第1講-計(jì)算機(jī)基本概述課件

1課程與考核學(xué)時：30（理論）+20（實(shí)驗(yàn)）考核：筆試+上機(jī)課程目標(biāo)：了解計(jì)算機(jī)的基本原理，掌握Windows、Office、網(wǎng)絡(luò)的基本操作。12023/9/281課程與考核學(xué)時：30（理論）+20（實(shí)驗(yàn)）12023/2第一講計(jì)算機(jī)概述1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與展望1.2計(jì)算機(jī)的定義和特性1.3計(jì)算機(jī)的分類1.4當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)1.5計(jì)算機(jī)的應(yīng)用22023/9/282第一講計(jì)算機(jī)概述1.1計(jì)算機(jī)的發(fā)展與展望2202331.1計(jì)算機(jī)發(fā)展32023/9/28公元前3000年的古埃及人用結(jié)繩來記錄土地面積和收獲的谷物。公元前2000年的美索不達(dá)米亞人用泥板計(jì)數(shù)，這塊泥板上的楔形文字代表2531.1計(jì)算機(jī)發(fā)展32023/8/7公元前300442023/9/28我國春秋時期出現(xiàn)的算籌是世界上最古老的計(jì)算工具。七百年前，中國人發(fā)明了算盤442023/8/7我國春秋時期出現(xiàn)的算籌是世界上最552023/9/28

1621年，英國人岡特發(fā)明計(jì)算尺，這是世界上最早的模擬計(jì)算工具。1642年，法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和思想家帕斯卡發(fā)明加法機(jī)，這是人類歷史上第一臺機(jī)械式計(jì)算機(jī)，其原理對后來的計(jì)算機(jī)械產(chǎn)生了持久的影響。552023/8/71621年，英國人岡特發(fā)明計(jì)算尺，662023/9/28巴貝奇是一位偉大的天才，他因?yàn)檫h(yuǎn)遠(yuǎn)超前于他的時代而注定要成為一位悲劇偉人。巴貝奇和他的差分機(jī)，１８２２年662023/8/7巴貝奇是一位偉大的天才，他因?yàn)?72023/9/281944年，美國科學(xué)家艾肯在IBM的支持下，研制成功機(jī)電式計(jì)算機(jī)MARK-I。這是世界上最早的通用型自動機(jī)電式計(jì)算機(jī)之一，它取消了齒輪傳動裝置，以穿孔紙帶傳送指令。艾肯研制MARK-1的靈感來自一個世紀(jì)以前巴貝奇留下的思想精華。

MARK-1外殼用鋼和玻璃制成，長15米，高2.4米，自重31.5噸，使用了15萬個元件和800公里電線，每分鐘進(jìn)行200次運(yùn)算。772023/8/71944年，美國科學(xué)家艾肯在8

第一臺電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）5000次加法/秒體重28噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW8第一臺電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）5000次加法/秒992023/9/28?？颂兀ㄓ遥┖湍死ㄗ螅┮蚬餐兄瞥晒NIAC而名垂青史。992023/8/7?？颂兀ㄓ遥┖湍死ㄗ螅┮?0計(jì)算機(jī)三原則102023/9/28

1939年，阿塔納索夫提出計(jì)算機(jī)三原則；采用二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算；采用電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)控制和運(yùn)算；采用把計(jì)算功能和存儲功能相分離的結(jié)構(gòu)。

阿塔納索夫關(guān)于電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案啟發(fā)了ENIAC開發(fā)小組的莫克利，并直接影響到ENIAC的誕生。1972年美國法院判決ENIAC的專利權(quán)無效，阿塔納索夫擁有作為第一個電子計(jì)算機(jī)方案提出者的優(yōu)先權(quán)。10計(jì)算機(jī)三原則102023/8/71939年，11為紀(jì)念圖靈對計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)，美國計(jì)算機(jī)博物館于1966年設(shè)立了“圖靈獎”計(jì)算機(jī)是使用相應(yīng)的程序來完成任何設(shè)定好的任務(wù)。圖靈機(jī)是一種思想模型，它由三部分組成：一個控制器，一條可以無限延伸的帶子和一個在帶子上左右移動的讀寫頭。圖靈和圖靈機(jī)11為紀(jì)念圖靈對計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)，計(jì)算機(jī)是使用相應(yīng)的程序來完成任12馮.諾依曼1903年－1957年

8歲學(xué)會微積分

12歲學(xué)懂波萊爾《函數(shù)論》

17歲寫出了生平第一篇論文

27歲取得美國普林斯頓大學(xué)教授職位30歲被聘為終身教授1944年8月參與ENIAC的研究。計(jì)算機(jī)之父12馮.諾依曼1903年－1957年8歲學(xué)會微積分1213JohnvonNeumann馮

