第1章 計(jì)算機(jī)概述

1、教師：趙靜從基礎(chǔ)學(xué)起從基礎(chǔ)學(xué)起課程簡(jiǎn)介課程簡(jiǎn)介 總學(xué)時(shí)總學(xué)時(shí)：48。理論理論：32；實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：16。 課程簡(jiǎn)介：課程簡(jiǎn)介： 計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)的入門(mén)課程，是學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)知識(shí)的入門(mén)課程，是計(jì)算機(jī)類(lèi)完整知識(shí)體系的緒論，主要內(nèi)容涉及計(jì)算是計(jì)算機(jī)類(lèi)完整知識(shí)體系的緒論，主要內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史、計(jì)算機(jī)的硬件、軟件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史、計(jì)算機(jī)的硬件、軟件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，構(gòu)建計(jì)算成、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，構(gòu)建計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，為大學(xué)四年的知識(shí)學(xué)習(xí)、機(jī)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，為大學(xué)四年的知識(shí)學(xué)習(xí)、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)和

2、日后的科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)和日后的科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、經(jīng)營(yíng)管理等工作奠基良好的知識(shí)和思維基礎(chǔ)。經(jīng)營(yíng)管理等工作奠基良好的知識(shí)和思維基礎(chǔ)。 課程考核課程考核：期末閉卷考試期末閉卷考試 綜合成績(jī)=平時(shí)成績(jī)*40%+末考成績(jī)*60% 第第1 1章章 計(jì)算機(jī)概述計(jì)算機(jī)概述 第第2 2章章 計(jì)算機(jī)組成原理計(jì)算機(jī)組成原理 第第3 3章章 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和方法程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和方法 第第4 4章章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其應(yīng)用 第第5 5章章 操作系統(tǒng)原理操作系統(tǒng)原理 第第6 6章章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 第第7 7章章 軟件工程概述軟件工程概述 第第8 8章章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與

3、算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 第第9 9章章 離散數(shù)學(xué)離散數(shù)學(xué) 第第1010章章 計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的職業(yè)與道德計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的職業(yè)與道德 1.1 1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展 1.2 1.2 電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 1.3 1.3 電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 1.5 1.5 微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史 1.4 1.4 電子計(jì)算機(jī)的分類(lèi)電子計(jì)算機(jī)的分類(lèi) 1.6 1.6 新型計(jì)算機(jī)新型計(jì)算機(jī)1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展（起源）計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展（起源） 算算 盤(pán)盤(pán) 中國(guó)唐代中國(guó)唐代 第一種手動(dòng)式計(jì)數(shù)器第一種手動(dòng)式計(jì)數(shù)器計(jì)算尺計(jì)算尺 1622年，英國(guó)年，英國(guó) 奧特瑞德奧特瑞德

4、 （對(duì)數(shù)表）（對(duì)數(shù)表） 手動(dòng)式、減、乘、除、指數(shù)和三角函數(shù)運(yùn)算手動(dòng)式、減、乘、除、指數(shù)和三角函數(shù)運(yùn)算加法器加法器 1642年，法國(guó)年，法國(guó) 帕斯卡帕斯卡 機(jī)械式，只能做加法機(jī)械式，只能做加法 計(jì)算器計(jì)算器 1673年，德國(guó)年，德國(guó) 萊布尼茨萊布尼茨 機(jī)械式，加、減、乘、除和開(kāi)方機(jī)械式，加、減、乘、除和開(kāi)方 差分機(jī)差分機(jī) 1812年，英國(guó)年，英國(guó)Charles Babbage 分析機(jī)分析機(jī) 1834年，英國(guó)年，英國(guó)Charles Babbage ENIAC 1946年，美國(guó)。世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)年，美國(guó)。世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)1812年差分機(jī)年差分機(jī)1834年分析機(jī)年分析機(jī) 第一臺(tái)電子

