電子信息科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論 教學(xué)課件作者 吳莉莉 第3章 計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ).

1、電子信息科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論第第3章章 計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)主要內(nèi)容主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)科學(xué)概述計(jì)算機(jī)科學(xué)概述3.1計(jì)算機(jī)中信息的表示計(jì)算機(jī)中信息的表示3.2計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)3.3計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3.5計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)3.43.1 計(jì)算機(jī)科學(xué)概述計(jì)算機(jī)科學(xué)概述發(fā)展歷史發(fā)展歷史研究領(lǐng)域研究領(lǐng)域計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)？組成組成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)功能功能分類(lèi)分類(lèi)特點(diǎn)特點(diǎn)初步認(rèn)識(shí)功能功能1、計(jì)算、計(jì)算 2、模擬、思維、自適應(yīng)反饋處理等、模擬、思維、自適應(yīng)反饋處理等對(duì)各種數(shù)字化信息進(jìn)行高速對(duì)各種數(shù)字化信息進(jìn)行高速運(yùn)算運(yùn)算和和處理處理 數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)處理 、

2、自動(dòng)控制、自動(dòng)控制 、輔助工程、輔助工程 、輔助教學(xué)、人工智能輔助教學(xué)、人工智能 、計(jì)算機(jī)通信、計(jì)算機(jī)通信 、娛樂(lè)活動(dòng)、娛樂(lè)活動(dòng) 用用 途途通用機(jī)通用機(jī) 專(zhuān)用機(jī)專(zhuān)用機(jī)組成組成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分類(lèi)分類(lèi)特點(diǎn)特點(diǎn)巨型機(jī)：巨型機(jī)：國(guó)防、科學(xué)計(jì)算國(guó)防、科學(xué)計(jì)算 大大/ /中：中：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 小型：小型：工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集微型：微型：商業(yè)、服務(wù)業(yè)、辦公商業(yè)、服務(wù)業(yè)、辦公 自動(dòng)化、信息處理自動(dòng)化、信息處理 單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)：控制控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、性能、價(jià)格、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、性能、價(jià)格、依次遞減依次遞減軟件軟件硬件硬件軟件：軟件：程序和有關(guān)文檔的總稱(chēng)程序和有關(guān)

3、文檔的總稱(chēng)巨型機(jī)巨型機(jī)微機(jī)微機(jī)處理速度快處理速度快計(jì)算精度高計(jì)算精度高記憶能力強(qiáng)記憶能力強(qiáng)可靠的邏輯判斷能力可靠的邏輯判斷能力可靠性高，通用性強(qiáng)可靠性高，通用性強(qiáng)算籌算籌祖沖之（祖沖之（429-500）算盤(pán)算盤(pán)計(jì)算尺計(jì)算尺 1642年，法國(guó)科學(xué)家帕斯卡(Pascal)發(fā)明了世界上第一臺(tái)機(jī)械式計(jì)算機(jī)齒輪式十進(jìn)制加減法器。1678年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲( Leibniz )十進(jìn)制乘法機(jī)。19世紀(jì)30年代，英國(guó)科學(xué)家巴貝奇(Babbage)設(shè)計(jì)和制造了差分機(jī)和分析機(jī)。帕斯卡加法器帕斯卡加法器萊布尼茨的乘法萊布尼茨的乘法器器1847年英國(guó)數(shù)學(xué)家布爾(Boole)創(chuàng)立了布爾代數(shù)，奠定了計(jì)算機(jī)進(jìn)行邏輯運(yùn)算

4、的基礎(chǔ)。 巴貝奇和他的差分機(jī)及分析機(jī)巴貝奇和他的差分機(jī)及分析機(jī)穿孔卡完成了第一次大規(guī)模數(shù)據(jù)處理穿孔卡完成了第一次大規(guī)模數(shù)據(jù)處理霍列瑞斯和第一臺(tái)制表機(jī)霍列瑞斯和第一臺(tái)制表機(jī)邏輯代數(shù)奠基人邏輯代數(shù)奠基人布爾布爾布爾代數(shù)和集電器開(kāi)關(guān)的連接布爾代數(shù)和集電器開(kāi)關(guān)的連接申農(nóng)申農(nóng)第一臺(tái)電磁式的計(jì)算機(jī)第一臺(tái)電磁式的計(jì)算機(jī)斯蒂比茲斯蒂比茲（G. Stibitz）朱斯（朱斯（K.Zuse）1936年英國(guó)科學(xué)家年英國(guó)科學(xué)家圖靈圖靈(Turing)發(fā)表了題為發(fā)表了題為論可論可計(jì)算數(shù)及其在判斷問(wèn)題中的應(yīng)用計(jì)算數(shù)及其在判斷問(wèn)題中的應(yīng)用的著名論文，的著名論文，奠定了計(jì)算機(jī)的理論和模型基礎(chǔ)。奠定了計(jì)算機(jī)的理論和模型基礎(chǔ)。最后

5、一臺(tái)最后一臺(tái)“史前史前”計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)MARK I艾肯等人制造的這一批機(jī)電計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)發(fā)展史上短暫的一頁(yè)。有人認(rèn)為這批計(jì)算機(jī)在它們開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，差不多就已經(jīng)過(guò)時(shí)了。這些機(jī)器的典型部件是普通電話繼電器。繼電器的開(kāi)關(guān)速度大約是百分之一秒，這使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度受到了極大的限制。從另一方面來(lái)看，由于在本世紀(jì)30年代已經(jīng)具備了制造電子計(jì)算機(jī)的技術(shù)能力，繼電器式計(jì)算機(jī)從一開(kāi)始就注定要被電子計(jì)算機(jī)所取代。第一代電子計(jì)算機(jī)第一代電子計(jì)算機(jī) 19461957年年，電子管計(jì)算機(jī)，軟，電子管計(jì)算機(jī)，軟件使用機(jī)器語(yǔ)言。其特點(diǎn)為體積龐件使用機(jī)器語(yǔ)言。其特點(diǎn)為體積龐大，速度低，可靠性差，造價(jià)高；大，速度低，可靠性差，造價(jià)高

6、； 應(yīng)用：科學(xué)計(jì)算；應(yīng)用：科學(xué)計(jì)算； 代表機(jī)型：代表機(jī)型：ENIAC、EDVAC、IBM650。21EDVAC, 1950與與UNIVAC, 1951 EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer ) 是第一臺(tái)存儲(chǔ)程是第一臺(tái)存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)，基于序的計(jì)算機(jī)，基于馮馮諾依曼諾依曼思思想，誕生于想，誕生于 1950年。年。lUNIVAC (Universal Automatic Computer ), 第一臺(tái)商第一臺(tái)商業(yè)計(jì)算機(jī)，業(yè)計(jì)算機(jī)，1951年由年由 莫奇利與?？颂卦O(shè)計(jì)制莫奇利與?？颂卦O(shè)計(jì)制造。造。22馮馮諾依曼與諾依曼與IAS,

