《第1讲引论 计算机导论PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1讲引论 计算机导论PPT讲稿.ppt（111页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第1讲引论讲引论 计算机导论计算机导论第1页，共111页，编辑于2022年，星期一课程性质课程性质n n计算机专业入门性专业基础选修课程，也是本专业学生的第一门专业课。n n对学生全面了解计算机领域的相关基础知识和技术发展趋势有重要作用，为今后的专业学习打下基础。n n课程注重计算机学科知识引导性教学，培养学生对计算机专业学科的了解，以及计算机基本操作能力训练。第2页，共111页，编辑于2022年，星期一教材及参考书教材及参考书n n计算机科学概论（原书第3版）NellDaleNellDale，JohnLewisJohnLewis，机械工业出版社，机械工业出版社n n计算机科学导论Behro
2、uzForouzan,FirouzMosharraf，机械工业出版社n n信息技术基础（第3版）JamesA.Senn，清华大学出版社第3页，共111页，编辑于2022年，星期一学时与成绩构成学时与成绩构成n n16学时，1学分n n成绩构成期末考试70%课后作业30%第4页，共111页，编辑于2022年，星期一目录目录n n第1讲计算机专业学科介绍n n第2讲信息数字化表示n n第3讲计算机硬件n n第4讲计算机软件第5页，共111页，编辑于2022年，星期一第第 1 讲讲 计算机专业学科介绍计算机专业学科介绍 n n 计算机发展简史计算机发展简史 n n 计算机发展趋势计算机发展趋势n n
3、 计算机分类计算机分类n n 计算学科分支计算学科分支计算学科分支计算学科分支n n 知识体系知识体系知识体系知识体系n n 计算机专业人才培养计算机专业人才培养【学习目标】【学习目标】软件学院软件学院第6页，共111页，编辑于2022年，星期一1.1 计算机发展简史计算机发展简史计算机（计算机（计算机（计算机（ComputerComputer）计算机是一种能按照事先计算机是一种能按照事先计算机是一种能按照事先计算机是一种能按照事先存储的程序，自动地、高速地、精确地进行大量存储的程序，自动地、高速地、精确地进行大量存储的程序，自动地、高速地、精确地进行大量存储的程序，自动地、高速地、精确地进行
4、大量数值计算，并且具有记忆数值计算，并且具有记忆数值计算，并且具有记忆数值计算，并且具有记忆(存储存储存储存储)能力、逻辑判断能力、逻辑判断能力、逻辑判断能力、逻辑判断能力、可靠性能的数字化信息处理的现代化智能能力、可靠性能的数字化信息处理的现代化智能能力、可靠性能的数字化信息处理的现代化智能能力、可靠性能的数字化信息处理的现代化智能电子设备。电子设备。电子设备。电子设备。一、什么是计算机一、什么是计算机?第7页，共111页，编辑于2022年，星期一第8页，共111页，编辑于2022年，星期一计算机的能力计算机的能力n n计算机是一台快速，笨拙的机器计算机是一台快速，笨拙的机器l l只有有限的
5、能力。只有有限的能力。只有有限的能力。只有有限的能力。l l只能进行基本的数学运算与逻辑比较。只能进行基本的数学运算与逻辑比较。只能进行基本的数学运算与逻辑比较。只能进行基本的数学运算与逻辑比较。l l必须由程序来指示它做什么事。必须由程序来指示它做什么事。必须由程序来指示它做什么事。必须由程序来指示它做什么事。George BeekmanGeorge Beekmanl l计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以计算机是一台笨拙的机器，具有从事令人难以置信的聪明工作的能力，置信的聪明工作的能力，置信的聪明工作的能力
6、，置信的聪明工作的能力，.l l计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令计算机程序员则是一些聪明的人，具有从事令人难以置信的笨拙工作的能力。人难以置信的笨拙工作的能力。人难以置信的笨拙工作的能力。人难以置信的笨拙工作的能力。l l简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。简而言之，计算机与程序员实现了完美的配合。Jamie ShiersJamie Shiers第9页，共111页，编辑于2022年，星期一计算机的能力计算机的能力l l