諾依曼1949EDSAC存儲程序工作原理計(jì)算機(jī)的兩個基本能力：一是能夠存儲程序，二是能夠自動地執(zhí)行程序。計(jì)算機(jī)是利用“存儲器”（內(nèi)存）來存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)為止。馮·諾依曼計(jì)算機(jī)13JohnvonNeumann1949EDSAC存儲14現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段電子管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)集成電路計(jì)算機(jī)大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)14現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段電子管計(jì)算機(jī)15電子管計(jì)算機(jī)第一代——電子管計(jì)算機(jī)時代（1946年～50年代末期）器件：電子管。軟件：機(jī)器語言、匯編語言。應(yīng)用：科學(xué)計(jì)算。計(jì)算速度5千~4萬（次/秒）15電子管計(jì)算機(jī)第一代——電子管計(jì)算機(jī)時代（1946年～5016當(dāng)時的編程是這樣的162023/9/2816當(dāng)時的編程是這樣的162023/8/717172023/9/28

1956年，IBM公司的巴克斯研制成功第一個高級程序語言FORTRAN，它被廣泛用于科學(xué)計(jì)算。17172023/8/71956年，IBM公司的18大型機(jī)戰(zhàn)爭182023/9/28

UNIVAC由?？颂睾湍死兄瞥晒?，這也是第一個進(jìn)行批量生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)。1951年，電腦開始走出實(shí)驗(yàn)室服務(wù)于社會與公眾。1952年，UNIVAC因準(zhǔn)確地預(yù)測美國總統(tǒng)大選結(jié)果而名聲大噪。IBM公司1952年推出的IBM701在商戰(zhàn)中擊敗UNIVAC，不僅使IBM實(shí)現(xiàn)了全面的轉(zhuǎn)型，更奠定了IBM的產(chǎn)業(yè)霸主地位。18大型機(jī)戰(zhàn)爭182023/8/7UNIVAC由19晶體管計(jì)算機(jī)第二代——晶體管計(jì)算機(jī)時代（20世紀(jì)50年代中期～60年代末期）器件：晶體管。軟件：高級語言。應(yīng)用：數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制。計(jì)算速度幾十萬~百萬（次/秒）IBM7090型電子計(jì)算機(jī)19晶體管計(jì)算機(jī)第二代——晶體管計(jì)算機(jī)時代（20世紀(jì)50年代20ENIAC劃時代的實(shí)驗(yàn)裝置晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。電子管的缺點(diǎn)：體積大；耗能高、散熱量大。晶體管的優(yōu)點(diǎn)：體積??；耗能低；性能穩(wěn)定。電子恐龍的縮骨法——晶體管20ENIAC劃時代的實(shí)驗(yàn)裝置晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空21

1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克萊、巴丁、布拉頓發(fā)明點(diǎn)觸型晶體管；1950年又發(fā)明了面結(jié)型晶體管。相比電子管，晶體管體積小、重量輕、壽命長、發(fā)熱少、功耗低，電子線路的結(jié)構(gòu)大大改觀，運(yùn)算速度則大幅度提高。

肖克萊（左）、巴丁（中）、布拉頓（右）于1956年共同獲得諾貝爾物理學(xué)獎。

發(fā)明晶體管的肖克萊在加利福尼亞創(chuàng)立了當(dāng)?shù)氐谝患野雽?dǎo)體公司，這一地區(qū)后來被稱為硅谷。21

1947年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克萊、巴丁、布拉頓發(fā)明22集成電路計(jì)算機(jī)

第三代——中、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時代（20世紀(jì)60年代中期～70年代初期）器件：集成電路軟件：操作系統(tǒng)應(yīng)用：文字處理、圖形處理集成電路百萬~幾百萬（次/秒）22集成電路計(jì)算機(jī)

第三代——中、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時代（23232023/9/28

IBM投資50億美元于1964年研制出計(jì)算機(jī)歷史上最成功的機(jī)型之一IBMS/360。IBM由于S/360的成功，進(jìn)一步鞏固了自己在業(yè)界的地位，“藍(lán)色巨人”IBM幾乎成為計(jì)算機(jī)的代名詞。

23232023/8/7IBM投資50億美元于1924大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)

微處理器鑄造第四代計(jì)算機(jī)——大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時代（20世紀(jì)70年代初期～現(xiàn)在）器件：大規(guī)模集成電路軟件：數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用：社會各領(lǐng)域幾百萬~幾億（次/秒）24大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)微處理器鑄造第四代計(jì)25從1970年至今的計(jì)算機(jī)基本上都屬于第四代計(jì)算機(jī)，它們都采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。隨著技術(shù)的進(jìn)展，計(jì)算機(jī)開始分化成通用大型機(jī)、巨型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)。252023/9/2825從1970年至今的計(jì)算機(jī)基本上都屬于第四代計(jì)算機(jī)，它們都26