7、 1952 馮馮諾依曼的諾依曼的 IAS 計(jì)算機(jī)誕生于計(jì)算機(jī)誕生于 1952。第二代晶體管計(jì)算機(jī)第二代晶體管計(jì)算機(jī) 19581964年年，晶體管計(jì)算機(jī)，它比第一代的，晶體管計(jì)算機(jī)，它比第一代的電子管計(jì)算機(jī)耗電省、壽命長(zhǎng)、可靠性高、體電子管計(jì)算機(jī)耗電省、壽命長(zhǎng)、可靠性高、體積小。在軟件方面，高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言出現(xiàn)，積小。在軟件方面，高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言出現(xiàn)，如如FORTRAN、ALGOL、COBOL ，操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)雛形開(kāi)始形成；雛形開(kāi)始形成； 應(yīng)用：主要是數(shù)據(jù)處理；應(yīng)用：主要是數(shù)據(jù)處理； 代表機(jī)型：代表機(jī)型：IBM7094、CDC6600。第三代第三代 集成電路計(jì)算機(jī)集成電路計(jì)算機(jī) 1965197

8、1年年，集成電路計(jì)算機(jī)，軟件逐步形，集成電路計(jì)算機(jī)，軟件逐步形成了操作系統(tǒng)，編譯系統(tǒng)和應(yīng)用程序三個(gè)獨(dú)立成了操作系統(tǒng)，編譯系統(tǒng)和應(yīng)用程序三個(gè)獨(dú)立的分支體系；的分支體系； 應(yīng)用：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制；應(yīng)用：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制； 代表機(jī)型代表機(jī)型：IBM360、370、PDP-11等等。第四代大規(guī)模計(jì)算機(jī)第四代大規(guī)模計(jì)算機(jī) 1972年至今年至今，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，軟件有分布式系統(tǒng)、軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)機(jī)，軟件有分布式系統(tǒng)、軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化、專(zhuān)家系統(tǒng)家系統(tǒng)、Java語(yǔ)言等。體積小、速度快、存儲(chǔ)語(yǔ)言等。體積小、速度快、存儲(chǔ)容量大以及應(yīng)用廣泛是第四

9、代電子計(jì)算機(jī)的特容量大以及應(yīng)用廣泛是第四代電子計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)。點(diǎn)。 應(yīng)用：各個(gè)領(lǐng)域；應(yīng)用：各個(gè)領(lǐng)域； 代表機(jī)型代表機(jī)型：IBM4300、3080，9000系列系列； 在該階段，出現(xiàn)了在該階段，出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)。研究領(lǐng)域研究領(lǐng)域(1)(1)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究的研究(2)(2)程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)科學(xué)與方法論的研究科學(xué)與方法論的研究 (3)(3)軟件工程軟件工程基礎(chǔ)理論的研究基礎(chǔ)理論的研究 (4)(4)人工智能人工智能與知識(shí)處理的研究與知識(shí)處理的研究 (5)(5)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)及各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)及各種計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)輔助技術(shù)的研究的研究 (6)(6)理論理論計(jì)算機(jī)科學(xué)的研究計(jì)

10、算機(jī)科學(xué)的研究 3.2 計(jì)算機(jī)中信息的表示計(jì)算機(jī)中信息的表示運(yùn)算運(yùn)算1000101000111000111001110010001010010101000111001110010001“0” “1”數(shù)據(jù)編碼編碼邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算數(shù)制數(shù)制功能功能字符字符數(shù)值數(shù)值有值有值無(wú)值無(wú)值信息的表示信息的表示算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算數(shù)值數(shù)值碼制碼制定點(diǎn)定點(diǎn) 浮點(diǎn)浮點(diǎn)表示小數(shù)點(diǎn)表示小數(shù)點(diǎn)表示號(hào)表示號(hào)“0” “1”運(yùn)算運(yùn)算真值真值八進(jìn)制八進(jìn)制十進(jìn)制十進(jìn)制編碼編碼數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換(71)10BCD碼碼十二進(jìn)制轉(zhuǎn)換十二進(jìn)制轉(zhuǎn)換( (01000111) )2( (01110001) )BCD機(jī)器碼機(jī)器碼小數(shù)點(diǎn)、

11、正負(fù)號(hào)小數(shù)點(diǎn)、正負(fù)號(hào)算術(shù)運(yùn)算的算術(shù)運(yùn)算的表示表示數(shù)制二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)及編碼 數(shù)制是用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的數(shù)制是用一組固定的數(shù)字和一套統(tǒng)一的規(guī)則來(lái)表示數(shù)目的方法。規(guī)則來(lái)表示數(shù)目的方法。數(shù)制每一種進(jìn)制都允許使用固定個(gè)數(shù)的數(shù)碼（基數(shù)）每一種進(jìn)制都允許使用固定個(gè)數(shù)的數(shù)碼（基數(shù)）逢逢R R進(jìn)一進(jìn)一采用位權(quán)表示法采用位權(quán)表示法進(jìn)位計(jì)數(shù)制ariimni1N=aN=an-1n-1r rn-1n-1a an-2n-2r rn-2n-2a a0 0r r0 0a a-1-1r r-1-1a a-m-mr r-m-mr進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù)N可表示可表示 為：為：R進(jìn)制進(jìn)制數(shù)用數(shù)用 r個(gè)基本符號(hào)（例如個(gè)基本

12、符號(hào)（例如0，1，2，r- -1）表示數(shù)值表示數(shù)值基數(shù)基數(shù)位權(quán)位權(quán)數(shù)碼數(shù)碼678.34=6102+7101+8100 +310-1+410-2每個(gè)數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個(gè)與數(shù)碼所在位每個(gè)數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個(gè)與數(shù)碼所在位置相關(guān)的常數(shù)，即位權(quán)。位權(quán)的大小是以基數(shù)為底，數(shù)碼所在位置相關(guān)的常數(shù)，即位權(quán)。位權(quán)的大小是以基數(shù)為底，數(shù)碼所在位置的序號(hào)為指數(shù)的整數(shù)次冪。置的序號(hào)為指數(shù)的整數(shù)次冪。數(shù)制中的位權(quán) 所謂二進(jìn)制就是以二元邏輯為基礎(chǔ)，用所謂二進(jìn)制就是以二元邏輯為基礎(chǔ)，用0 0和和1 1二進(jìn)制碼組成二進(jìn)制碼組成各種信息進(jìn)行運(yùn)算，它確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)。各種信息進(jìn)行運(yùn)算，它確立

13、了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)。二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示計(jì)算機(jī)為什么使用二進(jìn)制不同數(shù)制數(shù)的表示不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算進(jìn)位計(jì)數(shù)制及不同進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換進(jìn)位計(jì)數(shù)制及不同進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換可靠性可靠性可行性可行性簡(jiǎn)易性簡(jiǎn)易性邏輯性邏輯性計(jì)算機(jī)為什么使用二進(jìn)制用一排燈表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，明為數(shù)碼用一排燈表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，明為數(shù)碼“1”1”，暗為數(shù)碼，暗為數(shù)碼“0”0”數(shù)的二進(jìn)制表示二進(jìn)制加法運(yùn)算的簡(jiǎn)單示例 在數(shù)字后加字母在數(shù)字后加字母B B表示二進(jìn)制數(shù)，加字母表示二進(jìn)制數(shù)，加字母O O表示八表示八進(jìn)制數(shù)，加字母進(jìn)制數(shù)，加字母D D表示十進(jìn)制數(shù)，加字母表示十進(jìn)制數(shù)，加字母H H表示十六進(jìn)表示十六進(jìn)制數(shù)。制數(shù)。不同數(shù)制數(shù)

14、的表示十十進(jìn)進(jìn)制制 二二進(jìn)進(jìn)制制 八八進(jìn)進(jìn)制制 十十六六進(jìn)進(jìn)制制十十進(jìn)進(jìn)制制 二二進(jìn)進(jìn)制制 八八進(jìn)進(jìn)制制 十十六六進(jìn)進(jìn)制制0123456780110111001011101111000012345671001234567891011121314151610011010101111001101111011111000011121314151617209ABCDEF10各進(jìn)制之間數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為任意進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為任意進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)化不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)