5、計(jì)算機(jī)（第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（ENIACENIAC）5000次加法次加法/秒秒體重體重30噸噸占地占地170M218,800只電子管只電子管6000個(gè)繼電器個(gè)繼電器耗電耗電140KW計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)發(fā)展史計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人 英國(guó)科學(xué)家英國(guó)科學(xué)家 阿蘭阿蘭. .圖靈圖靈電子計(jì)算機(jī)之父電子計(jì)算機(jī)之父 美籍匈牙利數(shù)學(xué)家美籍匈牙利數(shù)學(xué)家 馮馮. .諾依曼諾依曼 阿蘭.圖靈和馮.諾依曼美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(ACM)1966(ACM)1966年設(shè)立圖靈獎(jiǎng)年設(shè)立圖靈獎(jiǎng)主要主要貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)： 建立圖靈機(jī)模型，奠定了可計(jì)算理論建立圖靈機(jī)模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)的基礎(chǔ) 提出圖靈測(cè)試，闡述了機(jī)

6、器智能的概提出圖靈測(cè)試，闡述了機(jī)器智能的概念，奠定了念，奠定了人工智能人工智能的理論基礎(chǔ)。的理論基礎(chǔ)。主要貢獻(xiàn)：主要貢獻(xiàn)： 與同事研制人類(lèi)與同事研制人類(lèi)第二臺(tái)第二臺(tái)電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)EDVAC 采用了采用了“存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)程序”概念概念 （馮（馮諾依曼計(jì)算機(jī)）諾依曼計(jì)算機(jī)）奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和工作原理奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和工作原理數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)學(xué)家、物理學(xué)家、化學(xué)家數(shù)學(xué)家、計(jì)算機(jī)學(xué)家、物理學(xué)家、化學(xué)家 1903年年12月月28日生于匈牙利日生于匈牙利 。1914年夏天，約翰進(jìn)入了大學(xué)預(yù)科班學(xué)習(xí)。年夏天，約翰進(jìn)入了大學(xué)預(yù)科班學(xué)習(xí)。 馮馮諾依曼進(jìn)入柏林大學(xué)諾依曼進(jìn)入柏林大學(xué)(1921年年

7、)，1923年又進(jìn)入瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)年又進(jìn)入瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)。學(xué)習(xí)化學(xué)。1926年年在蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)獲得化學(xué)方面的大學(xué)畢業(yè)學(xué)位，通過(guò)在每學(xué)在蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)獲得化學(xué)方面的大學(xué)畢業(yè)學(xué)位，通過(guò)在每學(xué)期期末回到布達(dá)佩斯大學(xué)通過(guò)課程考試，他也獲得了布達(dá)佩斯大學(xué)數(shù)學(xué)博期期末回到布達(dá)佩斯大學(xué)通過(guò)課程考試，他也獲得了布達(dá)佩斯大學(xué)數(shù)學(xué)博士學(xué)位。士學(xué)位。 1933年擔(dān)任普林斯頓高級(jí)研究院教授。當(dāng)時(shí)高級(jí)研究院聘有六名教授，其年擔(dān)任普林斯頓高級(jí)研究院教授。當(dāng)時(shí)高級(jí)研究院聘有六名教授，其中就包括愛(ài)因斯坦，而年僅中就包括愛(ài)因斯坦，而年僅30歲的馮歲的馮諾依曼是他們當(dāng)中最年輕的一位。諾依曼是他們

