計算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論-基于計算思維的思想與方法（第4版） 課件【ch01】計算機(jī)科學(xué)概述

計算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論基于計算思維的思想與方法計算機(jī)科學(xué)概述第一章新工科建設(shè)之路·計算機(jī)類系列教材01人類計算工具的進(jìn)步人類計算工具的進(jìn)步01手工時代的計算工具，其發(fā)展過程大致可分為以下3個階段。1.原始計數(shù)法2.算籌3.算盤一、手工時代人類計算工具的進(jìn)步011.計算尺2.Pascal加法器3.萊布尼茨計算器4.雅克特提花編織機(jī)5.巴貝奇差分機(jī)與分析機(jī)二、機(jī)械時代人類計算工具的進(jìn)步011.工業(yè)通用計算機(jī)1938年，美國的v.Bush為解線性微分方程而設(shè)計了微分器，它是世界上第一臺電子模擬計算機(jī)。2.阿塔納索夫計算機(jī)3.Mark計算機(jī)三、機(jī)電時代人類計算工具的進(jìn)步01四、電子時代20世紀(jì)中期，計算工具已完全進(jìn)入電子時代。Mark計算機(jī)的概念和設(shè)計思想，為現(xiàn)代電子計算機(jī)的形成奠定了基礎(chǔ)。在這一時期，令世界矚目的偉大科技成果是ENIAC，ENIAC的研制成功，開辟了電子計算機(jī)的新時代。1.ENIAC的誕生2.電子時代的劃分人類計算工具的進(jìn)步01四、電子時代3.計算機(jī)類型的劃分(1)數(shù)字計算機(jī)是指能夠直接對離散的數(shù)字和邏輯變量進(jìn)行處理的計算機(jī)，它所處理的電信號在時間上是離散的，稱為數(shù)字量。在數(shù)字計算機(jī)中，根據(jù)它的適用范圍和用途不同，又分為以下兩種類型：①專用計算機(jī)；②通用計算機(jī)。(2)模擬計算機(jī)：是指能夠直接對模擬量進(jìn)行操作的計算機(jī)，它所處理的電信號在時間上是連續(xù)變化的，稱為模擬量。(3)模擬——數(shù)字混合計算機(jī)是把數(shù)字計算機(jī)和模擬計算機(jī)的優(yōu)點結(jié)合起來設(shè)計而成的計算機(jī)。02計算機(jī)科學(xué)體系的形成計算機(jī)科學(xué)體系的形成02布爾代數(shù)是以形式邏輯為基礎(chǔ)，以文字符號為工具，以數(shù)學(xué)形式分析、研究邏輯問題的理論。布爾代數(shù)雖為數(shù)學(xué)，但與普通數(shù)學(xué)有著本質(zhì)的區(qū)別。它所研究的對象只有“0”和“1”兩個數(shù)碼，并定義了“與”(AND，

符號為∧)、“或”(OR，符號為∨)、“非”(NOT，符號為)三種運算，其他運算均可以用最基本的“與”“或”“非”運算來表示。盡管布爾代數(shù)是用文字符號來代替數(shù)碼，以表示變量，但這種變量的取值范圍僅限于取“0”和“1”，所以邏輯變量是二值的，因此被稱之為二值邏輯。這種簡化的二值邏輯為數(shù)字計算機(jī)的二進(jìn)制運算、開關(guān)邏輯元件和邏輯電路的設(shè)計與簡化鋪平了道路，并為二進(jìn)制數(shù)字計算機(jī)的研制奠定了理論基礎(chǔ)。一、布爾提出的邏輯代數(shù)計算機(jī)科學(xué)體系的形成02二進(jìn)制概念的提出有著極為重要的意義，至今依然是計算科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。1938年，香農(nóng)發(fā)表了題為ASymbolicAnalysisofRelayandSwitchingCircuis(繼電器開關(guān)電路的符號分析)的論文，首次提出了可以用電子線路來實現(xiàn)布爾代數(shù)表達(dá)式。由于布爾代數(shù)只有1和0兩個值，與電路分析中的“開”和“關(guān)”現(xiàn)象完全一致，因此可以按布爾代數(shù)邏輯變量的“真”或“假”對應(yīng)開關(guān)的閉合或斷開。自從香農(nóng)通過繼電器開關(guān)電路實現(xiàn)了布爾代數(shù)運算之后，人們在計算機(jī)的設(shè)計中開始采用邏輯代數(shù)來分析和設(shè)計邏輯電路。二、香農(nóng)提出的邏輯電路計算機(jī)科學(xué)體系的形成021940年，維納提出了設(shè)計計算機(jī)的一些原則：(1)計算機(jī)中的加法裝置和乘法裝置應(yīng)該是數(shù)字的，而不是模擬的；(2)計算機(jī)由電子元件構(gòu)成，盡量減少機(jī)械部件；(3)采用二進(jìn)制運算；(4)全部運算均在計算機(jī)上自動進(jìn)行；(5)采用內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)。三、維納提出的計算機(jī)設(shè)計原則計算機(jī)科學(xué)體系的形成02圖靈對現(xiàn)代計算機(jī)的貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在兩方面：一是建立了圖靈機(jī)理論模型，二是提出了定義機(jī)器智能的圖靈測試。