15、化為十進(jìn)制數(shù)只要寫(xiě)出該進(jìn)制數(shù)的按任意進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)只要寫(xiě)出該進(jìn)制數(shù)的按權(quán)展開(kāi)式，進(jìn)行乘法和加法運(yùn)算，得出結(jié)果即可。權(quán)展開(kāi)式，進(jìn)行乘法和加法運(yùn)算，得出結(jié)果即可。不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為任意進(jìn)制數(shù)需對(duì)整數(shù)部分將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為任意進(jìn)制數(shù)需對(duì)整數(shù)部分和和小數(shù)部分小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)化。分別進(jìn)行轉(zhuǎn)化。不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換（185185）10 10 = = （ ? ? ）2 2（185）10 =（10111001）22 24 6 4 6 0 02 22 32 3 02 21 1 1 1 1 12 25 5 1 12 22 2 1 12 21 1 0 02 20 0 1 11 8 5

16、1 8 5 2 29 2 9 2 1 1余數(shù)余數(shù)不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換（0.81250.8125）10 10 = ( ? )= ( ? )2 20.81250.81252 21.6250 1.6250 1 10.62500.62502 21.25001.2500 1 10. 25000. 25002 20. 50000. 5000 0 00. 50000. 50002 21. 00001. 0000 1 1（0.8125）10 = (0.1101)2整數(shù)整數(shù)不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換（185）10 =（ ？ ）8（1 8 5）10 = （2 7 1）882 780 21 8 5 82 3 1余數(shù)余

17、數(shù)不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換（39813981）10 10 = ( ? )= ( ? )1616（3 9 8 1）10 = （F 8 D）1616161 5 1 5 . . 8 816160 0 .15 (F).15 (F) 3 9 8 1 3 9 8 1 1616 2 4 8 2 4 8 13 (D)13 (D)余數(shù)余數(shù)不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)，概括為二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制

18、數(shù)，概括為“三位合一三位合一”、即：以小數(shù)點(diǎn)為基、即：以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，小數(shù)部分從左至右，每三位一組，不足三位時(shí)，準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，小數(shù)部分從左至右，每三位一組，不足三位時(shí)，整數(shù)部分在高端補(bǔ)齊，小數(shù)部分在低端補(bǔ)齊。然后，把每一組二進(jìn)制數(shù)用整數(shù)部分在高端補(bǔ)齊，小數(shù)部分在低端補(bǔ)齊。然后，把每一組二進(jìn)制數(shù)用一位相應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)位置不變，即得到八進(jìn)制數(shù)。一位相應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)位置不變，即得到八進(jìn)制數(shù)。不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，概括為八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，概括為“一位拆三位一位拆三位”，即把一位，即把一位八進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，然后按

19、權(quán)連接即可。八進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的三位二進(jìn)制數(shù)，然后按權(quán)連接即可。不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，概括為二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，概括為“四位合一四位合一”、即：以小數(shù)點(diǎn)、即：以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，小數(shù)部分從左至右，每四位一組，不足四為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，小數(shù)部分從左至右，每四位一組，不足四位時(shí)，整數(shù)部分在高端補(bǔ)齊，小數(shù)部分在低端補(bǔ)齊。然后，把每一組二位時(shí)，整數(shù)部分在高端補(bǔ)齊，小數(shù)部分在低端補(bǔ)齊。然后，把每一組二進(jìn)制數(shù)用一位相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)位置不變，即得到十六進(jìn)進(jìn)制數(shù)用一位相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)表示，小數(shù)點(diǎn)位置不變，即得到十六進(jìn)制數(shù)。制數(shù)。不同數(shù)制間數(shù)的互相

20、轉(zhuǎn)換 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，概括為十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，概括為“一位拆四位一位拆四位”，即把一位十六，即把一位十六進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，然后按權(quán)連接即可。進(jìn)制數(shù)寫(xiě)成對(duì)應(yīng)的四位二進(jìn)制數(shù)，然后按權(quán)連接即可。不同數(shù)制間數(shù)的互相轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算 v二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的加法運(yùn)算v二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的減法運(yùn)算加法運(yùn)算法則加法運(yùn)算法則0+0=00+0=00+1=1+0=10+1=1+0=11+1=01+1=0 1101+ 1110 11011減法運(yùn)算法則法運(yùn)算法則0-0=1-1=00-0=1-1=01-0=11-0=10-1=10-1=1 11011- 1110 110

21、1v二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的乘法運(yùn)算 vv二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的除法運(yùn)算乘乘法運(yùn)算法則法運(yùn)算法則0 00=00=00 01=11=10=00=01 11=11=1除法運(yùn)算法則法運(yùn)算法則0 00=00=00 01=01=01 11=11=1 1101 1010 0000 1101 0000+ 1101 10000010 101 1011 111011 1011 1111 1011 100二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 v邏輯非運(yùn)算邏輯非運(yùn)算 邏輯非的真值表邏輯非的真值表AF = A0110v邏輯邏輯與與運(yùn)算運(yùn)算 邏輯與的真值表邏輯與的真值表ABF = AB00001010011

22、1v邏輯邏輯或或運(yùn)算運(yùn)算 邏輯邏輯或或的真值表的真值表ABF = A+B000011101111 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 v邏輯異邏輯異或或運(yùn)算運(yùn)算 邏輯異邏輯異或或的真值表的真值表ABF = A B000011101110 二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位常用的數(shù)據(jù)編碼常用的數(shù)據(jù)編碼符號(hào)位的表示符號(hào)位的表示原碼、反碼和補(bǔ)碼原碼、反碼和補(bǔ)碼定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)及編碼位（位（bitbit）：）：度量數(shù)據(jù)的最小單位。度量數(shù)據(jù)的最小單位。字節(jié)（字節(jié)（ByteByte）：）：最常用的基本單位。最常用的基本單位。K K 字節(jié)字節(jié)1KB = 1024 By

23、te1KB = 1024 ByteM M（兆）字節(jié)兆）字節(jié)1MB = 1024 KB1MB = 1024 KBG G（吉）字節(jié)吉）字節(jié)1GB = 1024 MB1GB = 1024 MB T T（太）字節(jié)太）字節(jié)1TB = 1024 GB1TB = 1024 GB=計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單位b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0字字(Word): (Word): 字是位的組合字是位的組合, , 并作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位處理。并作為一個(gè)獨(dú)立的信息單位處理。1Word=nB (n1Word=nB (n為整數(shù)為整數(shù)) )字長(zhǎng)：指參加運(yùn)算的寄存器所含有的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)字長(zhǎng)：指參加運(yùn)算的寄存器所含有

24、的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù), , 它代表它代表了機(jī)器的精度。了機(jī)器的精度。常用的數(shù)據(jù)編碼 v ACSII碼碼(American Standard Code for Information Interchange) 128個(gè)常用字符，個(gè)常用字符，用用7位二進(jìn)制編碼位二進(jìn)制編碼，從，從0到到127 控制字符：控制字符：032，127（34個(gè)）；普通字符：個(gè)）；普通字符：94個(gè)。個(gè)。 例如：例如：“a”字符的編碼為字符的編碼為1100001，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97； 換行換行 0AH 10 回車(chē)回車(chē) 0DH 13 空格空格 20H 32 09 30H39H 4857 AZ 41H5AH 659

