第章認(rèn)識計算機(jī)ppt課件.ppt

任課教師簡介 碩士副教授手機(jī) Email qjncxj 進(jìn)度 學(xué)生計算機(jī)基礎(chǔ)調(diào)查 聊天 玩游戲文字編輯 PPT等上網(wǎng) 查找學(xué)習(xí)資料組裝過個人計算機(jī)寫過程序通過國家計算機(jī)一級考試通過信息處理技術(shù)員考試非常喜歡計算機(jī)專業(yè)為了將來好就業(yè) 給自己加壓 學(xué)生計算機(jī)基礎(chǔ)調(diào)查 既然選擇了 就做到最好 熱愛計算機(jī)專業(yè) 樹立目標(biāo) 合理規(guī)劃 不虛度大學(xué)時光 課程性質(zhì) 課程性質(zhì) 綜述性 導(dǎo)引型課程粗線條介紹 作用 旅游出發(fā)前瀏覽地圖 學(xué)習(xí)知識的四個層次 了解 理解 掌握 應(yīng)用 不要求弄懂技術(shù)細(xì)節(jié) 后續(xù)課程會學(xué)習(xí) 教學(xué)目標(biāo) 學(xué)完本課程 學(xué)生可以 知其然 但不知其所以然 學(xué)生應(yīng)該了解計算機(jī)學(xué)科的各個主題并充滿了興趣和好奇 同時又產(chǎn)生了太多的不理解和疑問 非?？释剿髌渲械目茖W(xué)道理 教材及教學(xué)網(wǎng)站 主教材胡明 王紅梅編著 計算機(jī)學(xué)科概論 第2版 國家級精品課配套教材 清華大學(xué)出版社 2011年 定價 25元 王隆娟著 大學(xué)計算機(jī)及信息處理技術(shù)基礎(chǔ)教程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)與測試 高等教育出版社 電子書 參考教材1 趙致琢編著 計算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論 科學(xué)出版社2 黃國興編著 計算機(jī)導(dǎo)論 清華大學(xué)出版社3 張欣譯 計算機(jī)科學(xué)概論 機(jī)械工業(yè)出版社課程網(wǎng)站校內(nèi)資源 課程內(nèi)容 關(guān)于計算機(jī)操作獨(dú)立開設(shè)實(shí)驗(yàn)課 授課方式與成績評定 平時成績 15 包括理論作業(yè) 課堂考勤 提問等 期中考試 10 隨堂測驗(yàn) 第12 13周進(jìn)行 實(shí)驗(yàn) 15 8個左右的實(shí)驗(yàn) 小組長檢查評價 期末考試 60 閉卷考試 澄清一個認(rèn)識 用戶與專業(yè)人員的區(qū)別 啟示 計算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)對于從事計算機(jī)系統(tǒng)的研究 發(fā)展 設(shè)計和制造的專業(yè)人員來說 不僅要懂得計算機(jī)系統(tǒng)的原理 還要懂得計算的原理 什么是計算機(jī)系統(tǒng) 什么是計算 計算機(jī)學(xué)科概論 這門課是學(xué)習(xí)的開端今后的課程將從不同的角度回答這兩個問題兩年后 同學(xué)們應(yīng)當(dāng)自己回答這兩個問題 計算機(jī)是什么 計算機(jī)全稱是通用電子數(shù)字計算機(jī) 在學(xué)術(shù)性較強(qiáng)的文獻(xiàn)中通常稱為計算機(jī) 在科普性讀物中通常稱為電腦 通用是指計算機(jī)可服務(wù)于多種用途 電子是指計算機(jī)是一種電子設(shè)備 數(shù)字是指在計算機(jī)內(nèi)部一切信息均用0和1的編碼來表示 第1部分認(rèn)識篇 第1章認(rèn)識計算機(jī) 本章討論的主要問題是 1 計算機(jī)是計算工具嗎 計算機(jī)出現(xiàn)之前人類用什么作為計算工具 2 計算機(jī)從誕生到現(xiàn)在經(jīng)歷了怎樣的發(fā)展變化 未來的計算機(jī)可能是什么樣的 3 我們大多數(shù)人接觸過微型計算機(jī) 常識告訴我們微型計算機(jī)只是計算機(jī)家族的一員 還有哪些種類的計算機(jī) 4 計算機(jī)內(nèi)部是什么樣的 計算機(jī)是如何進(jìn)行工作的 從文字處理到衛(wèi)星導(dǎo)航 計算機(jī)神通廣大的原因是什么 5 計算機(jī)系統(tǒng)是極其復(fù)雜的 如此復(fù)雜的系統(tǒng)是怎么設(shè)計出來的 如何認(rèn)識 學(xué)習(xí)計算機(jī)系統(tǒng) 第1章認(rèn)識計算機(jī) 人與其他動物的根本區(qū)別是 制造工具 使用工具 情景問題 無處不在的計算機(jī) 畫圖娛樂模擬世界上的事物制作影視特技幫助人進(jìn)行決策幫助人進(jìn)行設(shè)計幫助人制定計劃 科學(xué)計算處理文字制作圖案數(shù)據(jù)管理控制其他機(jī)器游戲發(fā)送消息識別語音 計算工具 信息處理機(jī) 中國古書中記載 上古結(jié)繩而治 拉丁文中 Calculus 的原意是用于計算的小石子 計算工具 手指 采用十進(jìn)制 繩子 石子的用途 延長手指的計算能力和存儲能力 遠(yuǎn)古時代 古巴比倫人采用60進(jìn)制 瑪雅人采用20進(jìn)制 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 1手動計算工具 手動式計算工具 算籌 第一個人造計算工具 我國古代勞動人民最先創(chuàng)造和使用了這種簡單的計算工具 南北朝時期 