第一台电子计算机（ENIAC） 电子恐龙的缩骨法——晶体管 将电脑浓缩在一颗芯片上 计算机第一定律——摩尔定律 计算机发展的几个阶段 计算机的商用化 奠定现代计算机发展的重要人物和思想 图灵与图灵机 冯·诺依曼计算机 计算机硬件基本组成 计算机的工作原理 软件的概述 计算机的语言——二进制 二进制概念 程序和指令 信息的存储单位 计算机发展——微型化 计算机发展——巨型化 计算机发展——网络化 计算机发展——智能化 计算机世界中的中国 计算机世界中的日本 计算机世界中的印度 计算机文化与道德 计算机文化基础 * 计算机发展史 计算机软件概述 计算机文化与道德 计算机工作原理 计算机发展趋势 1642 Blaise Pascal 加法器 Charles Babbage 1822 差分机 1833 分析机 MARK I ENIAC 电子计算机时代 计算机发展史 5000次加法/秒 体重28吨 占地170M2 18800只电子管 1500个继电器 耗电150KW 计算机发展史 ENIAC 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。 电子管的缺点： 体积大； 耗能高、散热量大； 晶体管的优点： 体积小； 耗能低； 性能稳固； 计算机发展史 晶 体 管 数 目 4004 奔腾4 420,000,000 2,300 0.18微米芯片 10微米芯片 计算机发展史 晶 体 管 数 单 位 时 间 执 行 的 指 令 数 百万条/每秒 每18个月芯片能力增长一倍。 计算机发展史 第一代 （1946~1956） 电子管 5千~4万（次/秒） 第二代 （1957~1964） 晶体管 几十万~百万（次/秒） 第三代 （1965~1970） 集成电路 百万~几百万（次/秒） 第四代 （1971~90年代） 集成电路 几百万~几亿（次/秒） 1964年911机 1966年112机 计算机发展史 计算机的第一个商业顾客——烤面包卖茶点的利昂（lyons） ENIAC EDSAC 改进 lyons参与部分投资 进入社会，开启办公自动化理念 Lyons复制EDSAC LEO (Lyons Electronic Office) LED充当会计师 计算机发展史 香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香农在发表的论文中， 首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算， 可以通过继电器电路来实现。 阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则： 1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证 精度； 2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运 算，以保证计算速度； 3）采用把计算功能和二进制数更新存储的 功能相分离的结构。 Claude Shannon 计算机工作原理 为纪念图灵对计算机的贡献， 美国计算机博物馆于1966年 设立了“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。 图灵机是一种思想模型， 它由三部分组成： 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 写头组成。 计算机工作原理 John von Neumann 冯?诺依曼 1949 EDSAC 存储程序工作原理 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。 计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU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，直至完成全部指令任务为止。 计算机工作原理 （外）存储器 （内）存储器 中央处理器（CPU） 控制器 输入 设备 输出 设备 数据流 地 址 控制流 运算器 计算机工作原理 运算（处理） 存储（记录） 控制（协调） 计算机工作原理 “吃软不吃硬”的EDSAC 存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式： 编写程序和运行程序 硬件 软件 软件史上的重要人物 阿黛·拜伦 格雷斯·霍普 威尔克斯 戴维·韦勒 计算机软件概述 十进制 R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制 R=2 ，可使用0,1 八进制 R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7 十六进制 R=16 ，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F “逢R进一，借一当R” 进制的概念 计算机软件概述 128瓦 32瓦 64瓦 16瓦 8瓦 4瓦 1瓦 2瓦 1 1 1 1 1 0 0 0 我认识她已有1111年了。 信息复制的精确性 运算规则简单（R(R+1)/2） 电子线路制造计算机成为可能 计算机软件概述 指令是对计算机进行程序控制的最小单