25、0 az 61H7AH 97122 由于人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖怯捎谌藗內(nèi)粘Ｊ褂玫氖?，而機(jī)器內(nèi)使用的是，而機(jī)器內(nèi)使用的是，所以，需要將十進(jìn)制表示成二進(jìn)制碼。所以，需要將十進(jìn)制表示成二進(jìn)制碼。 BCD碼用十個(gè)不同的碼碼用十個(gè)不同的碼: ， 表示表示09的十進(jìn)制碼，但它的每位是用二進(jìn)制編碼來(lái)表示的十進(jìn)制碼，但它的每位是用二進(jìn)制編碼來(lái)表示的，因此稱(chēng)為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（的，因此稱(chēng)為二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（Binary Coded Decimal）。）。常用的數(shù)據(jù)編碼 v漢字編碼漢字編碼常用的數(shù)據(jù)編碼 漢字編碼處理信息過(guò)程漢字編碼處理信息過(guò)程(1) 漢字輸入碼漢字輸入碼 為方便人工通過(guò)鍵盤(pán)輸入漢字而設(shè)計(jì)的代碼稱(chēng)為

26、漢字輸為方便人工通過(guò)鍵盤(pán)輸入漢字而設(shè)計(jì)的代碼稱(chēng)為漢字輸入碼，又稱(chēng)漢字外碼，簡(jiǎn)稱(chēng)外碼。入碼，又稱(chēng)漢字外碼，簡(jiǎn)稱(chēng)外碼。 漢字輸入編碼方案：漢字輸入編碼方案：音碼類(lèi)音碼類(lèi) 全拼、雙拼、微軟拼音全拼、雙拼、微軟拼音和智能和智能ABC等等 形碼類(lèi)形碼類(lèi) 五筆字型法、鄭碼輸入法等五筆字型法、鄭碼輸入法等 音形類(lèi)音形類(lèi) 自然碼輸入法自然碼輸入法流水碼流水碼 電信業(yè)中通用的電報(bào)碼電信業(yè)中通用的電報(bào)碼v漢字編碼(2) 漢字國(guó)標(biāo)碼漢字國(guó)標(biāo)碼(GB231280) 每個(gè)漢字編碼占兩個(gè)字節(jié)，該編碼就是國(guó)標(biāo)碼。每個(gè)漢字編碼占兩個(gè)字節(jié)，該編碼就是國(guó)標(biāo)碼。 一級(jí)漢字：一級(jí)漢字：3755個(gè)；二級(jí)漢字：個(gè)；二級(jí)漢字：3008個(gè)。

27、個(gè)。在基本集中，漢字按規(guī)則排成在基本集中，漢字按規(guī)則排成94行，行，94列，行號(hào)稱(chēng)為區(qū)號(hào)列，行號(hào)稱(chēng)為區(qū)號(hào)，列號(hào)稱(chēng)為位號(hào)，區(qū)號(hào)，列號(hào)稱(chēng)為位號(hào)，區(qū)號(hào)+位號(hào)位號(hào)=區(qū)位碼區(qū)位碼。例：例：“中中”，區(qū)號(hào)為，區(qū)號(hào)為54，位號(hào)為，位號(hào)為48，區(qū)位碼為，區(qū)位碼為5448 “國(guó)國(guó)”，區(qū)號(hào)為，區(qū)號(hào)為25，位號(hào)為，位號(hào)為90，區(qū)位碼為，區(qū)位碼為2590 國(guó)標(biāo)碼國(guó)標(biāo)碼是將漢字的區(qū)碼和位碼分別用十六進(jìn)制表示，再加是將漢字的區(qū)碼和位碼分別用十六進(jìn)制表示，再加上上2020H。例：例：“中中”的區(qū)位碼為的區(qū)位碼為5448，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為3630H，轉(zhuǎn)換成，轉(zhuǎn)換成國(guó)標(biāo)碼為國(guó)標(biāo)碼為5650H “國(guó)國(guó)”的區(qū)位碼

28、為的區(qū)位碼為2590，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制為195AH，轉(zhuǎn)換成，轉(zhuǎn)換成國(guó)標(biāo)碼為國(guó)標(biāo)碼為397AHv漢字編碼(3)漢字內(nèi)碼漢字內(nèi)碼 漢字在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達(dá)形式，簡(jiǎn)稱(chēng)漢字在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達(dá)形式，簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)內(nèi)碼。機(jī)內(nèi)碼。 機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼=國(guó)標(biāo)碼國(guó)標(biāo)碼+8080H例：例： 漢字漢字 國(guó)標(biāo)碼國(guó)標(biāo)碼 漢字內(nèi)碼漢字內(nèi)碼 中中 5650H D6D0H 國(guó)國(guó) 397AH B9FAHv漢字編碼(4) 漢字字形碼（漢字輸出碼或字模）漢字字形碼（漢字輸出碼或字模）點(diǎn)陣：點(diǎn)陣：漢字字形點(diǎn)陣的代碼漢字字形點(diǎn)陣的代碼 有有1616、2424、3232、4848等等編碼、存儲(chǔ)方式簡(jiǎn)單

29、、無(wú)需轉(zhuǎn)換直編碼、存儲(chǔ)方式簡(jiǎn)單、無(wú)需轉(zhuǎn)換直接輸出，放大后產(chǎn)生的效果差。接輸出，放大后產(chǎn)生的效果差。矢量：矢量：存儲(chǔ)的是描述漢字字形的輪廓存儲(chǔ)的是描述漢字字形的輪廓特征特征 ，矢量方式特點(diǎn)正好與點(diǎn)陣相反矢量方式特點(diǎn)正好與點(diǎn)陣相反。v漢字編碼 Unicode碼碼 另一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字。另一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字。 GBKGBK碼碼 GBKGBK新的中文編碼擴(kuò)展國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，新的中文編碼擴(kuò)展國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2 2字節(jié)表示一個(gè)漢字字節(jié)表示一個(gè)漢字 第一字節(jié)從第一字節(jié)從81HFEH81HFEH，最高位為最高位為1 1； 第二字節(jié)從第二字節(jié)從40HFEH

30、40HFEH，第二字節(jié)的最高位不一定是第二字節(jié)的最高位不一定是1 1。 BIG5BIG5編碼編碼 臺(tái)灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括臺(tái)灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括440440個(gè)個(gè)符號(hào)，一級(jí)漢字符號(hào)，一級(jí)漢字54015401個(gè)、二級(jí)漢字個(gè)、二級(jí)漢字76527652個(gè)，共計(jì)個(gè)，共計(jì)1306013060個(gè)漢字。個(gè)漢字。 v其他漢字編碼在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)都是采用二進(jìn)制表示，對(duì)于數(shù)的符號(hào)，也用在計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)都是采用二進(jìn)制表示，對(duì)于數(shù)的符號(hào)，也用“0”0”或或“1”1”表示，表示，“0”0”表示正，表示正，“1”1”表示負(fù)；數(shù)的最高位為表示負(fù)；數(shù)的最高位為符號(hào)位。符號(hào)位