四、圖靈提出的圖靈機(jī)和圖靈測試1.圖靈機(jī)(TuringMachine，TM)這個“圖靈機(jī)”不是具體的機(jī)器，而是一種理論模型，用來模擬人類用紙筆進(jìn)行數(shù)學(xué)計算的過程。圖靈機(jī)是一種十分簡單但運算能力很強(qiáng)的計算裝置，用來計算可以想像得到的可計算函數(shù)，它不僅解決了純數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論問題，而且在理論上證明了研制通用數(shù)字計算機(jī)的可行性。盡管圖靈機(jī)并不是真實的計算機(jī)，而是用數(shù)學(xué)方法從理論上證明了制造通用計算機(jī)的可行性。計算機(jī)科學(xué)體系的形成02四、圖靈提出的圖靈機(jī)和圖靈測試2.圖靈測試(TuringTesting，TT)圖靈提出一個假想：一個人在不知情的條件下，通過一種特殊的方式和一臺機(jī)器進(jìn)行問答，如果在相當(dāng)長時間內(nèi)，他分辨不出與他交流的對象是人還是機(jī)器，那么，這臺機(jī)器就可以認(rèn)為是能思維的，這就是著名的“圖靈測試”(TuringTesting)。今天，圖靈測試己被公認(rèn)為是“證明機(jī)器具有智能的最佳方法”。今天，圖靈測試已被公認(rèn)為是“證明機(jī)器具有智能的最佳方法”。計算機(jī)科學(xué)體系的形成02五、馮·諾依曼提出的EDVAC人們把基于EDVAC結(jié)構(gòu)的計算機(jī)稱為Neumann結(jié)構(gòu)計算機(jī)，它是在分析機(jī)、二進(jìn)制理論、圖靈機(jī)等基礎(chǔ)上發(fā)展形成的。Neumann結(jié)構(gòu)計算機(jī)的特點主要體現(xiàn)在以下4方面。1.采用二進(jìn)制計算機(jī)采用二進(jìn)制具有如下優(yōu)點。(1)電路簡單：與十進(jìn)制數(shù)相比，二進(jìn)制數(shù)在電子元件中容易實現(xiàn)。(2)工作可靠：用兩種狀態(tài)表示兩個代碼，數(shù)字傳輸和處理不易出錯，因此可靠性好。(3)運算簡單：二進(jìn)制只有4種求和與求積運算規(guī)則(4)邏輯性強(qiáng)：計算機(jī)的工作原理是建立在邏輯運算基礎(chǔ)上的。計算機(jī)科學(xué)體系的形成02五、馮·諾依曼提出的EDVAC2.采用存儲程序控制Neumann結(jié)構(gòu)計算機(jī)把運算程序及其相應(yīng)的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的模式存放在存儲器中，讓計算機(jī)的運算操作按照程序步驟自動執(zhí)行，這個過程被稱為“存儲程序控制”，并成為Neumann結(jié)構(gòu)的核心。其基本思想包含以下3方面。(1)編制程序：為了使計算機(jī)能快速求解問題，必須把要解決的問題按照處理步驟編制成程序，使計算機(jī)把復(fù)雜的控制機(jī)制變得有“序”可循。(2)存儲程序：計算機(jī)要完成自動解題任務(wù)，必須能把事先設(shè)計的、用于描述計算機(jī)解題過程的程序和數(shù)據(jù)存儲起來。(3)自動執(zhí)行：啟動計算機(jī)后，計算機(jī)能按照程序規(guī)定的順序，自動、連續(xù)地執(zhí)行。當(dāng)然，計算機(jī)在運行過程中允許人工干預(yù)。計算機(jī)科學(xué)體系的形成02五、馮·諾依曼提出的EDVAC3.具有5項基本功能從“存儲程序控制”概念不難想象，要實現(xiàn)“存儲程序控制”，計算機(jī)必須具有以下5項基本功能。(1)輸入、輸出功能(2)存儲功能(3)計算功能(4)判斷功能(5)控制功能計算機(jī)科學(xué)體系的形成02五、馮·諾依曼提出的EDVAC4.以運算器為中心其邏輯結(jié)構(gòu)如圖1-16所示。該結(jié)構(gòu)具有以下特點。(1)整個機(jī)器以運算器為中心，輸入、輸出信息與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳輸都經(jīng)過運算器，是Neumann結(jié)構(gòu)的特征。計算機(jī)科學(xué)體系的形成02五、馮·諾依曼提出的EDVAC4.以運算器為中心(2)采用存儲程序控制，程序和數(shù)據(jù)放在同一存儲器中。(3)指令(指示計算機(jī)執(zhí)行操作的命令)和數(shù)據(jù)均以二進(jìn)制編碼表示、存儲和運算，并且按存儲器的地址進(jìn)行訪問。(4)控制信息由指令產(chǎn)生，指令由操作碼和地址碼組成。(5)指令在存儲器內(nèi)按順序存放和執(zhí)行，并在特定條件下可以改變執(zhí)行順序，這與EDVAC之前只有數(shù)據(jù)才存儲在存儲器中的計算機(jī)結(jié)構(gòu)是完全不同的。03基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)031.