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计算机文化基础课件 第1章 计算机概述


大学计算机基础

主编

邹永贵 张小莉

重庆大学出版社
1

成绩组成
卷面成绩+ 平时成绩=总成绩

上机成绩+作业+出勤=平时成绩

2

对计算机的认知度
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多少人使用过计算机? 一般使用计算机的年限? 如何学会使用计算机的? 主要用途?
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计算机公共基础课程目的
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计算机基础理论

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操作应用

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目录
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第1 章 第2 章 第3章 第4 章 第5 章 第6 章 第7 章 第8章 第9 章

计算机的基本概念 信息的表示 计算机系统组成 操作系统 数据库基础 办公自动化系统 计算机网络基础 多媒体技术基础 信息系统安全

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第1章 计算机的基本概念
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本章主要内容
– 计算机的发展 – 计算机的特点 – 计算机的分类 – 计算机的应用领域

6

第1章 计算机的基本概念
?

1.1
1.2

计算机技术的发展过程及趋势
计算机的应用领域

n

7

1.1 计算机技术的发展过程及趋势
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4

计算机的发展历程 计算机的特点 计算机的分类 计算机的发展趋势

8

1.1.1 计算机的发展历程

1.古代计算机技术的发展 最早的计数工具从自身的双手开始到学会用 小树枝、小木棍、小石子等工具进行计数。 算盘可以看作是最早的计算机,而珠算口诀 则是最早的算法。 机械式计算机 、机电式计算机

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1.1.1 计算机的发展历程
(一)★世界上第一台计算机:ENIAC
?

在美国宾夕法尼亚大学的约翰 ?莫克利教授和他的学生普雷斯 伯?埃克特的领 导下,从1943年 开始研制,并于1946年 2月15

日在美国宾夕法尼亚大学运行成 功。
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5000次加法/秒 体重30吨 占地170m2 18000只电子管 1500个继电器 功率150KW

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1.1.1 计算机的发展历程
电子计算机发展过程中的两位重要人物 (并称“计算机之父”) (1)美籍匈牙利科学家 冯· 诺依曼 主要贡献:提出现代计算机的体系 结构 (2)英国数学家艾伦· 图灵 主要贡献:创立通用计算机理论, 即“图灵机”理论
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冯?诺依曼思想:
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(1)由二进制替代十进制。
(2)采用存储程序的思想。

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(3)把计算机从逻辑上划分为5大部分,即运算器、
控制器、存储器、输入/输出设备。

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冯?诺依曼计算机的基本特点
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(1)采用存储程序方式。

(2)存储器是按地址访问的线性编址的惟一结构。
(3)指令由操作码和地址码组成。 (4)通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的 操作。 (5)机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器 间的数据传送都经过运算器。 (6)数据以二进制表示。
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1.1.1 计算机的发展历程
EDVAC计算机首次采用了二进制思想和“存储程序 控制”原理进行工作,这就是现代电子计算机最显 著的特征和工作原理,也称冯.诺依曼原理。 其主要思想就是: 由指令组成解决问题的程序,通过输入设备将程序 和数据一起保存在存储器中; 计算机运行时按照程序中指令的逻辑顺序把指令从 存储器中读出来,逐条自动执行; 由输出设备将程序执行结果输出。 以此原理为基础的计算机系统结构都是由运算器、 控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分构 成,统称为冯.诺依曼计算机。
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计算机的五大部件
输入设备 程序、数据 数据 数据 指令 内存储器 输出设备 运行结果

注:

数据信号 控制信号

运算器 CPU

控制器

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计算机的发展阶段
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计算机的出现是二十世纪最辉煌的成就之一,按照采用的 电子器件划分,计算机大致已经历了四个阶段:

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1. 第一代计算机(1946年—1958年)
其主要特征是逻辑器件使用电子管,用穿孔卡片机作为数 据和指令的输入设备,用磁鼓或磁带作为外存储器,使用 机器语言编程。 第一代计算机体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性 低。几乎没有什么软件配置,主要用于科学计算。 其代表机型有:ENIAC、IBM650(小型机)、 IBM709(大型机)等。