8、當(dāng)中最年輕的一位。 從孩提時(shí)代起，馮諾依曼就有過(guò)目不忘的天賦，六歲時(shí)他就能用希臘語(yǔ)同從孩提時(shí)代起，馮諾依曼就有過(guò)目不忘的天賦，六歲時(shí)他就能用希臘語(yǔ)同父親互相開(kāi)玩笑。六歲時(shí)他能心算做八位數(shù)除法，八歲時(shí)掌握微積分，在父親互相開(kāi)玩笑。六歲時(shí)他能心算做八位數(shù)除法，八歲時(shí)掌握微積分，在十歲時(shí)他花費(fèi)了數(shù)月讀完了一部四十八卷的世界史，并可以對(duì)當(dāng)前發(fā)生的十歲時(shí)他花費(fèi)了數(shù)月讀完了一部四十八卷的世界史，并可以對(duì)當(dāng)前發(fā)生的時(shí)間和歷史上某個(gè)時(shí)間做出對(duì)比，并討論兩者的軍事理論和政治策略，十時(shí)間和歷史上某個(gè)時(shí)間做出對(duì)比，并討論兩者的軍事理論和政治策略，十二歲就讀懂領(lǐng)會(huì)了波萊爾的大作二歲就讀懂領(lǐng)會(huì)了波萊爾的大作函數(shù)論函數(shù)論

9、的要義。的要義。 馮馮.諾依曼諾依曼年代年代名稱(chēng)名稱(chēng)邏輯邏輯元件元件程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言語(yǔ)言重要特征重要特征第一代第一代19461957電子管電子管計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)電子管電子管 機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言 速度低，體積大，價(jià)格昂貴，可靠速度低，體積大，價(jià)格昂貴，可靠性差，用于科學(xué)計(jì)算。速度達(dá)幾千性差，用于科學(xué)計(jì)算。速度達(dá)幾千次到幾萬(wàn)次次到幾萬(wàn)次第二代第二代19581964晶體管晶體管計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī) 晶體管晶體管 高級(jí)程序高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)語(yǔ)言 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)體積縮小，可靠性提高。從科學(xué)計(jì)體積縮小，可靠性提高。從科學(xué)計(jì)算到數(shù)據(jù)處理。每秒幾萬(wàn)次到幾十算到數(shù)據(jù)處理。每秒幾萬(wàn)次到幾十萬(wàn)次萬(wàn)次第三

10、代第三代19641970集成電集成電路計(jì)算路計(jì)算機(jī)機(jī) 中小規(guī)模中小規(guī)模集成電路集成電路 高級(jí)程序高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)語(yǔ)言操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)體積小，可靠性大大提高，速度達(dá)體積小，可靠性大大提高，速度達(dá)幾百萬(wàn)次，軟件技術(shù)和外設(shè)發(fā)展迅幾百萬(wàn)次，軟件技術(shù)和外設(shè)發(fā)展迅速應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。速應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。第四代第四代 1971現(xiàn)在現(xiàn)在 大規(guī)模大規(guī)模集成電集成電路計(jì)算路計(jì)算機(jī)機(jī) 大規(guī)?；虼笠?guī)模或超大規(guī)模超大規(guī)模集成電路集成電路 面向?qū)ο蟮母呙嫦驅(qū)ο蟮母呒?jí)語(yǔ)言級(jí)語(yǔ)言操作系統(tǒng)、網(wǎng)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)絡(luò)管理系統(tǒng)速度提高至幾百萬(wàn)次至幾千萬(wàn)次速度提高至幾百萬(wàn)次至幾千萬(wàn)次 出現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)出現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)、單片

11、機(jī)第五代第五代第五代智能化計(jì)算機(jī)正在研制之中，使計(jì)算機(jī)具有人工智能，可像人一樣第五代智能化計(jì)算機(jī)正在研制之中，使計(jì)算機(jī)具有人工智能，可像人一樣能看、能聽(tīng)、能說(shuō)、能思考，具有學(xué)習(xí)功能，能自動(dòng)進(jìn)行邏輯判斷等能看、能聽(tīng)、能說(shuō)、能思考，具有學(xué)習(xí)功能，能自動(dòng)進(jìn)行邏輯判斷等1.1.2 1.1.2 計(jì)算機(jī)的發(fā)展計(jì)算機(jī)的發(fā)展年代年代名稱(chēng)名稱(chēng)邏輯邏輯元件元件第一代第一代19581964電子管計(jì)算機(jī)電子管計(jì)算機(jī)電子管電子管 第二代第二代19651972晶體管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī) 晶體管晶體管 第三代第三代197320世紀(jì)世紀(jì)80年代初年代初集成電路計(jì)算機(jī)集成電路計(jì)算機(jī) 中小規(guī)模中小規(guī)模集成電路集成電路 第四代第四代