31、。在機(jī)器內(nèi)存放的正負(fù)號(hào)符號(hào)化的數(shù)稱(chēng)為機(jī)器數(shù)，把機(jī)器外存放的在機(jī)器內(nèi)存放的正負(fù)號(hào)符號(hào)化的數(shù)稱(chēng)為機(jī)器數(shù)，把機(jī)器外存放的由正負(fù)號(hào)表示的數(shù)稱(chēng)作真值。由正負(fù)號(hào)表示的數(shù)稱(chēng)作真值。 真值真值 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù) +0 +0000000 00000000+0 +0000000 00000000 -0 -0000000 10000000-0 -0000000 10000000+5 +0000101 00000101+5 +0000101 00000101-5 -0000101 10000101-5 -0000101 10000101真值真值 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù) 符號(hào)位的表示機(jī)器數(shù)在運(yùn)算時(shí)必須考慮符號(hào)位的處理。機(jī)器數(shù)在運(yùn)算時(shí)

32、必須考慮符號(hào)位的處理。 在機(jī)器中有三種表示數(shù)的方法：在機(jī)器中有三種表示數(shù)的方法： 原碼：原碼的最高位為符號(hào)位，數(shù)值部分為原數(shù)的絕對(duì)值。原碼：原碼的最高位為符號(hào)位，數(shù)值部分為原數(shù)的絕對(duì)值。 反碼：正數(shù)的反碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是對(duì)其原碼除符號(hào)位外反碼：正數(shù)的反碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼是對(duì)其原碼除符號(hào)位外的部分求反。的部分求反。 補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在其反碼的最后一位補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是在其反碼的最后一位上加上加1 1。原碼、反碼和補(bǔ)碼 (3)補(bǔ)碼補(bǔ)碼0X1|X|0=XX=0+7： 00000111 +0：00000000 - - 7： 10000111

33、- - 0：10000000 X原原=+7： 00000111 +0：00000000 0X1|X|0=XX=00X1|X|+10=XX=0 +7： 00000111 +0：00000000 - -7：11111000 - - 0：11111111 - - 7：11111001 - - 0：00000000 (2)反碼反碼X反反=X反反=原碼、反碼和補(bǔ)碼假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用假定一個(gè)數(shù)在機(jī)器中占用8位。位。(1) 原碼原碼73-73=73-73=（0100100101001001）補(bǔ)補(bǔ) + +（1011011110110111）補(bǔ)補(bǔ)= =（0000000000000000）補(bǔ)補(bǔ)例例1 1：73

34、-127=73-127=（0100100101001001）補(bǔ)補(bǔ) + +（1000000110000001）補(bǔ)補(bǔ)= =（1100101011001010）補(bǔ)補(bǔ)= =（1011010110110101）反反= =（1011011010110110）原原= -= -（2 25 5+2+24 4+2+22 2+2+21 1）1010=-54=-54例例2 2：原碼、反碼和補(bǔ)碼定點(diǎn)表示法與定點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)表示法與定點(diǎn)數(shù)約定小數(shù)點(diǎn)隱含地固定在某一位置不變，這種表示方法稱(chēng)為定約定小數(shù)點(diǎn)隱含地固定在某一位置不變，這種表示方法稱(chēng)為定點(diǎn)表示法，用定點(diǎn)表示法表示的數(shù)叫定點(diǎn)數(shù)。點(diǎn)表示法，用定點(diǎn)表示法表示的數(shù)叫定點(diǎn)數(shù)。小數(shù)

35、點(diǎn)的位置一般在程序中約定。小數(shù)點(diǎn)的位置一般在程序中約定。定點(diǎn)數(shù)根據(jù)其字長(zhǎng)的不同來(lái)確定所表示數(shù)的范圍，如定點(diǎn)數(shù)根據(jù)其字長(zhǎng)的不同來(lái)確定所表示數(shù)的范圍，如32位字長(zhǎng)位字長(zhǎng)的數(shù)所能表示的數(shù)的范圍為的數(shù)所能表示的數(shù)的范圍為-231231-1定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)符號(hào)位符號(hào)位b bm mb bm-1m-1b bm-2m-2b b1 1.隱含小數(shù)點(diǎn)隱含小數(shù)點(diǎn)整數(shù)的定點(diǎn)表示：整數(shù)的定點(diǎn)表示：符號(hào)位符號(hào)位b b-1-1b b-2-2b b-3-3b b-m-m.隱含小數(shù)點(diǎn)隱含小數(shù)點(diǎn)小數(shù)的定點(diǎn)表示：小數(shù)的定點(diǎn)表示：定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)數(shù)浮點(diǎn)表示法與浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)的位置可以改變的數(shù)的表示法稱(chēng)作浮點(diǎn)表示法。用浮點(diǎn)表小

36、數(shù)點(diǎn)的位置可以改變的數(shù)的表示法稱(chēng)作浮點(diǎn)表示法。用浮點(diǎn)表示法所表示的數(shù)稱(chēng)為浮點(diǎn)數(shù)。它類(lèi)似于科學(xué)計(jì)數(shù)法，如示法所表示的數(shù)稱(chēng)為浮點(diǎn)數(shù)。它類(lèi)似于科學(xué)計(jì)數(shù)法，如1234.561234.56可可以表示為以表示為10104 40.123456;0.00045670.123456;0.0004567可以表示為可以表示為1010-3-30.45670.4567。浮點(diǎn)表示法的一般形式為：浮點(diǎn)表示法的一般形式為： N= 2N= 2E E M M 其中其中E E和和M M都是帶符號(hào)的都是帶符號(hào)的數(shù)，數(shù)，E E為階碼，為階碼，M M為尾數(shù)。為尾數(shù)。浮點(diǎn)數(shù)根據(jù)階碼所占位數(shù)確定所表示數(shù)的范圍，根據(jù)尾數(shù)所占位浮點(diǎn)數(shù)根據(jù)階碼所

37、占位數(shù)確定所表示數(shù)的范圍，根據(jù)尾數(shù)所占位數(shù)確定被表示數(shù)的精度。數(shù)確定被表示數(shù)的精度。定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)例：110.011(B)=1.100112+10=0.1100112+11階碼階碼尾符尾符階符階符尾數(shù)尾數(shù)1100110011N= 尾符尾符尾數(shù)尾數(shù)2階符階符階碼階碼尾數(shù)尾數(shù)的位數(shù)決定的位數(shù)決定數(shù)的精度數(shù)的精度階碼階碼的位數(shù)決定的位數(shù)決定數(shù)的范圍數(shù)的范圍 規(guī)格化的形式：尾數(shù)的絕對(duì)值大于等于0.1并且小于1，從而唯一地規(guī)定了小數(shù)點(diǎn)的位置。 定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)小數(shù)定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)3.3 計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)的硬硬件系統(tǒng)件系統(tǒng)（二）性能指標(biāo)（二）性能指標(biāo)（三）工作原理（三）工作原理（一）體系結(jié)構(gòu)（一）

38、體系結(jié)構(gòu)基本基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)馮馮諾依曼諾依曼微機(jī)微機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)通過(guò)通過(guò)79現(xiàn)代計(jì)算機(jī)都是基于馮.諾依曼模型1. 4個(gè)子系統(tǒng)個(gè)子系統(tǒng)2. 程序存儲(chǔ)程序存儲(chǔ)3. 指令順序執(zhí)行指令順序執(zhí)行1 1、馮馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)諾依曼體系結(jié)構(gòu) 1.運(yùn)算器運(yùn)算器2.控制器控制器3.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器4.輸入設(shè)備輸入設(shè)備5.輸出設(shè)備輸出設(shè)備 計(jì)算機(jī)硬件的基本組成 計(jì)算機(jī)的工作流程圖 外存儲(chǔ)器主機(jī)CPU內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備微型計(jì)算機(jī)的硬件組成微型計(jì)算機(jī)的硬件組成微型計(jì)算機(jī)外觀微型計(jì)算機(jī)外觀 微型計(jì)算機(jī)又稱(chēng)個(gè)人計(jì)算機(jī)（微型計(jì)算機(jī)又稱(chēng)個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer,簡(jiǎn)稱(chēng)簡(jiǎn)稱(chēng)PC），通常微機(jī)的硬

