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1、计算机基础学习目标.计算机的特点计算机的特点1计算机问世之初，主要用于数值计算，“计算机“也因此得名。但随着计算机技术的迅猛发展，它的应用范围迅速扩展到自动控制、信息处理、智能模拟等各个领域，能处理包括数字、文字、表格、图形、图象在内的各种各样的信息。与其他工具和人类自身相比,计算机具有存储性、通用性、高速性、自动性和精确性等特点。计算机的特点运算速度快：计算机的运算部件采用的是电子器件,其运算速度远非其他计算工具所能比拟,且运算速度还以每隔几个月提高一个数量级的速度在快速发展。目前巨型计算机的运算速度已经达到每秒几百亿次运算，能够在很短的时间内解决极其复杂的运算问题；即使是微型计算机，其速度
2、也已经大大超过了早期的大型计算机，一些原来需要在专用计算机上完成的动画制作、图片加工等，现在在普通微机上就可以完成了。计算机的特点存储容量大：计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征。计算机的存储器可以把原始数据、中间结果、运算指令等存储起来,以备随时调用。存储器不但能够存储大量的信息,而且能够快速准确地存入或取出这些信息。计算机的特点通用性强：通用性是计算机能够应用于各种领域的基础。任何复杂的任务都可以分解为大量的基本的算术运算和逻辑操作,计算机程序员可以把这些基本的运算和操作按照一定规则(算法)写成一系列操作指令,加上运算所需的数据,形成适当的程序就可以完成各种各样的任务。计算机
3、的特点工作自动化：计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的。只要把包含一连串指令的处理程序输入计算机,计算机便会依次取出指令,逐条执行,完成各种规定的操作,直到得出结果为止。计算机的特点精确性高、可靠性高：计算机的可靠性很高,差错率极低,一般来讲只在那些人工介入的地方才有可能发生错误,由于计算机内部独特的数值表示方法，使得其有效数字的位数相当长，可达百位以上甚至更高，满足了人们对精确计算的需要。计算机的特点计算机的发展历程计算机的发展历程2计算机又叫电脑，电脑是用来做计算的。在古时候，人们最早使用的计算工具可能是手指，英文单词“digit既有“数字的意思，又有“手指“的意思。
4、古人用石头打猎，所以还有可能是石头来辅助计算。缺点是手指和石头太低效了。后来出现了结绳“记事。缺点：结绳慢，绳子还有长度限制。又不知过了多久，许多国家的人开始使用筹码“来计数，最有名的就要数咱们中国商周时期出现的算筹了。古代的算筹实际上是一根根同样长短和粗细的小棍子，大约二百七十几枚为一束;多用竹子制成，也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的。数学家祖冲之计算圆周率时使用的工具就是算筹。算筹的缺点：使用算筹计算太麻烦了，很不方便计算时需要慢慢摆放。于是，人们发明了更好的计算工具算盘，算盘最早可能在汉代萌芽，在南北朝时期定型，利用进位制计数。使用时需要配合一套口诀好比计算机的软件。算盘本身还可
5、以存储数字，使用时很方便。至今，算盘还在被使用。15世纪，随着天文和航海的发展，计算工作越来越繁重，计算工具急需改进。1630年，英国数学家奥特雷德在使用当时流行的对数刻度尺做乘法运算时，突然想到，如果用两根相互滑动的对数刻度尺，不久省去了用两脚规度量长度了么。他的这个想法导致了机械化计算的诞生，但奥特雷德对这件事情并没有在意，此后200年里，他的发明也就没有被实际应用。18世纪末，发明蒸汽机的瓦特成功制作了第一把计算尺，在尺座上增加了一个滑标，用来“存储计算的中间结果，这种滑标很长时间一直被后人所沿用。1850年以后，计算尺迅速发展，成为工程师随身携带的计算器“，一直到20世纪五六时年代，计
6、算尺仍然是工科大学生的一种身份标志。1642 Blaise Pascal在近代计算机技术的发展中，起奠基作用的是 19 世纪的英国数学家查尔斯 巴贝奇，他于 1822 年设计的差分机，是最早采用寄存器来存储数据的计算机，体现了早期程序设计思想的萌芽。1834年巴贝奇又提出了分析机的设计。巴贝奇设计的分析机采用了三个具有现代意义的装置：1.使用齿轮式装置保存数据的寄存器；2.从寄存器中取出数据进行运算的装置，并且机器的乘法运算以累次加法来实现；3.控制操作顺序、选择所需处理的数据以及输出结果的装置。虽然受当时科学技术条件和机械制造工艺水平的限制未能最终实现，但分析机的结构组成和设计思想成为现代电
7、子计算机的雏形，巴贝奇也因此被国际计算机界公认为“计算机之父”。1822 1822 差分机差分机近代计算机的发展现代计算机的发展l 在现代计算机科学的发展中，有两个最杰出的代表人物。l 一个是现代计算机科学的奠基人，英国科学家艾兰 图灵。图灵在计算机科学方面的主要贡献有两个： 一是建立了图灵机的理论模型，对计算机的一般结构、可实现性和局限性都产生了深远的影响，奠定了可计算理论的基础。 二是提出了定义机器智能的图灵测试，奠定了人工智能的理论基础。现代计算机的发展另一个是也被称为“计算机之父”的美籍匈牙利数学家冯 诺依曼。他在参与研制 EDVAC（Electronic Discrete Varia