7、计计计计算算算算机机机机是是是是一一一一种种种种相相相相对对对对其其其其能能能能力力力力而而而而言言言言比比比比较较较较便便便便宜宜宜宜的的的的工工工工具具具具，同同同同一台机器能够做许多种不同的事：一台机器能够做许多种不同的事：一台机器能够做许多种不同的事：一台机器能够做许多种不同的事：l l算题（科学计算）算题（科学计算）算题（科学计算）算题（科学计算）l l制作图案制作图案制作图案制作图案l l处理文字处理文字处理文字处理文字l l记录事实记录事实记录事实记录事实l l控制其他机器控制其他机器控制其他机器控制其他机器l l。问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机能够做许多种不同的事？
8、是问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机能够做许多种不同的事？是问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机能够做许多种不同的事？是问题：大多数机器只能做一类事，为什么计算机能够做许多种不同的事？是不是计算机什么事都能做？不是计算机什么事都能做？不是计算机什么事都能做？不是计算机什么事都能做？第10页，共111页，编辑于2022年，星期一计算机的特点计算机的特点n n运算速度快、精度高运算速度快、精度高n n具有逻辑判断和记忆能力具有逻辑判断和记忆能力n n高度的自动化和灵活性高度的自动化和灵活性第11页，共111页，编辑于2022年，星期一二、计算机发展简史二、计算机发展简史1 1、早期的
9、计算工具、早期的计算工具、早期的计算工具、早期的计算工具手指、结绳、刻痕手指、结绳、刻痕手指、结绳、刻痕手指、结绳、刻痕 ：远古人类：远古人类：远古人类：远古人类 东方的创造：东方的创造：东方的创造：东方的创造：算筹、算盘算筹、算盘算筹、算盘算筹、算盘：公元前：公元前：公元前：公元前221221年前年前年前年前第12页，共111页，编辑于2022年，星期一西方的灵感：西方的灵感：机械式计算机机械式计算机、机电式计算机机电式计算机：法国数学家帕斯卡法国数学家帕斯卡(BlaisePascal,1623-1662)(BlaisePascal,1623-1662)于于16421642年发明了年发明了齿
10、轮式第一台齿轮式第一台机械式加法器，解决了自动进位自动进位的问题的问题第13页，共111页，编辑于2022年，星期一n n莱布尼茨，德国伟大的数学家和思想家。莱布尼茨，德国伟大的数学家和思想家。16731673年，建造年，建造了一台能进行了一台能进行四则运算四则运算的机械式计算机的机械式计算机n n提出用机械代替人进行重复繁琐的工作第14页，共111页，编辑于2022年，星期一n n英国剑桥大学著名英国剑桥大学著名英国剑桥大学著名英国剑桥大学著名科学家查理斯科学家查理斯科学家查理斯科学家查理斯.巴贝巴贝巴贝巴贝奇（奇（奇（奇（Charles Charles Babbage)Babbage)在在
11、在在18221822年年年年研制出一台可以计研制出一台可以计研制出一台可以计研制出一台可以计算多项式的加法机算多项式的加法机算多项式的加法机算多项式的加法机(差分机差分机差分机差分机)，运算精，运算精，运算精，运算精度为度为度为度为6 6位数字。位数字。位数字。位数字。第15页，共111页，编辑于2022年，星期一n n英国女伯爵，阿达英国女伯爵，阿达英国女伯爵，阿达英国女伯爵，阿达.奥奥奥奥古斯塔古斯塔古斯塔古斯塔(Ada(Ada Augusta,1815-1852)Augusta,1815-1852)是是是是机械计算机领域著名的机械计算机领域著名的机械计算机领域著名的机械计算机领域著名的女
12、程序员。女程序员。女程序员。女程序员。第16页，共111页，编辑于2022年，星期一n n18861886美国人口统计局的统计学家赫尔曼美国人口统计局的统计学家赫尔曼 霍勒瑞斯霍勒瑞斯（HermanHollerithHermanHollerith，1860-19291860-1929）用穿孔卡片存储数据，）用穿孔卡片存储数据，制成了制成了第一台机电式穿孔卡系统第一台机电式穿孔卡系统制表机（制表机（tabulatingtabulatingmachinemachine）n n这台机器参与了1890年的美国人口普查工作，结果仅仅用了6周的时间就得出了准确的数据第17页，共111页，编辑于2022年，