39、件由主機(jī)和外設(shè)組成。），通常微機(jī)的硬件由主機(jī)和外設(shè)組成。 系統(tǒng)主板系統(tǒng)主板 系統(tǒng)主板（系統(tǒng)主板（Main board）又稱(chēng)母板，是一塊多層集成電路）又稱(chēng)母板，是一塊多層集成電路板。主板的基本結(jié)構(gòu)如圖：板。主板的基本結(jié)構(gòu)如圖： CPU CPU即中央處理器，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)中全部運(yùn)算和控制。主要性能指標(biāo)有：主頻、倍頻和外頻 內(nèi)存總線速度地址總線寬度 L1高速緩存（一級(jí)高速緩存）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 1.1.內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器(1) (1) 隨機(jī)存儲(chǔ)器（隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAMRAM）(2) (2) 只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROMROM）(3) (3) 高速緩沖存儲(chǔ)器（高速緩沖存儲(chǔ)器（CacheC

40、ache）外部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器 外部存儲(chǔ)器又稱(chēng)輔助存儲(chǔ)器，主要用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。常用的外存有磁盤(pán)（分為軟盤(pán)和硬盤(pán)）、磁帶、光盤(pán)和USB閃速存儲(chǔ)器。它們通過(guò)驅(qū)動(dòng)器和內(nèi)存交換數(shù)據(jù)。 1.硬盤(pán) 外部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器1.光驅(qū)與光盤(pán) 光驅(qū) 刻錄機(jī)光盤(pán)外部存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器 閃速存儲(chǔ)器閃速存儲(chǔ)器(flash memory):常用的有U盤(pán)，CF（Compact Flash）卡、SM（SmartMedia）卡、MMC（MultiMediaCard）卡等等。 優(yōu)盤(pán)輸入設(shè)備輸入設(shè)備 輸入設(shè)備將數(shù)字、字符、圖形圖像等信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能輸入設(shè)備將數(shù)字、字符、圖形圖像等信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的信號(hào)。常見(jiàn)的輸入設(shè)備有鍵

41、盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)識(shí)別的信號(hào)。常見(jiàn)的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等。碼相機(jī)等。 鼠標(biāo)鼠標(biāo) 鍵盤(pán)鍵盤(pán)輸入設(shè)備輸入設(shè)備掃描儀掃描儀 數(shù)碼相機(jī)數(shù)碼相機(jī) 輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備是將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們能夠識(shí)別的符輸出設(shè)備是將計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們能夠識(shí)別的符 號(hào)、圖號(hào)、圖形圖像、聲音和視頻等形式顯示出來(lái)。常見(jiàn)的輸出設(shè)備有顯示器、形圖像、聲音和視頻等形式顯示出來(lái)。常見(jiàn)的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)等。打印機(jī)等。1.顯示器顯示器 CRT純平顯示器純平顯示器 液晶顯示器液晶顯示器 輸出設(shè)備輸出設(shè)備2. 打印機(jī)打印機(jī) 針式打印機(jī)針式打印機(jī) 噴墨打印機(jī)噴墨打印機(jī) 激光打印機(jī)激光打印機(jī) 各種插

42、卡各種插卡1. 聲卡聲卡聲卡是多媒體電腦的主要部件之一，它包含記錄和播放聲音所需的硬件。聲卡是多媒體電腦的主要部件之一，它包含記錄和播放聲音所需的硬件。各種插卡各種插卡2. 顯卡顯卡顯卡又稱(chēng)顯示適配器，作用是控制顯示器的顯示方式。顯卡又稱(chēng)顯示適配器，作用是控制顯示器的顯示方式。 主頻主頻字長(zhǎng)字長(zhǎng)內(nèi)存容量?jī)?nèi)存容量存取存取周期周期運(yùn)算運(yùn)算速度速度性能指標(biāo)性能指標(biāo)運(yùn)算器能同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。決定計(jì)算機(jī)的精度內(nèi)存中能存貯信息的總字節(jié)數(shù)。8個(gè)二進(jìn)制位稱(chēng)為一個(gè)字節(jié)。存貯器連續(xù)兩次獨(dú)立的“讀”或“寫(xiě)”操作所需的最短時(shí)間。單位是納秒綜合性指標(biāo)。單位為MIPS（百萬(wàn)條指令/秒）CPU在單位時(shí)間內(nèi)輸出的脈

43、沖數(shù)。很大程度上決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。單位是MHz 基本概念指令：計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一個(gè)基本操作。程序：完成特定功能的指令的序列。指令系統(tǒng) ：計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的一組不同指令的集合 。工作過(guò)程 把程序和數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器中，CPU循環(huán)執(zhí)行當(dāng)前程序指針寄存器所對(duì)應(yīng)的指令，并將計(jì)算的結(jié)果放入其指定的存儲(chǔ)器地址中，直至程序結(jié)束。 計(jì)算機(jī)的基本工作原理計(jì)算機(jī)的基本工作原理3.4 計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)的軟軟件系統(tǒng)件系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)算法數(shù)據(jù)算法程序程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)操作操作系統(tǒng)系統(tǒng)較深入認(rèn)識(shí)!#%*&%tR:”*&%!”:&%$#&: !#%*&%tR:”&%!”:

44、&程序程序基本知識(shí)（一）計(jì)算機(jī)軟件的基本知識(shí)（一）計(jì)算機(jī)軟件的基本知識(shí) 為各種應(yīng)用領(lǐng)域解決某些為各種應(yīng)用領(lǐng)域解決某些具體問(wèn)題而編制的軟件。具體問(wèn)題而編制的軟件。如文字處理軟件如文字處理軟件WordWord、財(cái)務(wù)管理軟件、財(cái)務(wù)管理軟件、輔助教學(xué)軟件等。輔助教學(xué)軟件等。 程序程序方法方法規(guī)則規(guī)則文檔文檔數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、各種程序語(yǔ)言的翻譯系統(tǒng)、各種程序語(yǔ)言的翻譯系統(tǒng)、診斷程序和故障處理程序、診斷程序和故障處理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)軟件等。網(wǎng)絡(luò)軟件等。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)步驟程序設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 程

45、序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（二）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（二）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言即計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，用來(lái)產(chǎn)生由計(jì)算機(jī)處理和執(zhí)行的指令。機(jī)器語(yǔ)言：用“0”、“1”代碼組成，計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別的低級(jí)語(yǔ)言。 匯編語(yǔ)言：用能幫助記憶的英文縮寫(xiě)符號(hào)表示，計(jì)算機(jī)不能直接識(shí)別。 高級(jí)語(yǔ)言：類(lèi)似于人類(lèi)語(yǔ)言，其源程序也不能直接被識(shí)別。 程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)步驟程序設(shè)計(jì)步驟 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（二）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（二）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)即