體積越來越小運(yùn)算速度越來越快性能價(jià)格比越來越高應(yīng)用范圍越來越廣泛電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路發(fā)展特點(diǎn)：發(fā)展：26體積越來越小電子管、晶體管、集成電路、發(fā)展特點(diǎn)：發(fā)展：271971：微處理器時代的開端272023/9/28

1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一塊4位微處理器芯片Intel4004，標(biāo)志著第一代微處理器問世，微處理器和微機(jī)時代從此開始。

因發(fā)明微處理器，霍夫被英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》雜志列為“二戰(zhàn)以來最有影響力的7位科學(xué)家”之一。271971：微處理器時代的開端272023/8/728282023/9/28

Intel公司成立于1968年，格魯夫（左）、諾依斯（中）和摩爾（右）是微電子業(yè)界的夢幻組合。Intel，這個字是由“集成/電子(IntegratedElectronics)"兩個英文單詞組合成的28282023/8/7Intel公司成立于19629摩爾定律292023/9/28

摩爾預(yù)言，晶體管的密度每過18個月就會翻一番，這就是著名的摩爾定律。摩爾的發(fā)現(xiàn)，即現(xiàn)在人們所熟知的摩爾定律，揭示了一個趨勢。這個趨勢一直延續(xù)至今，并且事實(shí)證明相當(dāng)準(zhǔn)確。29摩爾定律292023/8/7摩爾預(yù)言，晶體管的密30第一臺微型計(jì)算機(jī)：Altair8800302023/9/28

1975年4月，MITS發(fā)布第一個通用型Altair8800，售價(jià)375美元，帶有1KB存儲器。這是世界上第一臺微型計(jì)算機(jī)。

埃德·羅伯茨把Altair定位在青年電腦迷市場。30第一臺微型計(jì)算機(jī)：Altair8800302023/831312023/9/28Allen（保羅·艾倫）和BillGates（比爾·蓋茨）在三周內(nèi)為Altair開發(fā)出BASIC語言，MITS成為兩個未來富翁的第一個客戶。當(dāng)BillGates嶄露頭角時，昔日校友正在哈佛上二年級31312023/8/7Allen（保羅·艾倫）和32322023/9/28

1976年3月，SteveWozniak（斯蒂夫·沃茲尼亞克）和SteveJobs（斯蒂夫·喬布斯）開發(fā)出微型計(jì)算機(jī)AppleI，4月1日愚人節(jié)這天，兩個Steve成立了Apple計(jì)算機(jī)公司。Apple計(jì)算機(jī)公司32322023/8/71976年3月，Ste33332023/9/28

Apple微型機(jī)一問世就引起人們的極大興趣，其廣告詞是“來咬一只蘋果”。33332023/8/7Apple微型機(jī)一問世341977：AppleII閃亮登場342023/9/28

AppleII是第一個帶有彩色圖形的個人計(jì)算機(jī)，售價(jià)為1300美元。AppleII及其系列改進(jìn)機(jī)型風(fēng)靡一時，這使Apple成為微型機(jī)時代最成功的計(jì)算機(jī)公司。341977：AppleII閃亮登場342023/8/735352023/9/28

1978年Apple股票上市，3周內(nèi)市值達(dá)到17.9億美元，超過福特汽車。1981年Apple進(jìn)入《財(cái)富》500強(qiáng)，叛逆青年Jobs成為《時代》周刊的封面人物。35352023/8/71978年Apple股票361980:Microsoft的秘密交易1980年10月，Microsoft把握了一次絕佳的發(fā)展機(jī)遇。IBM在秘密進(jìn)行代號為“跳棋計(jì)劃”的開發(fā)項(xiàng)目（第一臺IBMPC）過程中，向Microsoft提出采購一套操作系統(tǒng)。PaulAllen抓住機(jī)會與SeattleComputerProducts的TimPatterson簽約，向其支付了不到10萬美元，獲得了其DOS操作系統(tǒng)的版權(quán)并進(jìn)行了一些修改，從而做成了與這個神秘客戶（IBM）的大買賣。362023/9/28361980:Microsoft的秘密交易1980年10月，37372023/9/28TimPattersonPaulAllenDOS37372023/8/7TimPattersonPaul381981年8月12日：IBMPC揭開新紀(jì)元38

