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1、计算机文化基础计算机文化基础计算机与信息管理中心计算机与信息管理中心20012001年年计算机基础知识计算机基础知识计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 2 内容提要内容提要计算机发展史计算机发展史计算机软件概述计算机软件概述计算机文化与道德计算机文化与道德计算机工作原理计算机工作原理计算机发展趋势计算机发展趋势计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 3 人类追求的计算工具人类追求的计算工具1642 Blaise Pascal加法器加法器加法器加法器CharlesCharles Babbage Babbage1822 1822 差分机差分机1833 1833 分析机分析机MARK I
2、MARK IENIACENIAC电子计算机时代电子计算机时代计算机发展史计算机发展史计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 4 第一台电子计算机（第一台电子计算机（ENIACENIAC）5000次加法次加法/秒秒体重体重28吨吨占地占地170M218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器耗电耗电150KW计算机发展史计算机发展史计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 5 电子恐龙的缩骨法电子恐龙的缩骨法晶体管晶体管ENIACENIAC划时代的实验装置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。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：电子管的缺点：体积大
3、；体积大；耗能高、散热量大；耗能高、散热量大；晶体管的优点：晶体管的优点：体积小；体积小；耗能低；耗能低；性能稳固；性能稳固；计算机发展史计算机发展史计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 6晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾4420,000,0002,300 将电脑浓缩在一颗芯片上将电脑浓缩在一颗芯片上0.18微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片计算机发展史计算机发展史计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 7晶晶体体管管数数单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百百万万条条/每每秒秒每每18个月芯片能力增长一倍。个月芯片能力增长一倍。计算机第一定律计算机第一定律摩尔定律摩尔定律
4、计算机发展史计算机发展史计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 8第一代第一代（19461956）电子管电子管5千千4万（次万（次/秒）秒）第二代第二代（19571964）晶体管晶体管几十万几十万百万（次百万（次/秒）秒）第三代第三代（19651970）集成电路集成电路百万百万几百万（次几百万（次/秒）秒）第四代第四代（197190年代）年代）集成电路集成电路几百万几百万几亿（次几亿（次/秒）秒）1964年年911机机1966年年112机机 计算机发展的几个阶段计算机发展的几个阶段计算机发展史计算机发展史计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 9 计算机的商用化计算机的商用化计算机的第
5、一个商业顾客计算机的第一个商业顾客烤面包卖茶点的利昂（烤面包卖茶点的利昂（lyons）ENIACENIACEDSACEDSAC改进改进 lyons参与部分投资参与部分投资进入社会，开启办公进入社会，开启办公进入社会，开启办公进入社会，开启办公自动化理念自动化理念自动化理念自动化理念Lyons复制复制EDSACLEO LEO(Lyons Electronic Office)(Lyons Electronic Office)LED充当充当会计师会计师计算机发展史计算机发展史计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 10香侬香侬香侬香侬是现代信息论的著名创始人。是现代信息论的著名创始人。1938年
6、，香农在发表的论文中，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，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。可以通过继电器电路来实现。阿塔纳索夫阿塔纳索夫阿塔纳索夫阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：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）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；精度；2）利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运）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；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）采用把计算功能和二进制数更新存储的
7、功能相分离的结构。功能相分离的结构。奠定现代计算机发展的重要人物和思想奠定现代计算机发展的重要人物和思想Claude ShannonClaude Shannon计算机工作原理计算机工作原理计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 11 图灵图灵与图灵机与图灵机为为纪念图灵对计算机的贡献，纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。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，图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的一个控制器，
8、一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。写头组成。计算机工作原理计算机工作原理计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 12John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1949 EDSACEDSAC 冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机存储程序工作原理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。是能够自动地执行程序。计算机是利用计算机是利用“存储器存储器”（内存）来存放所要执（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存的部件可以依
9、次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和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。执行，直至完成全部指令任务为止。计算机工作原理计算机工作原理计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 13 计算机硬件基本组成计算机硬件基本组成（外）存储器（外）存储器（外）存储器（外）存储器（内）存储器内）存储器内）存储器内）存储器控制器控制器数据流数据流地地 址址控制流控制流运算器运算器计算机工作原理计算机工作原理计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 14 计算机的工作原理计算机的工作原理运算（处理）运算（处理）运算（处理）运算（处理）存储（记录）存储（记录）存