13、星期一n n1938年，德国科学家朱斯成功制造了第一台二进制Z-1型计算机，此后他又研制了Z系列计算机。其中，Z-3型计算机是世界第一台通用程序控制机电式计算机，它不仅全部采用继电器，同时采用了浮点记，它不仅全部采用继电器，同时采用了浮点记数法、带数字存储地址的指令形式等数法、带数字存储地址的指令形式等第18页，共111页，编辑于2022年，星期一n n19441944年，美国麻省理工学院科学家艾肯研制成功了一台年，美国麻省理工学院科学家艾肯研制成功了一台机电式计算机，它被命名为自动顺序控制计算器机电式计算机，它被命名为自动顺序控制计算器MARK-n n1947年，运算速度更快的MARK-n
14、n到到19491949年，采用电子管的计算机年，采用电子管的计算机MARK-第19页，共111页，编辑于2022年，星期一2 2、计算机理论奠基、计算机理论奠基n n英国数学家布尔英国数学家布尔英国数学家布尔英国数学家布尔(G.Boole:1815-1864)(G.Boole:1815-1864)n n第一部著作逻辑的数学分析第一部著作逻辑的数学分析第一部著作逻辑的数学分析第一部著作逻辑的数学分析n n18541854年，已经担任柯克大学教授的年，已经担任柯克大学教授的年，已经担任柯克大学教授的年，已经担任柯克大学教授的布尔再次出版思维规律的研究布尔再次出版思维规律的研究布尔再次出版思维规律的
15、研究布尔再次出版思维规律的研究逻辑与概率的数学理论基础逻辑与概率的数学理论基础逻辑与概率的数学理论基础逻辑与概率的数学理论基础n n凭借这两部著作，布尔建立了一门新的凭借这两部著作，布尔建立了一门新的凭借这两部著作，布尔建立了一门新的凭借这两部著作，布尔建立了一门新的数学学科数学学科数学学科数学学科布尔代数。布尔代数。布尔代数。布尔代数。第20页，共111页，编辑于2022年，星期一n nAlan.Turing(Alan.Turing(图灵图灵图灵图灵)，英国数学家，英国数学家，英国数学家，英国数学家(1912-1954),(1912-1954),他是计算机逻辑的奠基他是计算机逻辑的奠基他是计
16、算机逻辑的奠基他是计算机逻辑的奠基者，许多人工智能的重要方法源于者，许多人工智能的重要方法源于者，许多人工智能的重要方法源于者，许多人工智能的重要方法源于这位伟大的科学家。这位伟大的科学家。这位伟大的科学家。这位伟大的科学家。n n计算机领域的诺贝尔奖：图灵奖就是计算机领域的诺贝尔奖：图灵奖就是计算机领域的诺贝尔奖：图灵奖就是计算机领域的诺贝尔奖：图灵奖就是用来纪念他。用来纪念他。用来纪念他。用来纪念他。图灵图灵图灵图灵19361936年提出一种抽象计算模型，用来精确定义可计算年提出一种抽象计算模型，用来精确定义可计算年提出一种抽象计算模型，用来精确定义可计算年提出一种抽象计算模型，用来精确定
17、义可计算函数，即图灵机模型。图灵机作为计算机的理论模型，在函数，即图灵机模型。图灵机作为计算机的理论模型，在函数，即图灵机模型。图灵机作为计算机的理论模型，在函数，即图灵机模型。图灵机作为计算机的理论模型，在有关计算机理论和计算复杂性的研究方面得到广泛的应用。有关计算机理论和计算复杂性的研究方面得到广泛的应用。有关计算机理论和计算复杂性的研究方面得到广泛的应用。有关计算机理论和计算复杂性的研究方面得到广泛的应用。第21页，共111页，编辑于2022年，星期一n n数学家约翰数学家约翰.冯冯.诺依曼诺依曼(John Von Nouma:19031957)，美籍，美籍匈牙利人，他提出了现代计算匈牙
18、利人，他提出了现代计算机模型，被称为机模型，被称为“计算机之父计算机之父”。第22页，共111页，编辑于2022年，星期一19461946年年2 2月月,美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利和工程师埃克特为首的数十人，共同开发了世界上和工程师埃克特为首的数十人，共同开发了世界上第一台通用数字电子计算机第一台通用数字电子计算机(ENIAC)3 3、电子计算机的诞生、电子计算机的诞生第23页，共111页，编辑于2022年，星期一n nElectronicNumericalIntegratorAndCalculatorn n简称ENIAC，译为电子数字积分机和计算机电子管
19、电子管:18000:18000只只电阻电阻:70000:70000个个电容电容:10000:10000只只继电器继电器:1500:1500个个耗电耗电:140kW/h:140kW/h占地占地:170m:170m2 2重量重量:30:30吨吨速度速度:5000:5000次次/秒秒第24页，共111页，编辑于2022年，星期一 ENIAC的主要任务是分析炮弹轨迹。的主要任务是分析炮弹轨迹。当当ENIAC公开展出时，一条炮弹的轨道用公开展出时，一条炮弹的轨道用20s 就能就能算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。第25页，共111页，编辑于2022年，星期一n nENI