IBM公司發(fā)布第一臺IBMPC，由此開創(chuàng)了計(jì)算機(jī)歷史的新篇章，人類的文明進(jìn)程在隨后的20多年里獲得了空前的加速度。381981年8月12日：IBMPC揭開新紀(jì)元3839“PC”的由來第一臺IBMPC采用了主頻為4.77MHz的Intel8088，操作系統(tǒng)是Microsoft提供的MS-DOS。IBM將其命名為“個人電腦（PersonalComputer）”，不久“個人電腦”的縮寫“PC”成為所有個人電腦的代名詞。392023/9/2839“PC”的由來第一臺IBMPC采用了主頻為4.77MH40PC之父

IBM微電腦技術(shù)總設(shè)計(jì)師埃斯特利奇（DonEstridge）負(fù)責(zé)整個跳棋計(jì)劃的執(zhí)行，他的天才和辛勤工作直接導(dǎo)致了IBMPC的成功，并被后人尊稱為“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班機(jī)遭臺風(fēng)襲擊而英年早逝，沒能夠親眼目睹他所開創(chuàng)的巨大輝煌。40PC之父

411983計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)41411983計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)414242IBMPC/XT

IBM在1983年3月8日發(fā)布了PC的改進(jìn)型IBMPC/XT，憑借XT，IBM市場占有率超過76%，一舉把Apple擠下微型電腦霸主的寶座。它帶有一個容量為10MB的硬盤，這是硬盤第一次成為PC的標(biāo)準(zhǔn)配置。XT預(yù)裝了DOS2.0系統(tǒng)，支持“文件”的概念并以“目錄樹”存儲文件。4242IBMPC/XT

它帶有一個容量為10MB的硬盤，43432023/9/28198443432023/8/719844444444445198545198546462023/9/2846462023/8/7474719864747198648482023/9/2848482023/8/749198849198850502023/9/2850502023/8/7511989WWW-worldwideweb512023/9/28511989WWW-worldwideweb512052計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)522023/9/28199052計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)522023/8/7199053532023/9/28199153532023/8/71991549/28/2023548/7/202355計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)552023/9/28199255計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)552023/8/7199256562023/9/28199356562023/8/7199357572023/9/2857572023/8/758199458199459592023/9/28199559592023/8/719956060199760601997616162200162200163晶體管數(shù)目4004奔騰4420,000,0002,300

將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片10微米芯片63晶4004奔騰4420,000,0002,300將電64

集成電路的集成度已接近極限人們一直在努力設(shè)法跨越這些極限，去尋找縮小尺寸的新途徑

2002年6月美國科學(xué)家采用納米技術(shù)開發(fā)出全球第一個單原子晶體管，這種晶體管的體積僅為當(dāng)前晶體管的1/100

目前在郵票大小的電路板上集成4000萬個硅晶體管，若使用原子晶體管，則至少可以集成40億個晶體管64集成電路的集成度已接近極限651958年完成第一臺電子計(jì)算機(jī)1031959年完成大型電子計(jì)算機(jī)1041959年中國自行研究的107計(jì)算機(jī)問世1965年中國開始研制第三代計(jì)算機(jī)（集成電路）1977年研制成功中國第一臺微機(jī)DJS0501983年研制成功”銀河-I”2001年曙光30002002年龍芯2號500HZ2004年曙光4000A

計(jì)算機(jī)世界中的中國651958年完成第一臺電子計(jì)算機(jī)103計(jì)算機(jī)世界中的中66

計(jì)算機(jī)世界中的日本輝煌：打敗Intel的芯片巨人，迫使Intel于1985年另辟

戰(zhàn)場（微處理器）筆記本電腦的領(lǐng)軍人物失誤：第五代計(jì)算機(jī)（智能計(jì)算機(jī)）的開發(fā)者高清晰度模擬電視66計(jì)算機(jī)世界中的日本輝煌：67硅谷慧谷世界軟件產(chǎn)業(yè)王國1985年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為1000萬美元1994年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為10億美元2000年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為50億美元在軟件出口規(guī)模和質(zhì)量與總產(chǎn)值的比例上，印度居世界第一。計(jì)算機(jī)世界中的印度67硅谷慧谷世界軟件產(chǎn)業(yè)王國計(jì)算機(jī)世界中的印度68計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢微型化巨型化網(wǎng)絡(luò)化智能化多媒體化68計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢微型化69Altair8800計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個人的信息機(jī)器。計(jì)算機(jī)發(fā)展——微型化69Altair8800計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一70CRAY-Ⅱ運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級計(jì)算機(jī)1975年世界上第一臺超級計(jì)算機(jī)“Cray-I”超級計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。中國超級計(jì)算機(jī)：國防科技大學(xué)研制的“銀河1號”、“銀河2號”和“銀河3號”國家職能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光1000”、“曙光200I”和“曙光3000”銀河Ⅱ

計(jì)算機(jī)發(fā)展——巨型化70CRAY-Ⅱ運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級計(jì)算機(jī)中國71計(jì)算機(jī)