10、储（记录）存储（记录）控制（协调）控制（协调）控制（协调）控制（协调）计算机工作原理计算机工作原理计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 15 软件的概述软件的概述“吃软不吃硬吃软不吃硬吃软不吃硬吃软不吃硬”的的的的EDSACEDSAC存储程序工作原理的计算机决定了它的使用方式：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编写程序和运行程序硬件硬件软件软件软件史上的重要人物软件史上的重要人物阿黛阿黛拜伦拜伦格雷斯格雷斯霍普霍普威尔克斯威尔克斯戴维戴维韦勒韦勒计算机软件概述计算机软件概述计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 16 计算机的语言计算机的语言二进制二进制十
11、进制十进制R R=10，可使用可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制二进制R R=2，可使用可使用0,1八进制八进制R R=8，可使用可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制十六进制R R=16，可使用可使用0,9,A,B,C,D,E,F“逢逢R进进一一，借，借一一当当R”进制的概念进制的概念计算机软件概述计算机软件概述计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 17 二进制概念二进制概念128128瓦瓦3232瓦瓦6464瓦瓦1616瓦瓦8 8瓦瓦4 4瓦瓦1 1瓦瓦2 2瓦瓦1 11 11 11 11 10 00 00 0我认识她已有我认识她已有11111111年了。年了。
12、信息复制的精确性信息复制的精确性运算规则简单（运算规则简单（R(R+1)/2R(R+1)/2）电子线路制造计算机成为可能电子线路制造计算机成为可能计算机软件概述计算机软件概述计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 18程序和指令程序和指令指令指令指令指令是对计算机进行程序控制的是对计算机进行程序控制的最小单位最小单位最小单位最小单位。所有的指令的所有的指令的集合集合集合集合称为计算机的称为计算机的指令系统指令系统指令系统指令系统。程序程序程序程序是为完成一项特定任务而用某种语言是为完成一项特定任务而用某种语言编写的编写的一组指令序列一组指令序列一组指令序列一组指令序列。机器指令格式机器指令
13、格式操作码操作码 操作数操作数机器执行什么操作机器执行什么操作执行对象（具体数、存放位置）执行对象（具体数、存放位置）PC+1计算机软件概述计算机软件概述计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 19 信息的存储单位信息的存储单位位（位（BitBit）：）：度量数据的最小单位度量数据的最小单位字节（字节（ByteByte）：）：最常用的基本单位最常用的基本单位K K 字节字节1 1K=1024 byteK=1024 byteM M（兆）字节兆）字节1 1M=1024 KM=1024 KG G（京）京）字节字节1 1G=1024 MG=1024 M T T（垓）字节垓）字节1 1T=1024
14、GT=1024 Gb7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b01 0 0 1 0 1 0 11 0 0 1 0 1 0 1=27+24+22+20=149计算机软件概述计算机软件概述计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 20Altair 8800 计算机发展计算机发展微型化微型化计算机不再是单一的计算机器，而是一种计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。信息机器，一种个人的信息机器。计算机发展趋势计算机发展趋势计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 21CRAY-CRAY-计算机发展计算机发展巨型化巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的运算速度可达每秒几百亿
15、次运算的超级计算机超级计算机超级计算机超级计算机1975年世界上第一台超级计算机年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。算的高科技领域。中国超级计算机：中国超级计算机：国防科技大学研制的国防科技大学研制的“银河银河1号号”、“银河银河2号号”和和“银河银河3号号”国家职能计算机中心推出的国家职能计算机中心推出的“曙光曙光1000”和和“曙光曙光2000I”银河银河银河银河计算机发展趋势计算机发展趋势计算机文化基础计算机文
16、化基础 http:/ 22 计算机发展计算机发展网络化网络化计算机网络：计算机网络：计算机网络：计算机网络：计算机技术与通信技术结合计算机技术与通信技术结合的产物。的产物。计算机网络的发展动力：计算机网络的发展动力：计算机网络的发展动力：计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。计算机发展趋势计算机发展趋势计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 23 计算机发展计算机发展智能化智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械没有灵魂的机械
17、来来”。笛卡尔（笛卡尔（1637）人类第一个人类第一个“工业机器人工业机器人”：一头在纺织机上挑纱的一头在纺织机上挑纱的“驴驴”（1742年年）第一代机器人第一代机器人机械手（机械手（1962年出现）年出现）第二代机器人第二代机器人具有具有“感觉感觉”的机器人的机器人第三代机器人第三代机器人装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能机器人智能机器人”DeepblueDeepblueGarry Kasparov Garry Kasparov 计算机发展趋势计算机发展趋势计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 24 计算机世界中的中国计算机世界中的中国1952年在清华大学成立中国第一个计算机三
18、人研究小组年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究小组组长组长 闵大可闵大可电机系教授电机系教授1954年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所负责人负责人 钱三强钱三强1958年完成第一台电子计算机年完成第一台电子计算机1031959年完成大型电子计算机年完成大型电子计算机1041959年中国自行研究的年中国自行研究的107计算机问世计算机问世1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路）年中国开始研制第三代计算机（集成电路）1977年研制成功中国第一台微机年研制成功中国第一台微机DJS050计算机发展趋势计算机发展趋势计算机文化基础计算机文化
19、基础 http:/ 25 计算机世界中的日本计算机世界中的日本辉煌：辉煌：打败打败Intel的芯片巨人，迫使的芯片巨人，迫使Intel 于于1985年另辟年另辟战场（微处理器）战场（微处理器）笔记本电脑的领军人物笔记本电脑的领军人物失误：失误：第五代计算机（智能计算机）的开发者第五代计算机（智能计算机）的开发者高清晰度模拟电视高清晰度模拟电视计算机发展趋势计算机发展趋势计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 26 计算机世界中的印度计算机世界中的印度硅谷硅谷慧谷慧谷世界软件产业王国世界软件产业王国1985年，印度软件业产值为年，印度软件业产值为10001000万万万万美元美元1994年，印
20、度软件业产值为年，印度软件业产值为1010亿亿亿亿美元美元2000年，印度软件业产值为年，印度软件业产值为5050万万万万美元美元在软件出口规模和质量与总产值的比例上，在软件出口规模和质量与总产值的比例上，印度居世界第一。印度居世界第一。计算机发展趋势计算机发展趋势计算机文化基础计算机文化基础 http:/ 27 计算机文化与道德计算机文化与道德计算机是一种计算机是一种“可以传授人和知识的工具可以传授人和知识的工具”，也，也是一种是一种“无比有力的知识工具无比有力的知识工具”。真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。