20、AC的缺陷n n存储容量小，最多存储存储容量小，最多存储2020个个1010位的十进制数位的十进制数n n程序为程序为外插型，即用线路连接的方式来实现的，很不，即用线路连接的方式来实现的，很不便于使用便于使用第26页，共111页，编辑于2022年，星期一n n电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子计算机发展历程的各个阶段，是以所采用的电子器件电子器件的不同来划分的。的不同来划分的。4 4、电子计算机的发展、电子计算机的发展、电子计算机的发展、电子计算机的发展 第27页，共111页，编辑于2022年，星期一第一代计算机：电子管时代第一代计算机：电子管时代第一代计算机：电子管时代第一代计算
21、机：电子管时代(1946-1959)(1946-1959)n n采用电子管采用电子管采用电子管采用电子管(真空管真空管真空管真空管)作为基本电路元件，用穿孔卡片作为基本电路元件，用穿孔卡片作为基本电路元件，用穿孔卡片作为基本电路元件，用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备，用穿孔卡片作为外存机作为数据和指令的输入设备，用穿孔卡片作为外存机作为数据和指令的输入设备，用穿孔卡片作为外存机作为数据和指令的输入设备，用穿孔卡片作为外存储器，使用机器语言和汇编语言编程。储器，使用机器语言和汇编语言编程。储器，使用机器语言和汇编语言编程。储器，使用机器语言和汇编语言编程。第28页，共111页，编辑于2022
22、年，星期一第一代计算机：电子管时代第一代计算机：电子管时代n n第一代计算机特点：第一代计算机特点：第一代计算机特点：第一代计算机特点：n n体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性低、几乎没有什么软体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性低、几乎没有什么软体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性低、几乎没有什么软体积大、运算速度低、存储容量小、可靠性低、几乎没有什么软件配置，主要用于科学计算和武器控制。件配置，主要用于科学计算和武器控制。件配置，主要用于科学计算和武器控制。件配置，主要用于科学计算和武器控制。第29页，共111页，编辑于2022年，星期一第二代计算机：晶体管时代第二代计算机：晶体管
23、时代n n采用晶体管作为基本电路元件，磁芯用作存储单元，磁盘采用晶体管作为基本电路元件，磁芯用作存储单元，磁盘采用晶体管作为基本电路元件，磁芯用作存储单元，磁盘采用晶体管作为基本电路元件，磁芯用作存储单元，磁盘和磁带作为辅助存储设备，开始使用高级语言编程。和磁带作为辅助存储设备，开始使用高级语言编程。和磁带作为辅助存储设备，开始使用高级语言编程。和磁带作为辅助存储设备，开始使用高级语言编程。第30页，共111页，编辑于2022年，星期一第二代计算机特点：第二代计算机特点：n n晶体管比电子管更小、更可靠、更快、寿命更长，计算机能力得到较大提高。晶体管比电子管更小、更可靠、更快、寿命更长，计算机
24、能力得到较大提高。晶体管比电子管更小、更可靠、更快、寿命更长，计算机能力得到较大提高。晶体管比电子管更小、更可靠、更快、寿命更长，计算机能力得到较大提高。n n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FortranFortran、COBOLCOBOL、ALGOLALGOL等高级程序设计语言及相应的编译等高级程序设计语言及相应的编译等高级程序设计语言及相应的编译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。程序，降低
25、了程序设计的复杂性。程序，降低了程序设计的复杂性。程序，降低了程序设计的复杂性。n n计算机应用扩展到数据处理和控制领域。计算机应用扩展到数据处理和控制领域。计算机应用扩展到数据处理和控制领域。计算机应用扩展到数据处理和控制领域。n n其代表机型有：其代表机型有：其代表机型有：其代表机型有：IBM7090IBM7090、IBM7094IBM7094、CDC7600CDC7600等。等。等。等。第31页，共111页，编辑于2022年，星期一第三代计算机第三代计算机(1965-1971)n n采用半导体小规模集成电路代替晶体管，存储芯片用采用半导体小规模集成电路代替晶体管，存储芯片用采用半导体小规
