计算机导论讲稿.doc

第1章 计算机系统的基础知识 计算机导论 ( 第2版) 第1章 计算机系统的基础识 本章将简要介绍学习计算机所必须具备的基础知识，包括计算机的组成、计算机中资料的表示、计算机 可实现的运算和实现这些运算所需要的基本逻辑电路及部件。掌握了这些基础知识，将为学习计算机系统的构成及其工作原理奠定基础。 1.1 计算机的发展概述 1.2 计算机的基本组成及工作原理 1.3 数字与编码 1.4 运算基础 1.5逻辑代数及逻辑电路 1.1 计算机的发展概述 (P1) 1.1.1 计算机的 1.1.2 计算机的 1.1.3 计算机科学与技术的研究领域 1.1.1 计算机的产生 (P1 1.图灵机 对计算机的产生作出杰出贡献的另一位科学家是英国剑桥大学的图灵（Alan Turing，1912—1954）。早在1936年，图灵为了解决一个纯数学的基础理论问题，发表了著名的“理想计算机”论文，在该文中提出了现代通用数字计算机的数学模型，后人把它称为“图灵机”。冯·诺依曼在世时，曾不止一次地说过：“现代计算机的设计思想来源于图灵”，且从未说过程序存储型计算机的设计思想是由他本人提出的。 2.世界第一台通用电子数字计算机 ENIAC 世界公认的第一台通用电子数字计算机是美国宾夕法尼亚大学莫尔学院电工系莫克利（John Mauchly）和埃克特（J.Presper Eckert）领导的科研小组建造的，取名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Culculator），直译名为“电子数值积分和计算器”。该计算机由18 000多个电子管、1 500多个继电器等组成，占地170平方米，重量30吨，投资超过48万美元，该机器字长为10位十进制数，计算速度为5 000次/秒，每次至多只能存储20个字长为10位的十进制数。 3.计算工具的历史回顾 计算机（Computer）作为一种计算工具，可追溯到中国古代。早在春秋战国时代（公元前770年至公元前221年）我们的祖先已使用竹子制作的算筹完成计数，唐代时已出现早期的算盘，宋代时已有算盘口诀的记载。17世纪后，随着西方产业革命的到来，推动了计算工具的进一步发展，在欧洲出现了能实现加、减、乘、除运算的机械式计算机。1944年，美国物理学家艾肯（Howard Aiken）领导完成了第一台机电式通用计算机，主要组件采用继电器，是一台可编程序的自动计算机。 1.1.2 计算机系统发展 (P2) 1.计算机硬件系统 四代计算机的发展概述 特 征 年 代 微型机发展的5个阶段 巨型计算机 计算机网络 人工智能与第五代计算机 2.计算机软件系统 软件工程环境的大发展 面向对象技术成为焦点 人工智能的成果引入传统软件工程中 软件开发多范型化 3. 计算机应用的发展趋势 计算机的应用层次走向综合化、智能化。 计算机应用向系统网络化、信息传输高速化、世界时空整体化、人类活动协同化等方向发展。 计算机应用向多样化、大众化的方向发展。 由于能源短缺、资源有限、环保意识增强、消费层次增高，所以计算机应用产品正向微、小、薄、低能耗、低污染、可再生等为标志的缩微化、绿色化的方向发展。 计算机的软硬件技术应用产品的高新化导致计算机应用产品日益向商品化的方向发展。 计算机在工业过程自动化中的应用向集成化（CIMS：Computer Integrated Manufacturing System；CIPS：Computer Integrated Product System）方向发展，计算机在改造传统产业中的应用向高效化的方向发展。 1.1.3 计算机科学与技术的研究领域 (P6) 算法及其复杂性问题 硬件元器件及系统结构问题 程序设计技术及软件工程问题 与计算机系统应用领域的相关问题 1.2计算机的基本组成及工作原理 (P7) 1.2.1 计算机的基本组成 1.2.2计算机的基本工作原理 1.2.1 计算机的基本组成 (P7) 为模拟人的计算过程，计算机由五大部分组成如图1-1 所示 实现计算结果的输出 实现计算程序和原始数据的输入 实现对整个运算过程的有规律的控制 用来实现算术、逻辑等各种运算 用来存放计算程序及参与运算的各种数据 5大部分的功能概述如下： 运算器——用来实现算术、逻辑等各种运算 存储器——用来存放计算程序及参与运算的各种数据 控制器——实现对整个运算过程的有规律的控制 输入设备——实现计算程序和原始数据的输入 输出设备——实现计算结果的输出 此外，还配有输入/输出接口（I/O接口）及