祖沖之用算籌作為計算工具將圓周率精確到3 1415926和3 1415927之間 春秋時期 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 1手動計算工具 手動式計算工具 個位用縱式 十位用橫式 百位用縱式 千位用橫式 以此類推 遇零則置空 示例 計算206 15 阿拉伯?dāng)?shù)字是由古印度人民發(fā)明的 12世紀(jì)由阿拉伯人傳入歐洲 人類為什么要發(fā)明計算工具 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 1手動計算工具 手動式計算工具 算盤 計算工具發(fā)展史上第一次重大改革 我國古代勞動人民創(chuàng)造的 在英語中 算盤有兩種拼法 abacus和Suan Pan 算盤由算籌演變而來 并且和算籌并存競爭了一個時期 終于在元代后期取代了算籌 元代后期 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 1手動計算工具 手動式計算工具 Napier算籌 英國人發(fā)明 用加法操作來實(shí)現(xiàn)乘法操作 1617年 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 1手動計算工具 手動式計算工具 示例 計算25 8 從Napier算籌可以得到什么啟示 將復(fù)雜運(yùn)算轉(zhuǎn)換為簡單運(yùn)算 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 1手動計算工具 手動式計算工具 數(shù)學(xué)原理 根據(jù)對數(shù)原理 在兩個圓盤的邊緣標(biāo)注對數(shù)刻度 然后讓它們相對轉(zhuǎn)動 基于對數(shù)原理用加減法來實(shí)現(xiàn)乘除運(yùn)算 18世紀(jì)末 瓦特在尺座上添置了一個滑標(biāo) 1621年 對數(shù)計算尺 英國人發(fā)明 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 1手動計算工具 手動式計算工具 手動式計算工具 小結(jié) 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 1手動計算工具 機(jī)械式計算工具 機(jī)械 利用力學(xué)原理組成的各種裝置 如杠桿 滑輪以及槍炮等 新華字典 滑輪 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 帕斯卡加法器 法國人發(fā)明 背景 鐘表技術(shù) 齒輪技術(shù) 帕斯卡加法器由齒輪組成 以發(fā)條為動力 通過轉(zhuǎn)動齒輪來實(shí)現(xiàn)加減運(yùn)算 用連桿實(shí)現(xiàn)進(jìn)位 1642年 啟示 可以用機(jī)械工具來模擬人的思維活動 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 機(jī)械式計算工具 萊布尼茨四則運(yùn)算器 德國人發(fā)明 工作原理同帕斯卡加法器 能進(jìn)行四則運(yùn)算 乘法運(yùn)算采用進(jìn)位 加 后來演化為二進(jìn)制 被現(xiàn)代計算機(jī)采用 1673年 機(jī)械的含義 需要手動上發(fā)條 然后就可以機(jī)械地實(shí)現(xiàn)計算 手動機(jī)械 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 機(jī)械式計算工具 1673年 手動上發(fā)條相當(dāng)于現(xiàn)代計算機(jī)的什么操作 輸入操作 如果找不到輸入信息的機(jī)械方法 那么就不是真正意義上的機(jī)械式計算工具 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 機(jī)械式計算工具 萊布尼茨四則運(yùn)算器 德國人發(fā)明 工作原理同帕斯卡加法器 能進(jìn)行四則運(yùn)算 乘法運(yùn)算采用進(jìn)位 加 后來演化為二進(jìn)制 被現(xiàn)代計算機(jī)采用 穿孔卡片 法國人發(fā)明 JosephJacquard 雅各 發(fā)明了可編程織布機(jī) 通過讀取穿孔卡片上的編碼信息來自動控制織布機(jī)的編織圖案 1804年 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 機(jī)械式計算工具 穿孔卡片 本質(zhì)上是一種輸入設(shè)備 20世紀(jì)70年代還在普遍使用 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 機(jī)械式計算工具 1822年 差分機(jī) 英國人 巴貝奇 發(fā)明 背景 英國工業(yè)革命 航海和天文計算 差分機(jī)原理 任何連續(xù)函數(shù)都可以用多項式嚴(yán)格地逼近 例如 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 機(jī)械式計算工具 1822年 差分機(jī) 英國人 巴貝奇 發(fā)明 背景 英國工業(yè)革命 航海和天文計算 采用寄存器 齒輪式裝置 來存儲數(shù)據(jù)使計算工具從手動機(jī)械躍入自動機(jī)械 難點(diǎn)和關(guān)鍵是什么 不僅輸入信息需要機(jī)械化 