26、模集成电路代替晶体管，存储芯片用采用半导体小规模集成电路代替晶体管，存储芯片用作存储器，屏幕和键盘用于输入输出设备。开始使用作存储器，屏幕和键盘用于输入输出设备。开始使用作存储器，屏幕和键盘用于输入输出设备。开始使用作存储器，屏幕和键盘用于输入输出设备。开始使用操作系统管理与运行计算机。操作系统管理与运行计算机。操作系统管理与运行计算机。操作系统管理与运行计算机。第32页，共111页，编辑于2022年，星期一第三代计算机特点：第三代计算机特点：n n用半导体集成电路代替晶体管，用半导体存储器代替磁芯存储器，使用微程用半导体集成电路代替晶体管，用半导体存储器代替磁芯存储器，使用微程用半导体集成电
27、路代替晶体管，用半导体存储器代替磁芯存储器，使用微程用半导体集成电路代替晶体管，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，而计算速度和存储容量却有较大提高，可靠性也大大加强。计算速度和存储容量却有较大提高，可靠性也大大加强。计算速度和存储容量却有较大提高，可靠性也大大加强。计算速度和存储容量却有较大提高，可靠性也大大加强。n n在软件方面则
28、广泛地引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统和功能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。计算机开始向标准化、模块化、系列化发展。此时，计算机的应用进入到许开始向标准化、模块化、系列化发展。此时，计算机的应用进入到许开始向标准化
29、、模块化、系列化发展。此时，计算机的应用进入到许开始向标准化、模块化、系列化发展。此时，计算机的应用进入到许多科学技术领域。多科学技术领域。多科学技术领域。多科学技术领域。n n其代表机器有：其代表机器有：其代表机器有：其代表机器有：IBM360IBM360系列、富士通系列、富士通系列、富士通系列、富士通F230F230系列等。系列等。系列等。系列等。第33页，共111页，编辑于2022年，星期一第四代计算机（第四代计算机（1971？）？）n n采用超大规模集成电路作为计算机基本元件，计算机采用超大规模集成电路作为计算机基本元件，计算机采用超大规模集成电路作为计算机基本元件，计算机采用超大规模
30、集成电路作为计算机基本元件，计算机网络、多媒体输入输出设备、大容量磁盘存储、光盘网络、多媒体输入输出设备、大容量磁盘存储、光盘网络、多媒体输入输出设备、大容量磁盘存储、光盘网络、多媒体输入输出设备、大容量磁盘存储、光盘存储设备先后应用。计算机能力越来越强大、体积越存储设备先后应用。计算机能力越来越强大、体积越存储设备先后应用。计算机能力越来越强大、体积越存储设备先后应用。计算机能力越来越强大、体积越来越小、成本越来越低。来越小、成本越来越低。来越小、成本越来越低。来越小、成本越来越低。第34页，共111页，编辑于2022年，星期一第四代计算机特点：第四代计算机特点：n n超大规模集成电路的出现
31、，使计算机沿着两个方向超大规模集成电路的出现，使计算机沿着两个方向超大规模集成电路的出现，使计算机沿着两个方向超大规模集成电路的出现，使计算机沿着两个方向飞速向前发展。飞速向前发展。飞速向前发展。飞速向前发展。n n一方向，利用超大规模集成电路制造多种逻辑芯片，一方向，利用超大规模集成电路制造多种逻辑芯片，一方向，利用超大规模集成电路制造多种逻辑芯片，一方向，利用超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。组装出大型、巨型计算机。组装出大型、巨型计算机。组装出大型、巨型计算机。n n另一方向，利用超大规模集成电路技术，将运算器、另一方向，利用超大规模集成电路技术，将运算器、另一方
32、向，利用超大规模集成电路技术，将运算器、另一方向，利用超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，控制器等部件集成在一个很小的集成电路芯片上，控制器等部件集成在一个很小的集成电路芯片上，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。从而出现了微处理器。从而出现了微处理器。从而出现了微处理器。n n完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商业化的应用完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商业化的应用完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商业化的应用完善的系统软件、丰富的系统开发工具和商业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程序的大量涌