8、ble AutomaticComputer，电子离散变量自动计算机）时，提出了“存储程序”的概念，并以此概念为基础确定了计算机硬件系统的基本结构。“存储程序”的工作原理也因此被称为冯 诺依曼原理。60 多年来，虽然现代的电子计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式和应用领域等各个方面与早期的电子计算机有了极大的差别，但基本结构和工作原理并没有改变，仍属于冯 诺依曼式计算机。计算机的分代根据制造电子计算机所使用的电子器件的不同，通常将电子计算机的发展划分为电子管、晶体管、集成电路以及大规模集成电路等四个时代。第一代：电子管计算机第一代：电子管计算机（19461957） 采用电子管为基本元件，采用
9、电子管为基本元件，体积巨大，运算速度较低体积巨大，运算速度较低耗电量大，存储容量小耗电量大，存储容量小设计使用机器语言或汇编语言设计使用机器语言或汇编语言主要用于科学和工程计算主要用于科学和工程计算采用晶体管为基本元件采用晶体管为基本元件体积缩小、功耗降低体积缩小、功耗降低提高了运算速度和可靠性提高了运算速度和可靠性程序设计采用高级语言程序设计采用高级语言出现了操作系统出现了操作系统应用到数据和事物处理及工业控制等领域应用到数据和事物处理及工业控制等领域第二代：晶体管计算机第二代：晶体管计算机（19581964） 电子管晶体管第三代：第三代：中小规模集成中小规模集成电路计算机电路计算机（196
10、51970） 采用集成电路为基本元件采用集成电路为基本元件体积减小，功耗、价格等降低体积减小，功耗、价格等降低运算速度及可靠性有了更大的提高运算速度及可靠性有了更大的提高操作系统日臻完善操作系统日臻完善应用到文字处理、企业管理和自动控制等领域应用到文字处理、企业管理和自动控制等领域 采用大规模集成电路为主要功能元件采用大规模集成电路为主要功能元件运算速度可达每秒几千万次至千百亿次运算速度可达每秒几千万次至千百亿次广泛应用于社会生活的各个领域广泛应用于社会生活的各个领域在办公自动化、电子编辑排版等领域大显身手在办公自动化、电子编辑排版等领域大显身手第四代：大规模、超第四代：大规模、超大规模集成电
11、路计算大规模集成电路计算机（机（1971至今）至今） 集成电路超大规模集成电路年代名称元件语言应用第一代19461957电子管计算机电子管机器语言 汇编语言科学计算第二代19581964晶体管计算机晶体管高级程序设计语言数据处理第三代19651970集成电路计算机中小规模集成电路高级程序设计语言广泛应用到各个领域第四代 1971年现在集成电路计算机集成电路面向对象的高级语言网络时代第五代未来计算机光子、量子、DNA等计算机的分代计算机的分类计算机的分类3模拟计算机专用于处理连续的电压、温度、速度等模拟数据的计算机。其特点是参与运算的数值由不间断的连续量表示,其运算过程是连续的,由于受元器件质量
12、影响,其计算精度较低,应用范围较窄。模拟计算机目前已很少生产。数字计算机用于处理数字数据的计算机。其特点是数据处理的输入和输出都是数字量,参与运算的数值用非连续的数字量表示,具有逻辑判断等功能。数字计算机是以近似人类大脑的“思维方式进行工作的,所以又被称为“电脑。混合计算机模拟技术与数字计算灵活结合的电子计算机,输入和输出既可以是数字数据,也可以是模拟数据。按处理的对象划分通用计算机用计算机适用于解决一般问题,其适应性强,应用面广,如科学计算、数据处理和过程控制等,但其运行效率、速度和经济性依据不同的应用对象会受到不同程度的影响。专用计算机用计算机用于解决某一特定方面的问题,配有为解决某一特定
13、问题而专门开发的软件和硬件,应用于如自动化控制、工业仪表、军事等领域。专用计算机针对某类问题能显示出最有效、最快速和最经济的特性,但它的适应性较差,不适于其他方面的应用。根据计算机的用途划分巨型机称超级计算机,一般用于国防尖端技术和现代科学计算等领域。巨型机是当代速度最快的,容量最大的,体积最大的,造价也是最高的。目前巨型机的运算速度已达每秒几十万亿次,并且这个记录还在不断刷新。巨型机是计算机发展的一个重要方向,研制巨型机也是衡量一个国家经济实力和科学水平的重要标志。大型主机型主机包括通常所说的大、中型计算机,这类计算机具有较高的运算速度和较大的存储容量,一般用于科学计算、数据处理或用作网络服
14、务器,但随着微机与网络的迅速发展,正在被高档微机所取代。小巨型机称小超级计算机或桌上型超级电脑,典型产品有美国Convex公司的C-1，C-3，C-3等和Alliant公司的FX系列等。根据计算机的规模划分型机一般用于工业自动控制、医疗设备中的数据采集等方面。如DEC公司的PDl11系列、VAX-11系列,HP公司的1000、3000系列等。目前,小型机同样受到高档微机的挑战。小型机型计算机简称微机,又叫个人计算机(PC),是目前发展最快、应用最广泛的一种计算机。微机的中央处理器采用微处理芯片,体积小巧轻便。目前微机使用的微处理芯片主要有Intel公司的Pentium系列、AMD公司的Athlon系列,还有IBM公司PowerPC等。微机形工作站是以个人计算环境和分布式网络环境为前提的高性能计算机,通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器,并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。主要应用在专业的图形处理和影视创作等领域。图形工作站根据计算机的规模划分感谢聆听