而且操作信息也要機(jī)械化 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 機(jī)械式計算工具 分析機(jī) 英國人 巴貝奇 發(fā)明 背景 瓦特發(fā)明了蒸氣機(jī) 以齒輪為元件 以蒸汽為動力 雖然沒有實(shí)現(xiàn) 但意義重大 采用了具有現(xiàn)代意義的裝置 1 存儲裝置 2 運(yùn)算裝置 3 控制裝置 4 輸入和輸出裝置 1832年 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 2機(jī)械式計算工具 機(jī)械式計算工具 機(jī)電 機(jī)械和電子設(shè)備的總稱 新華字典 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 3機(jī)電式計算機(jī) 機(jī)電式計算機(jī) 制表機(jī) 美國人發(fā)明 背景 機(jī)電技術(shù) 美國人口普查 參與了美國1890年的人口普查工作 第一臺可以自動進(jìn)行加減乘除運(yùn)算 累計存檔 制作報表的機(jī)電式計算工具 輸入 輸出 存儲均用穿孔卡片 人類歷史上第一次利用計算工具進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)的自動處理 1886年 機(jī)電式計算機(jī) 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 3機(jī)電式計算機(jī) Z 1計算機(jī) 德國人朱斯 zuse 發(fā)明 先后研制出Z 2 Z 3 Z 4 第一臺采用二進(jìn)制和繼電器的通用程序計算機(jī) 二進(jìn)制 浮點(diǎn)記數(shù)法 帶存儲地址的指令等思想已經(jīng)有人提出 但朱斯第一次將這些思想具體實(shí)現(xiàn) 1938年 啟示 站在巨人的肩膀上 怎么才能站上去呢 多讀書 讀好書 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 3機(jī)電式計算機(jī) 機(jī)電式計算機(jī) 1941年 朱斯向德國政府申請基金用來建造計算機(jī) 用于破譯敵人的密碼 德國政府沒有批準(zhǔn) 與此同時 英國政府秘密組建一個由科學(xué)家和工程師組成的絕密小組 1943年 圖靈等人研制成功Colossus 巨人計算機(jī) 使得英國軍方能夠竊取并破譯德國的軍事情報 1943年 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 3機(jī)電式計算機(jī) 機(jī)電式計算機(jī) MARK I 美國人發(fā)明 1944年研制成功 哈佛大學(xué)數(shù)學(xué)教授霍華德 艾肯在讀過巴貝奇和愛達(dá)的筆記后 被巴貝奇的遠(yuǎn)見卓識所震驚 提出用機(jī)電的方法 而不是純機(jī)械的方法來實(shí)現(xiàn)分析機(jī) 1936年 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 3機(jī)電式計算機(jī) 機(jī)電式計算機(jī) ABC計算機(jī) 美國人約翰 阿塔納索夫和他的研究生發(fā)明因經(jīng)費(fèi)限制 只研究一個包含30個未知數(shù)的線性代數(shù)議程組的樣機(jī) 第一次提出采用電子技術(shù)來提高計算機(jī)的運(yùn)算速度 1939年 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 4電子計算機(jī) 電子計算機(jī) 莫克利 埃克特 1943年 ENIAC 美國人發(fā)明 全稱 ElectronicNumericalIntegratorComputer 電子數(shù)字積分計算機(jī)背景 軍械部為計算彈道和射擊表啟動的計劃 賓夕法尼亞大學(xué) 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 4電子計算機(jī) 電子計算機(jī) 1946年 ENIAC 美國人發(fā)明 背景 軍械部為計算彈道和射擊表啟動的計劃 賓夕法尼亞大學(xué) 1946年宣告竣工 使用18000個電子管 占地167平方米 重達(dá)30噸 每秒5000次加法 300次乘法 第一臺真正運(yùn)轉(zhuǎn)的電子計算機(jī) 開啟了電子計算機(jī)的序幕 1 1計算機(jī)的史前史 1 1 4電子計算機(jī) 電子計算機(jī) 計算機(jī)的史前史 時間表 標(biāo)志 1946年ENIAC 電子元件 電子管 重大事件 1 1951年問世的UNIVAC準(zhǔn)確預(yù)測了1952年美國大選艾森豪威爾獲勝 開創(chuàng)了電子計算機(jī)專門用來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的先河 2 1952年IBM生產(chǎn)第一批商業(yè)化計算機(jī)IBM701 用戶 政府和銀行 所需環(huán)境 可控制溫度的機(jī)房 第一代計算機(jī) 1946 1958 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 1計算機(jī)發(fā)展簡史 UNIVAC UniversalAutomaticComputer通用自動計算機(jī) IBM701 信息產(chǎn)業(yè)的開始 