33、现，以及通信技术和计算机网络的飞速发程序的大量涌现，以及通信技术和计算机网络的飞速发程序的大量涌现，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。展，使得计算机进入了一个大发展的阶段。展，使得计算机进入了一个大发展的阶段。展，使得计算机进入了一个大发展的阶段。第35页，共111页，编辑于2022年，星期一代别代别代别代别第一代第一代第一代第一代1946-19581946-19581946-19581946-1958第二代第二代第二代第二代1959-19641959-19641959-19641959-1964第三代第三代第三代第三代1965-19701965-19701
34、965-19701965-1970第四代第四代第四代第四代1971-1971-1971-1971-现在现在现在现在电子器件电子器件电子器件电子器件电子管电子管电子管电子管晶体管晶体管晶体管晶体管集成电路集成电路集成电路集成电路大规模和超大大规模和超大大规模和超大大规模和超大规模集成电路规模集成电路规模集成电路规模集成电路存储器存储器存储器存储器水银延迟线水银延迟线水银延迟线水银延迟线磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁鼓、磁芯磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁盘、磁带磁盘、磁带磁盘、磁带磁盘、磁带半导体存储器半导体存储器半导体存储器半导体存储器磁盘、磁带磁盘、磁带磁盘、磁带磁盘、磁带半导体
35、存储器半导体存储器半导体存储器半导体存储器磁盘、光盘磁盘、光盘磁盘、光盘磁盘、光盘运算速度运算速度运算速度运算速度5000-5000-5000-5000-几万几万几万几万 几十万几十万几十万几十万-百万百万百万百万 百万百万百万百万-几百万几百万几百万几百万几百万几百万几百万几百万-几亿几亿几亿几亿处理方式处理方式处理方式处理方式机器语言机器语言机器语言机器语言汇编语言汇编语言汇编语言汇编语言算法语言算法语言算法语言算法语言操作系统操作系统操作系统操作系统实时处理实时处理实时处理实时处理分时处理分时处理分时处理分时处理网络操作系统网络操作系统网络操作系统网络操作系统应用领域应用领域应用领域应用
36、领域科学计算科学计算科学计算科学计算数据处理数据处理数据处理数据处理实时控制实时控制实时控制实时控制各行各业各行各业各行各业各行各业典型机种典型机种典型机种典型机种ENIACENIACENIACENIACIBM650IBM650IBM650IBM650IBM 7090IBM 7090IBM 7090IBM 7090CDC 7600CDC 7600CDC 7600CDC 7600IBM 360IBM 360IBM 360IBM 360PDP-IIPDP-IIPDP-IIPDP-IIVAX-IIVAX-IIVAX-IIVAX-IIIBM PC/AppleIBM PC/AppleIBM PC/App
37、leIBM PC/Apple第36页，共111页，编辑于2022年，星期一摩尔定律摩尔定律n n每平方英寸芯片的晶体管数目每过每平方英寸芯片的晶体管数目每过每平方英寸芯片的晶体管数目每过每平方英寸芯片的晶体管数目每过1818个月就将增加一倍。个月就将增加一倍。个月就将增加一倍。个月就将增加一倍。n n摩尔定律是由英特尔名誉董事长戈登摩尔定律是由英特尔名誉董事长戈登摩尔定律是由英特尔名誉董事长戈登摩尔定律是由英特尔名誉董事长戈登.摩尔摩尔摩尔摩尔(Gorden Moore)(Gorden Moore)经过长经过长经过长经过长期观察发现得之。期观察发现得之。期观察发现得之。期观察发现得之。第37页