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2. 第二代计算机(1959年—1964年)
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其主要特征是使用晶体管代替了电子管,内存储 器采用了磁芯体,引入了变址寄存器和浮点运算 硬件,利用I/O处理机提高了输入输出能力。 在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序, 并且推出了Fortran、COBOL、ALGOL等高级程 序设计语言及相应的编译程序,降低了程序设计 的复杂性。 其代表机型有:IBM7090、IBM7094、 CDC7600等。
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3. 第三代计算机(1965年—1970年)
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其主要特征是用半导体、小规模集成电路 (Integrated Circuit——IC)作为元器件代替晶 体管等分立元件,用半导体存储器代替磁芯存储 器,使用微程序设计技术简化处理机的结构,这 使得计算机的体积和耗电量显著减小,而计算速 度和存储存量却有较大提高,可靠性也大大加强。 在软件方面则广泛地引入多道程序、并行处理、 虚拟存储系统和功能完备的操作系统,同时还提 供了大量的面向用户的应用程序。计算机开始定 向标准化、模块化、系列化,此时,计算机的应 用进入到许多科学技术领域。 其代表机器有:IBM360系列、富士通F230系列 等。
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4. 第四代计算机(1971年—)
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其主要特征是使用了大规模和超大规模集成电路,大规模、 超大规模块集成电路的出现,使计算机沿着两个方向飞速 向前发展。 一方面,利用大规模集成电路制造多种逻辑芯片,组装出 大型、巨型计算机。 另一方面,利用大规模集成电路技术,将运算器、控制器 等部件集成在一个很小的集成电路芯片上,从而出现了微 处理器。 完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商品化的应用程 序的大量涌现,以及通信技术和计算机网络的飞速发展, 使得计算机进入了一个大发展的阶段。
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现在很多国家正在研制新一代的计算机,新—代 计算机将是微电子技术、光学技术、超导技术、 电子仿生技术等多学科相结合的产物。它能进行 知识处理、自动编程、测试和排错,以及用自然 语言、图形、声音和各种文字进行输入和输出。 新—代计算机的研究目标是试图打破计算机现有 的体系结构,使得计算机能够具有像人那样的思 维、推理和判断能力。 已经实现的非传统计算技术有:超导计算、量子 计算、生物计算、光计算等。未来的计算机可能 是超导计算机、量子计算机、生物计算机、光计 算机或纳米计算机、DNA计算机等。
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第一代 (1946~1958) 电子管 5千~4万(次/秒)

第二代 (1959~1964) 晶体管 几十万~百万(次/秒)

第三代 (1965~1970) 小规模集成电路 百万~几百万(次/秒)

第四代 (1971~现在) 超大规模集成电路 几百万~几亿(次/秒)
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1.1.1 计算机的发展历程
按照计算机采用的基本物理元件把计算机的发展划分为四个阶段:
第一代 (1946-1955) 第二代 (1956-1963) 第三代 (1964-1971) 第四代 (1971-今天)

基本元件

电子管
汞延迟线

晶体管
磁心存储器

中小规模集 大规模和超大规 模集成电路 成电路
半导体存储器 半导体存储器

主存储器

辅助存储器

穿孔卡、纸带

磁带

磁带、磁盘

磁盘、光盘等大容量 存储器

处理速度 (指令数/秒) 使用的程序语 言

数千条

数百万条

数千万条

百亿条以上

低级语言

高级语言

高级语言、OS

高级语言

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1.1 计算机技术的发展过程及趋势
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 计算机的发展历程 计算机的特点 计算机的分类 计算机的发展趋势

27

1.1.2 计算机的特点

– 运算速度快 – 运算的精确度高 – 具有“记忆”能力,存储容量大 – 逻辑判断能力 – 能实现自动控制
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1.1.3 计算机的分类
1、高性能计算机:亦称巨型机,用于尖端学研究领域

2、微型计算机:已广泛应用于办公、学习、娱乐等社
会生活的方方面面,是发展最快,应用最为普及的计算机。 主要用于计算中心和计算机网络中

3、工作站:实际上是一台高档微机
4、服务器:可供网络用户共享的、高性能的计算机

5、嵌入式计算机:嵌入到对象体系中,实现对象体系
智能化控制的专用计算机系统,称作嵌入式计算机系统。
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1.1 计算机技术的发展过程及趋势
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 计算机的发展历程 计算机的特点 计算机的分类 计算机的发展趋势

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1.1.4 计算机的发展趋势
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1.计算机的发展趋势 – 巨型化 – 微型化 – 网络化 – 智能化

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1.1.4 计算机的发展趋势
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2. 当今计算机都是按冯 . 诺依曼的体 系 结构,但这种结构未必就是计算机 的最后归属: – 神经网络计算机 – 生物计算机 – 光子计算机

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第1章 计算机的基本概念
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1.1

计算机技术的发展过程及趋势

n

1.2

计算机的应用领域

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1.2 计算机的应用应用领域
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科学计算 数据处理(或称信息处理) 过程控制(实时控制) 计算机辅助( CAD、 CAM、 CAT、 CAE、 CAI) 电子商务 电子政务 人工智能(AI:Artificial Inteligence )
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本章小结
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了解计算机四个发展阶段的特点。 了解计算机的发展趋势,了解大、中、 小、微、服务器及工作站等类型计算机 的特点。 了解“冯· 诺依曼”计算机的组成部分, “程序存储”的基本概念。 了解CAD、 CAM、 CAT、 CAE、 CAI、 AI等名词术语。
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