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 1計算機(jī)發(fā)展簡史 標(biāo)志 1959年菲爾克公司研制成功晶體管計算機(jī) 電子元件 晶體管 1948年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明 典型的計算機(jī) IBM7094 CDC1640等 用戶 科學(xué)研究 商業(yè)和工程領(lǐng)域 第二代計算機(jī) 1959 1964 IBM InternationalBusinessMachines 國際商業(yè)機(jī)器公司CDC ControlDataCorporation 控制數(shù)據(jù)公司 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 1計算機(jī)發(fā)展簡史 標(biāo)志 IBM360系列計算機(jī) 特征 集成電路 集成電路 將大量的晶體管和電子線路集成在一塊硅片上 因此也成芯片 用戶 政府機(jī)構(gòu) 中小企業(yè)等 重大事件 小型計算機(jī) 1965年DEC公司推出PDP 8 第三代計算機(jī) 1965 1970 DEC DigitalEquipmentCorporation 數(shù)字設(shè)備公司 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 1計算機(jī)發(fā)展簡史 標(biāo)志 Intel公司研制的微處理器Intel4004 微處理器 將運(yùn)算器和控制器集成在一塊芯片上 稱為中央處理單元 CentralProcessingUnit CPU 特征 大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路 重大事件 微型計算機(jī) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 并行計算機(jī) 用戶 各行各業(yè) 男女老少 第四代計算機(jī) 1971 至今 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 1計算機(jī)發(fā)展簡史 重大事件1 微型計算機(jī) 70年代誕生第一臺 Apple公司 80年代初提出開放的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) IBMPC及兼容機(jī) 80年代中期DOS的出現(xiàn) Microsoft 硬件技術(shù)的飛速發(fā)展 IntelCPU 90年代中期Windows的廣泛使用 Microsoft 90年代末多媒體技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的推動 微機(jī)無所不在 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 1計算機(jī)發(fā)展簡史 重大事件2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 分時計算 信息和數(shù)據(jù)保存在中央主機(jī) 大型計算機(jī) 中 用戶通過終端訪問主機(jī)的信息和資源 桌面計算 由于計算機(jī)日趨普及 單個用戶可直接使用PC機(jī)的計算能力和存儲數(shù)據(jù) 程序的能力 網(wǎng)絡(luò)計算 通過因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)的環(huán)球鏈接 用戶無論在何時何地都可以進(jìn)行信息交換 普適計算 未來 人們對計算和通信能力的獲取隨手可得 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 1計算機(jī)發(fā)展簡史 重大事件3 并行計算機(jī) 20世界80年代末 出現(xiàn)了并行計算機(jī) 并行計算機(jī)含有多個處理器 相應(yīng)地 只有一個處理器的計算機(jī)稱為串行計算機(jī) 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 1計算機(jī)發(fā)展簡史 將來我們會覺得今天最好的計算機(jī)很原始 就像我們今天看60年前的ENIAC一樣 預(yù)測未來10 20年計算機(jī)的發(fā)展趨勢 最好的辦法就是觀察目前實(shí)驗(yàn)室里的研究成果 雖然我們無法確定預(yù)測未來的結(jié)果是否正確 但是有一點(diǎn)是確定的 那就是創(chuàng)造未來完全靠我們自己 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 2計算機(jī)的發(fā)展趨勢 超級計算機(jī) 超級計算機(jī)的研制是各國在高技術(shù)領(lǐng)域競爭的熱點(diǎn) 國際TOP500組織2011年20日公布全球超級計算機(jī)500強(qiáng) 日本超級計算機(jī) 京 以每秒8612萬億次的運(yùn)算速度奪得第一 中國的 天河一號 以每秒2566萬億次的運(yùn)算速度退居次席 應(yīng)用驅(qū)動 航天工程 基因工程 石油勘探等 微型計算機(jī) 計算機(jī)的微型化能更好地促進(jìn)計算機(jī)的廣泛應(yīng)用 微型計算機(jī)正逐步由辦公設(shè)備變?yōu)殡娮酉M(fèi)品 