38、，共111页，编辑于2022年，星期一第五代计算机第五代计算机第五代计算机第五代计算机(新一代计算机新一代计算机新一代计算机新一代计算机)创新：基本元器件创新：基本元器件创新：基本元器件创新：基本元器件生物计算机生物计算机生物计算机生物计算机采用生物工程技术产生的蛋白质分子制成生物芯片，采用生物工程技术产生的蛋白质分子制成生物芯片，采用生物工程技术产生的蛋白质分子制成生物芯片，采用生物工程技术产生的蛋白质分子制成生物芯片，其运算过程是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互其运算过程是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互其运算过程是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互其运算过程是蛋白质分子与周围物理化学
39、介质的相互作用过程。作用过程。作用过程。作用过程。量子计算机量子计算机量子计算机量子计算机采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，采用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态，利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物利用激光脉冲来改变分子的状态，使信息沿着聚合物移动，从而进行运算。移动，从而进行运算。移动，从而进行运算。移动，从而进行运算。光子计算机光子计算机光子计算机光子计算机采用光学技术，
40、由光器件构成的计算机。在光器件方采用光学技术，由光器件构成的计算机。在光器件方采用光学技术，由光器件构成的计算机。在光器件方采用光学技术，由光器件构成的计算机。在光器件方面研制的基本部件有：用于进行图像处理的快速傅立面研制的基本部件有：用于进行图像处理的快速傅立面研制的基本部件有：用于进行图像处理的快速傅立面研制的基本部件有：用于进行图像处理的快速傅立叶变换部件，用于进行信息处理的光乘法、加法运算叶变换部件，用于进行信息处理的光乘法、加法运算叶变换部件，用于进行信息处理的光乘法、加法运算叶变换部件，用于进行信息处理的光乘法、加法运算器。器。器。器。超导计算机超导计算机超导计算机超导计算机采用超
41、导元器件和电路组成的计算机。其基本逻辑单采用超导元器件和电路组成的计算机。其基本逻辑单采用超导元器件和电路组成的计算机。其基本逻辑单采用超导元器件和电路组成的计算机。其基本逻辑单元是约瑟夫逊开关器件，它的速度比现有半导体开关元是约瑟夫逊开关器件，它的速度比现有半导体开关元是约瑟夫逊开关器件，它的速度比现有半导体开关元是约瑟夫逊开关器件，它的速度比现有半导体开关快快快快10-10010-10010-10010-100倍，功耗仅为后者的倍，功耗仅为后者的倍，功耗仅为后者的倍，功耗仅为后者的0.01-0.0010.01-0.0010.01-0.0010.01-0.001。第38页，共111页，编辑于
42、2022年，星期一n n目标目标n n用自然语言、图形、图像和文件进行输入输出用自然语言、图形、图像和文件进行输入输出n n用自然语言进行对话方式的信息处理，方便非专业人员用自然语言进行对话方式的信息处理，方便非专业人员n n能自学习和推理，帮助人类扩展自己的才能能自学习和推理，帮助人类扩展自己的才能n n能处理和保存知识，以供使用；配备各种知识库，起顾问作用能处理和保存知识，以供使用；配备各种知识库，起顾问作用n n组成部分组成部分n n知识库、知识库计算机和知识库管理系统知识库、知识库计算机和知识库管理系统n n问题求解和推理机问题求解和推理机n n智能接口系统智能接口系统n n应用系统应
43、用系统第五代计算机(智能计算机)第39页，共111页，编辑于2022年，星期一1.2 计算机发展趋势计算机发展趋势n n 巨型化（功能）巨型化（功能）巨型化（功能）巨型化（功能）n 微型化（体积）微型化（体积）n n 智能化（处理）智能化（处理）智能化（处理）智能化（处理）n 网络化（资源）网络化（资源）第40页，共111页，编辑于2022年，星期一一、巨型化一、巨型化n n高速运算、大存储容量和强功能n n尖端科学技术和军事国防系统的研究开发尖端科学技术和军事国防系统的研究开发n n推动计算机系统结构、硬件和软件的理论和技术、计算数学以及计算机应用等多个科学分支的发展第41页，共111页，编
44、辑于2022年，星期一n n国内首台超百万亿次的超级计算机国内首台超百万亿次的超级计算机“魔方魔方”n n峰值速度每秒峰值速度每秒230230万亿次万亿次n n4242个运算节点机柜个运算节点机柜n n1515个存储机柜，个存储机柜，500TB500TBn n1010个网络机柜个网络机柜第42页，共111页，编辑于2022年，星期一二、微型化：台式机二、微型化：台式机n nNECExpress580051MaNECExpress580051Man n重量重量2.5kg2.5kgn nCore2DuoT9300Core2DuoT9300n n1G1G内存内存n n160G160G硬盘硬盘第43页