46、模塊化設(shè)計(jì)，將待開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)分為若干相互獨(dú)立的模塊，這樣使完成每一個(gè)模塊的工作變的單純而明確，為設(shè)計(jì)一些較大的軟件打下了良好的基礎(chǔ)。 順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu) 程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)步驟程序設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（二）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（二）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu) 一般有一般有1212個(gè)步驟個(gè)步驟程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)就是用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)程序的過(guò)程。一般有以下幾個(gè)步驟： (1)問(wèn)題定義(2)劃分模塊(3)確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(4

47、)確定算法(5)畫(huà)出框圖或流程圖(6)完成設(shè)計(jì)計(jì)劃文檔(7)編寫(xiě)代碼(8)語(yǔ)法檢查(9)運(yùn)行調(diào)試(10)反復(fù)修改調(diào)試(11)系統(tǒng)測(cè)試(12)完成其它文檔程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)步驟程序設(shè)計(jì)步驟結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（二）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（二）程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu) 一般有一般有1212個(gè)步驟個(gè)步驟程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)風(fēng)格是指一個(gè)人編制程序時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)，習(xí)慣，邏輯思路等。 源程序文檔化：源程序文檔化：標(biāo)識(shí)符應(yīng)按意取名；程序應(yīng)加注釋。數(shù)據(jù)說(shuō)明數(shù)據(jù)說(shuō)明：順

48、序應(yīng)規(guī)范，使數(shù)據(jù)的屬性更易于查找。 語(yǔ)句構(gòu)造語(yǔ)句構(gòu)造的原則是：簡(jiǎn)單直接。輸入和輸出輸入和輸出效率效率 （三）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（三）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，即數(shù)據(jù)的組織形式。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，即數(shù)據(jù)的組織形式。 研究即數(shù)據(jù)元素即數(shù)據(jù)元素之間的之間的邏輯關(guān)系邏輯關(guān)系即數(shù)據(jù)元素即數(shù)據(jù)元素及其關(guān)系在及其關(guān)系在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的表示內(nèi)的表示即對(duì)數(shù)據(jù)即對(duì)數(shù)據(jù)施加的操作施加的操作數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)運(yùn)算數(shù)據(jù)運(yùn)算(c)棧的示意圖（d）隊(duì)列的示意圖（e）圖的示意圖（f）樹(shù)的示意圖（四）數(shù)據(jù)算法（四）數(shù)據(jù)算法數(shù)據(jù)算法指完成一個(gè)任務(wù)所需要的具體步驟和方法。數(shù)

49、據(jù)算法指完成一個(gè)任務(wù)所需要的具體步驟和方法。算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序有零或多個(gè)輸入有零或多個(gè)輸入有一或多個(gè)輸出有一或多個(gè)輸出描述必須無(wú)歧義描述必須無(wú)歧義以保結(jié)果的確定以保結(jié)果的確定有限的步驟有限的步驟操作的有效性操作的有效性自然語(yǔ)言自然語(yǔ)言偽代碼等偽代碼等圖形工具圖形工具傳統(tǒng)流程圖傳統(tǒng)流程圖N-SN-S流程圖流程圖討討 論論比較比較邏輯判斷邏輯判斷重復(fù)重復(fù)程序就是用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述的算法。程序就是用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述的算法。遞歸遞歸枚舉法枚舉法查找算法查找算法時(shí)間復(fù)雜度時(shí)間復(fù)雜度空間復(fù)雜度空間復(fù)雜度是否易理解是否易理解和易維護(hù)和易維護(hù)算法的特性算法的特性算法的描述算法的描述常用算法常用算法算法評(píng)價(jià)算法評(píng)

50、價(jià)開(kāi)始m o drmnmnnr 0r 輸出m真結(jié)束假輸入m,n0r modrmn mnnr輸入m,n輸出m直到 為真為止N-SN-S流程圖流程圖傳統(tǒng)流程圖傳統(tǒng)流程圖數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與與算法算法的關(guān)系的關(guān)系算法實(shí)現(xiàn)算法實(shí)現(xiàn)算法設(shè)計(jì)算法設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（五）操作系統(tǒng)（五）操作系統(tǒng) 裸機(jī)操作系統(tǒng)BIOS應(yīng)用程序用戶(hù)硬件的組合硬件的組合不能獨(dú)立工作不能獨(dú)立工作basic input/output system是一個(gè)基本軟件系統(tǒng)是一個(gè)基本軟件系統(tǒng) 提供最基本的計(jì)算機(jī)操作功能，如接收鍵盤(pán)字符的輸入等操作系統(tǒng)是基于操作系統(tǒng)是基于BIOSBIOS之上，用于運(yùn)

51、行應(yīng)用軟件的一套軟件。之上，用于運(yùn)行應(yīng)用軟件的一套軟件。負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的各種資源，提供操作計(jì)算機(jī)所需的工作界面。負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的各種資源，提供操作計(jì)算機(jī)所需的工作界面。分類(lèi)分類(lèi)特特點(diǎn)點(diǎn)功能功能網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)型態(tài)多樣化：簡(jiǎn)單操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)智能操作系統(tǒng)Windows類(lèi)NetWare類(lèi)Unix Linux 資源管理程序控制人機(jī)交互等操作系統(tǒng)均具有：并發(fā)性、共享性、虛擬性、不確定性四個(gè)基本特征。 3.5 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 趨勢(shì)趨勢(shì)難題難題云計(jì)算云計(jì)算量子量子計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)較全面認(rèn)識(shí)我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)?/p>

52、況技術(shù)技術(shù)未來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的未來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的（一）我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r（一）我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r歷史的印跡從歷史的印跡從1956 1958 1959 1965 1973 1974 1977 1983 1992 1995 2010 將永遠(yuǎn)延續(xù)將永遠(yuǎn)延續(xù)開(kāi)始研制第一代開(kāi)始研制第一代計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)完成巨型完成巨型“銀河銀河” ” 計(jì)算機(jī)研計(jì)算機(jī)研制制“天河一號(hào)天河一號(hào)A”A”成為當(dāng)時(shí)成為當(dāng)時(shí)世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)完成集成電完成集成電路的大型計(jì)路的大型計(jì)算機(jī)研制算機(jī)研制1. 計(jì)算機(jī)整機(jī)計(jì)算機(jī)整機(jī)天河2號(hào)計(jì)算機(jī)國(guó)防科技術(shù)大學(xué)在國(guó)防科技術(shù)大學(xué)在“天河一號(hào)天河一號(hào)A”A”的基礎(chǔ)上對(duì)

53、加速節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了的基礎(chǔ)上對(duì)加速節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了擴(kuò)充與升級(jí)，新的擴(kuò)充與升級(jí)，新的“天河二號(hào)天河二號(hào)”以峰值計(jì)算速度每秒以峰值計(jì)算速度每秒5.495.49億億億億次、持續(xù)計(jì)算速度每秒次、持續(xù)計(jì)算速度每秒3.393.39億億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)異性能億億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)異性能位居榜首，成為全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)。在位居榜首，成為全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)。在20142014年年6 6月月2323日公布日公布的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500500強(qiáng)榜單中，中國(guó)強(qiáng)榜單中，中國(guó)“天河二號(hào)天河二號(hào)”以比第二以比第二名美國(guó)名美國(guó)“泰坦泰坦”快近一倍的速度連續(xù)第三次獲得冠軍！快近一倍的速度連續(xù)第三次獲得冠軍！2. 微處理