一個例子 手機(jī)會不會代替微型計算機(jī) 應(yīng)用驅(qū)動 價格 便攜 上網(wǎng)等 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 2計算機(jī)的發(fā)展趨勢 智能計算機(jī) 必然趨勢 手動 機(jī)械化 自動化 智能化 計算機(jī)哪些方面不如人類 模式識別 聯(lián)想 推理等 一個例子 計算機(jī)能具有感情嗎 能理解人類嗎 應(yīng)用驅(qū)動 人和計算機(jī)無障礙交流 例如寫程序 普適計算機(jī) 施樂PARC馬克 韋澤這樣解釋普適計算 最深刻的技術(shù)是那些已經(jīng)消失的技術(shù) 這些技術(shù)存在于我們的日常生活中 直到它們已經(jīng)不再出眾 計算機(jī)技術(shù)將融入到各種工具中并完成其功能 一個例子 不停電時你感覺到電是多么重要嗎 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 2計算機(jī)的發(fā)展趨勢 新型計算機(jī) 背景 集成電路的發(fā)展正在 已經(jīng) 接近理論極限 新型計算機(jī)可能會突破現(xiàn)有計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 生物計算機(jī) 光計算機(jī) 量子計算機(jī) 網(wǎng)格計算 物聯(lián)網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng)和萬維網(wǎng)之后是什么 互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)硬件的連通 萬維網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)頁的連通 而網(wǎng)格試圖實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的連通 將來所有的家用電器和設(shè)備都連接在網(wǎng)絡(luò)上 想象 生物計算機(jī)的原材料是生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子 并以此作為生物芯片 運(yùn)算速度要比當(dāng)今最新一代的計算機(jī)快10萬倍 能量消耗僅相當(dāng)于普通計算機(jī)的十億分之一 存儲信息的空間僅占百億億分之一 1 2計算機(jī)的歷史和未來 1 2 2計算機(jī)的發(fā)展趨勢 第一代計算機(jī) 1946年1958年1964年1970年 ENIAC IBM7094 IBM360 Intel4004 第二代計算機(jī) 第三代計算機(jī) 第四代計算機(jī) 超級計算機(jī)微型計算機(jī)智能計算機(jī)普適計算機(jī)新型計算機(jī) 由于計算機(jī)仍然在使用電路板 仍然在使用微處理器 仍然沒有突破馮 諾依曼體系結(jié)構(gòu) 所以 我們還不能為這一代計算機(jī)畫上休止符 計算機(jī)的歷史和未來 時間表 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 1 輸入設(shè)備 用于將程序 指令的集合 告訴計算機(jī)做什么以及怎么做的工作步驟 和數(shù)據(jù)從外界輸入計算機(jī) 存儲器 供計算機(jī)處理 主要任務(wù)是數(shù)字化 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 2 存儲器 是計算機(jī)的記憶裝置 用于存放程序和數(shù)據(jù) 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 3 運(yùn)算器 是計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的部件 完成加 減 乘 除等基本算術(shù)運(yùn)算和與 或 非等基本邏輯運(yùn)算 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 4 控制器 用于控制計算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作 控制器從存儲器中取出指令 告訴計算機(jī)做什么以及怎么做 并根據(jù)指令向有關(guān)部件發(fā)出控制命令 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 5 輸出設(shè)備 用于將計算機(jī)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成外界能夠識別的文字 電壓等信息并輸出 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 輸入 接收由輸入設(shè)備 如鍵盤 鼠標(biāo)等 提供的數(shù)據(jù) 處理 對數(shù)值 邏輯字符等各種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作 按指定的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換和加工 輸出 將處理所產(chǎn)生的結(jié)果等送到相關(guān)輸出設(shè)備 如顯示器 打印機(jī) 繪圖儀等 