45、，共111页，编辑于2022年，星期一微型化：笔记本电脑微型化：笔记本电脑n n7 7英寸小型英寸小型PCPCn n支持触摸屏n n重量重量990g990gn n218x163x25.4mm第44页，共111页，编辑于2022年，星期一微型化：手持设备微型化：手持设备n n手持设备手持设备n nPDAPDAn n掌上电脑掌上电脑掌上电脑掌上电脑n n手持电脑手持电脑手持电脑手持电脑第45页，共111页，编辑于2022年，星期一三、智能化三、智能化n n计算机能模拟人的感觉和思维能力，也是第五代计算机要实现的目标n n复杂的事情复杂的事情n n智慧的事情：推理、学习、联想智慧的事情：推理、学习、
46、联想n n人机界面更加友好第46页，共111页，编辑于2022年，星期一四、网络化四、网络化n n利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，共享软件、硬件和数据资源n n三网合一系统工程n n将计算机网、电信网、有线电视网合为一体将计算机网、电信网、有线电视网合为一体第47页，共111页，编辑于2022年，星期一问题问题n n推动计算机硬件发展的动力是什么？为什么推动计算机硬件发展的动力是什么？为什么会出现这样的趋势？会出现这样的趋势？n n在计算机发展的过程中，那些关键技术影响在计算机发展的过程中，那些关键技术影响了计算机的发展趋势？了计算机的发展趋势？n n未来有可能有那
47、些技术会影响计算机的发展未来有可能有那些技术会影响计算机的发展趋势？趋势？第48页，共111页，编辑于2022年，星期一1.3 计算机的分类计算机的分类n n超级计算机（超级计算机（Super Computer）n n大型计算机（大型计算机（Mainframe）n n小型计算机（小型计算机（Minicomputer）n n工作站（工作站（Workstation）n n微型微型/个人计算机（个人计算机（Personal computer）第49页，共111页，编辑于2022年，星期一超级计算机超级计算机n n功能最强大的一类计算机。每秒可执行一万功能最强大的一类计算机。每秒可执行一万亿次以上的计
48、算。亿次以上的计算。第50页，共111页，编辑于2022年，星期一大型计算机大型计算机n n是一类功能非常强大的计算机，具有高性能是一类功能非常强大的计算机，具有高性能计算、高数据输入输出和海量存储能力。计算、高数据输入输出和海量存储能力。第51页，共111页，编辑于2022年，星期一小型计算机小型计算机n n是一类高端的服务器系统，同样具有高性能是一类高端的服务器系统，同样具有高性能计算、高数据输入输出和海量存储等能力，计算、高数据输入输出和海量存储等能力，只是没有大型机那么强，但价格更低。只是没有大型机那么强，但价格更低。第52页，共111页，编辑于2022年，星期一工作站计算机工作站计算
49、机n n间于小型机和微型机间的一类计算机，通间于小型机和微型机间的一类计算机，通常有较强的计算能力和图形处理能力。常有较强的计算能力和图形处理能力。第53页，共111页，编辑于2022年，星期一微型微型/个人计算机个人计算机n n适合个人使用的计算机。适合个人使用的计算机。第54页，共111页，编辑于2022年，星期一一些计算机的图片一些计算机的图片8383年银河年银河-I-I亿次机亿次机9292年银河年银河-II-II1010亿次机亿次机9797年银河年银河-III-III百亿次机百亿次机曙光曙光20002000小型计算机小型计算机第55页，共111页，编辑于2022年，星期一第56页，共1
50、11页，编辑于2022年，星期一嵌入到设备内的计算机嵌入到设备内的计算机n n手机、电话、冰箱、电视机等中使用的嵌入手机、电话、冰箱、电视机等中使用的嵌入式芯片。式芯片。n n片上系统片上系统(SOC)第57页，共111页，编辑于2022年，星期一问题问题n n计算机按照速度分类合理吗？是否有其他的计算机按照速度分类合理吗？是否有其他的分类方法？分类方法？n n是否是说大型计算机的处理能力一定大于工是否是说大型计算机的处理能力一定大于工作站呢？不同历史时期的处理能力如何。作站呢？不同历史时期的处理能力如何。n n当前最快的计算机系统的排名情况？当前最快的计算机系统的排名情况？第58页，共111