12、 20世紀(jì)世紀(jì)80年代中期年代中期現(xiàn)在現(xiàn)在 大規(guī)模集成電路計(jì)大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)算機(jī) 大規(guī)模或超大規(guī)模集大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路成電路 1.1.3 1.1.3 中國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展中國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.1.4 1.1.4 著名的計(jì)算機(jī)公司著名的計(jì)算機(jī)公司 Oracle公司公司 Microsoft公司公司 Apple公司公司 IBM公司公司 Intel公司公司 HP公司公司 AMD公司公司 Cisco公司公司 華為公司華為公司 Adobe公司公司1.2 1.2 電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) 1.2.1 運(yùn)算速度快運(yùn)算速度快 1.2.2 計(jì)算精度高計(jì)算精度高 1.2.3 存儲(chǔ)功能強(qiáng)存儲(chǔ)功能強(qiáng) 1.2

13、.4 具有邏輯判斷力具有邏輯判斷力 1.2.5 具有自動(dòng)運(yùn)行能力具有自動(dòng)運(yùn)行能力1.3 1.3 電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 過(guò)程控制過(guò)程控制 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 人工智能人工智能 CAD 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAM 計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造 CAI 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) CBE 計(jì)算機(jī)輔助教育計(jì)算機(jī)輔助教育AI（artificial intelligence），一般是指模擬人），一般是指模擬人腦進(jìn)行演繹推理和采取決策的思維過(guò)程。腦進(jìn)行演繹推理和采取決策的思維過(guò)程。1.4 1.4 電子計(jì)算機(jī)的分類(lèi)電子計(jì)算機(jī)的分類(lèi) 1.4.

14、1 1.4.1 傳統(tǒng)的分類(lèi)傳統(tǒng)的分類(lèi) 1.4.2 1.4.2 現(xiàn)實(shí)的分類(lèi)現(xiàn)實(shí)的分類(lèi) 現(xiàn)在計(jì)算機(jī)分為服務(wù)器、工作站、臺(tái)式機(jī)、現(xiàn)在計(jì)算機(jī)分為服務(wù)器、工作站、臺(tái)式機(jī)、便攜機(jī)、手持設(shè)備五大類(lèi)。便攜機(jī)、手持設(shè)備五大類(lèi)。巨型機(jī)大型機(jī)微型機(jī)(臺(tái)式機(jī))便攜機(jī)(筆記本電腦) 掌上電腦ApploDN-100工作站1.51.5微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史 微型計(jì)算機(jī)屬于第微型計(jì)算機(jī)屬于第4代計(jì)算機(jī)，是大規(guī)模集成電路代計(jì)算機(jī)，是大規(guī)模集成電路技術(shù)的產(chǎn)物。技術(shù)的產(chǎn)物。 微處理器的發(fā)展主要表現(xiàn)為字長(zhǎng)的增加和速度的微處理器的發(fā)展主要表現(xiàn)為字長(zhǎng)的增加和速度的提高。微型計(jì)算機(jī)的性能主要取決于它的核心器提高。微型計(jì)算機(jī)的性能主要取決于它的核心器件件微處理器（微處理器（CPU）的性能。）的性能。 按微處理器的集成度將微型計(jì)算機(jī)劃分為按微處理器的集成度將微型計(jì)算機(jī)劃分為5代產(chǎn)品：代產(chǎn)品： 字長(zhǎng)為字長(zhǎng)為4位、位、8位、位、16位、位、32位和位和64位。位。1.6 1.6 新型計(jì)算機(jī)新型計(jì)算機(jī) 1 1仿生的生物計(jì)算機(jī)仿生的生物計(jì)算機(jī) 主要原