存儲 可以存儲程序和數(shù)據(jù) 計算機(jī) 是能夠按照事先存儲的程序 自動 高速地對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入 處理 輸出和存儲的系統(tǒng) 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 計算機(jī) 是能夠按照事先存儲的程序 自動 高速地對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入 處理 輸出和存儲的系統(tǒng) 計算機(jī) 數(shù)據(jù)處理機(jī) 數(shù)據(jù) 結(jié)果 整數(shù) 實(shí)數(shù) 文字 聲音 圖形 圖像等 甚至包括電壓 表情等 整數(shù) 實(shí)數(shù) 文字 聲音 圖形 圖像等 甚至包括各種控制動作 1 3什么是計算機(jī) 1 3 1馮 諾伊曼體系結(jié)構(gòu) 馮 諾依曼體系結(jié)構(gòu)的主要特征 存儲程序 存儲程序 事先編制好程序并將程序 指令的集合 和數(shù)據(jù)存入計算機(jī)的存儲器中 計算機(jī)在運(yùn)行時就能自動 連續(xù)地從存儲器中逐條取出指令并執(zhí)行 因此 計算機(jī)的工作過程就是運(yùn)行程序的過程 也就是執(zhí)行指令的過程 指令 指示計算機(jī)執(zhí)行特定操作 告訴計算機(jī)做什么以及如何做 的命令 一條指令是計算機(jī)硬件可以執(zhí)行的一步操作 1 3什么是計算機(jī) 1 3 2計算機(jī)的工作原理 1 取指令 讀取 控制器從存儲器中取出一條指令 2 分析指令 譯碼 控制器分析所取指令的操作碼 確定執(zhí)行什么操作 3 執(zhí)行指令 執(zhí)行 控制器根據(jù)所取指令的含義 發(fā)出相應(yīng)的操作命令 控制運(yùn)算器進(jìn)行指定的運(yùn)算 讀取 譯碼 執(zhí)行 指令執(zhí)行周期 稱為機(jī)器周期 1 3什么是計算機(jī) 1 3 2計算機(jī)的工作原理 第1章認(rèn)識計算機(jī) 1 3什么是計算機(jī) 1 3 3計算機(jī)的分類和特點(diǎn) 巨型計算機(jī)大型計算機(jī)小型計算機(jī)服務(wù)器工作站微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)便攜式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī)大型計算機(jī)小型計算機(jī)服務(wù)器工作站微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)便攜式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī)大型計算機(jī)小型計算機(jī)服務(wù)器工作站微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)便攜式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī)大型計算機(jī)小型計算機(jī)服務(wù)器工作站微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)便攜式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 專用服務(wù)器 專用工作站 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī)大型計算機(jī)小型計算機(jī)服務(wù)器工作站微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)便攜式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī)大型計算機(jī)小型計算機(jī)服務(wù)器工作站微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)便攜式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 瘦客戶機(jī) 網(wǎng)絡(luò)終端 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī)大型計算機(jī)小型計算機(jī)服務(wù)器工作站微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)便攜式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 便攜的概念 便于攜帶 可快速外連 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 巨型計算機(jī)大型計算機(jī)小型計算機(jī)服務(wù)器工作站微型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)便攜式計算機(jī)嵌入式計算機(jī) 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 專用計算機(jī) 用途較為單一 專用性能較高 一般成本也較高 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的分類 