54、器微處理器3. 軟件產(chǎn)業(yè)軟件產(chǎn)業(yè) 軟件包括：基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用軟件、嵌入式軟件、網(wǎng)絡(luò)游戲軟件、互軟件包括：基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用軟件、嵌入式軟件、網(wǎng)絡(luò)游戲軟件、互聯(lián)網(wǎng)軟件等等。聯(lián)網(wǎng)軟件等等。 軟件產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。軟件產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)信息化的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。 軟件作為一種無(wú)污染、微能耗、高效益的產(chǎn)品，不但能大幅度提高軟件作為一種無(wú)污染、微能耗、高效益的產(chǎn)品，不但能大幅度提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率，而且自身能形成龐大經(jīng)濟(jì)規(guī)模，創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益。全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率，而且自身能形成龐大經(jīng)濟(jì)規(guī)模，創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益。全國(guó)各地建立了一批軟件產(chǎn)業(yè)園，極大地推動(dòng)了我國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。國(guó)各地建立了一

55、批軟件產(chǎn)業(yè)園，極大地推動(dòng)了我國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 我國(guó)軟件我國(guó)軟件從業(yè)人員已達(dá)數(shù)百萬(wàn)人，收入過(guò)十億元的企業(yè)上百家。從業(yè)人員已達(dá)數(shù)百萬(wàn)人，收入過(guò)十億元的企業(yè)上百家。20052005年我國(guó)首款年我國(guó)首款6464位通用高性能微處理器龍芯位通用高性能微處理器龍芯2 2號(hào)正式面世，號(hào)正式面世，最高頻率為最高頻率為500MHz500MHz，實(shí)際性能與，實(shí)際性能與1GHz1GHz的奔騰的奔騰4 4性能相當(dāng)，預(yù)性能相當(dāng)，預(yù)計(jì)計(jì)20112011年底國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)將全面采用國(guó)產(chǎn)年底國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)將全面采用國(guó)產(chǎn)CPUCPU芯片。芯片。20022002年中科院計(jì)算所和北京神州龍芯公司聯(lián)合宣布：具有自年中科院計(jì)算所和北京

56、神州龍芯公司聯(lián)合宣布：具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國(guó)首款主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的我國(guó)首款3232位通用高性能微處理器位通用高性能微處理器“龍芯龍芯1 1號(hào)號(hào)”研制成功。從此，中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)研制成功。從此，中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)“無(wú)芯無(wú)芯”時(shí)代宣告結(jié)束。時(shí)代宣告結(jié)束。 （二）（二）未來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)與難題未來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)與難題3、深深2、廣廣1、高高性能越來(lái)越高，速度越來(lái)越快性能越來(lái)越高，速度越來(lái)越快無(wú)處不在，滲透各領(lǐng)域無(wú)處不在，滲透各領(lǐng)域提高計(jì)算機(jī)的性能有兩個(gè)途徑：一是提高器件速度，二是并行處理。器件速度通過(guò)發(fā)明新器件（如量子器件等），采用納米工藝、片上系統(tǒng)等技術(shù)還可以提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的主頻越來(lái)

57、越高。 未來(lái)計(jì)算機(jī)可能像紙張一樣便宜，可以一未來(lái)計(jì)算機(jī)可能像紙張一樣便宜，可以一次性使用，計(jì)算機(jī)將成為不被人注意的最次性使用，計(jì)算機(jī)將成為不被人注意的最常用的日用品。常用的日用品。信息的智能化發(fā)展信息的智能化發(fā)展模擬人類(lèi)思維，計(jì)算機(jī)越來(lái)越聰明，不僅能做一些復(fù)雜的事情，而且能做一些需“智慧”才能做的事，比如推理、學(xué)習(xí)、聯(lián)想等。 （二）（二）未來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)與難題未來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)與難題3、智能化智能化 2、功耗功耗 1、復(fù)雜性復(fù)雜性 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的復(fù)雜芯片的功耗芯片的功耗一個(gè)芯片的晶體管有上億甚至幾十億個(gè)，這個(gè)數(shù)目已和大腦里的神經(jīng)元的數(shù)目一樣多，如何保證一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)能夠

58、正常的工作而不出現(xiàn)錯(cuò)誤，這已不是一般的測(cè)量能夠解決的問(wèn)題。 大約每隔一年半，芯片的性能翻一翻大約每隔一年半，芯片的性能翻一翻,且可能會(huì)造成功且可能會(huì)造成功耗也翻一翻。功耗越大耗也翻一翻。功耗越大,放熱越多?，F(xiàn)在一個(gè)芯片放熱放熱越多?，F(xiàn)在一個(gè)芯片放熱一兩百瓦一兩百瓦,還可以用風(fēng)扇來(lái)散熱還可以用風(fēng)扇來(lái)散熱,但若再翻一翻，散熱就但若再翻一翻，散熱就十分困難了。十分困難了。信息變成你所需要的知識(shí)信息變成你所需要的知識(shí)這里不是說(shuō)簡(jiǎn)單的搜索到與我輸入的關(guān)鍵字相匹配的內(nèi)容，而是要計(jì)算機(jī)將收集到的知識(shí)系統(tǒng)化。比如, 你詢(xún)問(wèn)計(jì)算機(jī)什么是云計(jì)算？未來(lái)的計(jì)算機(jī)就能在千千萬(wàn)萬(wàn)的網(wǎng)頁(yè)中找到與此相關(guān)的內(nèi)容,并組織好一篇文

59、章來(lái)告訴你 楚國(guó)人坐船渡河，不慎將劍掉入河中。楚國(guó)人坐船渡河，不慎將劍掉入河中。他在舟上刻下記號(hào)，說(shuō)：他在舟上刻下記號(hào)，說(shuō)：“云標(biāo)記云標(biāo)記”。當(dāng)船停。當(dāng)船停駛時(shí)，他跳入河中輕松將劍撈了起來(lái)。旁人都駛時(shí)，他跳入河中輕松將劍撈了起來(lái)。旁人都很詫異，楚國(guó)人淡定地說(shuō)：很詫異，楚國(guó)人淡定地說(shuō)：“云搜索。云搜索。” （三）（三）云計(jì)算云計(jì)算前景產(chǎn)生概念應(yīng)用原理云 計(jì) 算云計(jì)算的產(chǎn)生 2006年年3月，亞馬遜（月，亞馬遜（Amazon）推出彈性計(jì)算云（）推出彈性計(jì)算云（Elastic Compute Cloud；EC2）服務(wù)。）服務(wù)。 2006年年8月月9日，日，Google首席執(zhí)行官埃里克首席執(zhí)行官埃里克

60、施密特（施密特（Eric Schmidt）在搜索）在搜索引擎大會(huì)（引擎大會(huì)（SES San Jose 2006）首次提出）首次提出“云計(jì)算云計(jì)算”（Cloud Computing）的概念。的概念。Google“云端計(jì)算云端計(jì)算”源于源于Google工程師克里斯托弗工程師克里斯托弗比希利亞所做比希利亞所做的的“Google 101”項(xiàng)目。項(xiàng)目。 2007年年10月，月，Google與與IBM開(kāi)始在美國(guó)大學(xué)校園推廣云計(jì)算的計(jì)劃。開(kāi)始在美國(guó)大學(xué)校園推廣云計(jì)算的計(jì)劃。 2008年年2月月1日，日，IBM（NYSE: IBM）宣布將在中國(guó)無(wú)錫太湖新城科教產(chǎn)業(yè)園）宣布將在中國(guó)無(wú)錫太湖新城科教產(chǎn)業(yè)園為中國(guó)的軟件公司建立全球第一個(gè)云計(jì)算中心（為中國(guó)的軟件公司建