運(yùn)算速度快運(yùn)算精度高存儲容量大計算自動化連接與網(wǎng)絡(luò)化 在很多場合 運(yùn)算速度起決定作用 例如 計算機(jī)導(dǎo)航 要求 運(yùn)算速度比飛機(jī)飛的還快 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的特點(diǎn) 歷史上有個著名的數(shù)學(xué)家契依列 曾經(jīng)為了更精確地計算圓周率 整整花了15年時間才算出707位 計算機(jī)在幾個小時就可計算到10萬位 運(yùn)算速度快運(yùn)算精度高存儲容量大計算自動化連接與網(wǎng)絡(luò)化 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的特點(diǎn) 運(yùn)算速度快運(yùn)算精度高存儲容量大計算自動化連接與網(wǎng)絡(luò)化 可以將一座大型圖書館的幾百萬冊圖書信息存入計算機(jī) 并采用計算機(jī)自動檢索系統(tǒng) 隨時隨地向讀者提供服務(wù) 其存儲容量之大就可想而知了 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的特點(diǎn) 運(yùn)算速度快運(yùn)算精度高存儲容量大計算自動化連接與網(wǎng)絡(luò)化 第1章認(rèn)識計算機(jī) 計算機(jī)的特點(diǎn) 第1章認(rèn)識計算機(jī) 1 4什么是計算機(jī)系統(tǒng)1 4 1系統(tǒng)科學(xué)與分層方法 1 4 1系統(tǒng)科學(xué)與分層方法 系統(tǒng)科學(xué) 系統(tǒng)科學(xué)方法是指用系統(tǒng)的觀點(diǎn)來認(rèn)識和處理問題的各種方法的總稱 起源于數(shù)學(xué) 物理學(xué)和天文學(xué)的研究 誕生于20世紀(jì)40年代 系統(tǒng)是由相互聯(lián)系 相互作用的若干元素構(gòu)成的 具有特定功能的統(tǒng)一整體 通常將系統(tǒng)劃分為一系列較小的系統(tǒng) 稱為子系統(tǒng) 劃分子系統(tǒng)的目的是為了更好地理解和實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng) 因此要充分考慮到各子系統(tǒng)的功能要求 準(zhǔn)確地對各子系統(tǒng)進(jìn)行描述并實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化設(shè)計 圖1 27劃分子系統(tǒng)的基本原則 1 4 1系統(tǒng)科學(xué)與分層方法 分層方法 分層方法是劃分系統(tǒng)的一個重要方法 分層方法 將系統(tǒng)表示為各級子系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)形式 在每個層次上定義相對獨(dú)立的概念和方法 并給出相鄰層之間的關(guān)系 接口或協(xié)議 1 4 2計算機(jī)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) 計算機(jī)系統(tǒng)由計算機(jī)硬件和計算機(jī)軟件構(gòu)成 計算機(jī)硬件 構(gòu)成計算機(jī)系統(tǒng)的所有物理器件 集成電路 電路板以及其他電子元件等 部件和設(shè)備 控制器 運(yùn)算器 存儲器 輸入 輸出設(shè)備等 的集合 計算機(jī)軟件 用程序設(shè)計語言編寫的程序 以及運(yùn)行程序所需的文檔 數(shù)據(jù)的集合 計算機(jī)誕生之日起 人們探索的重點(diǎn)不僅在于建造運(yùn)算速度更快 處理能力更強(qiáng)的計算機(jī) 而且在于開發(fā)能讓人們更有效地使用這種計算設(shè)備的各種軟件 1 4 2計算機(jī)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) 重點(diǎn) 讓計算機(jī)能夠良好地運(yùn)轉(zhuǎn)起來 重點(diǎn) 解決真實(shí)世界的問題 第1章認(rèn)識計算機(jī) 1 4 2計算機(jī)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) 物理層反映了在計算機(jī)上表示信息的方式 換言之 如何表示數(shù)值 字符 文字 聲音 圖形和圖像等信息 如何使門和電路控制電流實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)字世界 信息 數(shù)據(jù) 指令 的編碼 電子元件 門 邏輯電路 集成電路 機(jī)器層反映了構(gòu)成計算機(jī)硬件的主要部件 部件的主要性能以及這些部件之間的連接方式 二進(jìn)制數(shù)字世界 信息 數(shù)據(jù) 指令 的編碼 電子元件 門 邏輯電路 集成電路 計算機(jī)部件 存儲器 CPU 輸入 輸出設(shè)備 第1章認(rèn)識計算機(jī) 1 4 2計算機(jī)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)軟件用于擴(kuò)展計算機(jī)的硬件功能 維護(hù)整個計算機(jī)系統(tǒng) 為應(yīng)用開發(fā)人員提供平臺支持 計算機(jī)硬件 硬件 軟件 工具軟