計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)(ComputerArchitecture)計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是指計算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本架構(gòu)，主要研究軟/硬件功能分配和對軟/硬件界面的確定，即確定哪些功能由軟件實現(xiàn)，哪些功能由硬件實現(xiàn)。在硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上由以運算器為中心演變成以存儲器為中心的結(jié)構(gòu)形式。以存儲器為中心的計算機(jī)結(jié)構(gòu)代表了當(dāng)代計算機(jī)的典型結(jié)構(gòu)。一、計算機(jī)的結(jié)構(gòu)組成基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)03以存儲器為中心的計算機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與工作過程(數(shù)據(jù)流向)具有以下特點。(1)整個機(jī)器以存儲器為中心，所有程序和數(shù)據(jù)存放在外存儲器中。(2)內(nèi)存儲器存儲容量小，外存儲器存儲容量大，為了適應(yīng)大數(shù)據(jù)處理，將內(nèi)存儲器與外存儲器結(jié)合在一起，形成一個存儲系統(tǒng)，從而使得外存儲器作為內(nèi)存儲器存儲容量的“堅強(qiáng)后盾”(3)隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，可將運算器、控制器、指令系統(tǒng)集成在一塊芯片內(nèi)，稱為中央處理器(CentralProcessingUnit，CPU)，通常簡稱為處理器，它是計算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心。一、計算機(jī)的結(jié)構(gòu)組成基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)032.計算機(jī)組成(ComputerOrganization)計算機(jī)組成(也稱為計算機(jī)組織)是指計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)(包括機(jī)器級內(nèi)的數(shù)據(jù)流和控制流的組成及邏輯設(shè)計等)，主要研究硬件子系統(tǒng)各部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系，以實現(xiàn)機(jī)器指令級的各種功能和特性。一、計算機(jī)的結(jié)構(gòu)組成基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)033.計算機(jī)實現(xiàn)(Computerlmplementation)計算機(jī)實現(xiàn)是指計算機(jī)組成的物理實現(xiàn)，主要研究計算機(jī)器件和微組裝技術(shù)。計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計算機(jī)組成和計算機(jī)實現(xiàn)三者之間，既相互聯(lián)系，又相互影響。體系結(jié)構(gòu)是指令系統(tǒng)及其執(zhí)行模型，是計算機(jī)系統(tǒng)軟/硬件的界面；計算機(jī)組成是計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的邏輯實現(xiàn)；計算機(jī)實現(xiàn)是計算機(jī)組成的物理實現(xiàn)。結(jié)構(gòu)、組成和實現(xiàn)是設(shè)計計算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心。一、計算機(jī)的結(jié)構(gòu)組成基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)03二、計算機(jī)的主要特點計算精度高計算機(jī)的計算精度隨著字長的增加而提高，有效數(shù)字位數(shù)可達(dá)數(shù)十位、數(shù)百位甚至千位以上。2判斷能力強(qiáng)現(xiàn)代計算機(jī)具有準(zhǔn)確的邏輯判斷能力和高超的記憶能力，是計算能力、邏輯判斷能力和記憶能力三者的結(jié)合。3運算速度快由于采用高速電子器件，計算機(jī)的運算速度，慢則每秒鐘數(shù)萬次，快則每秒鐘數(shù)億次。1基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)03二、計算機(jī)的主要特點存儲容量大主存儲容量可達(dá)數(shù)GB級，輔助存儲容量可達(dá)TB級。主存儲器是衡量計算機(jī)性能的重要指標(biāo)。5可靠性能好大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路(VSLI)大大提高了計算機(jī)的可靠性。6工作自動化計算機(jī)啟動后，不需要人工干預(yù)，可以自動、連續(xù)、高速、協(xié)調(diào)地完成各種運算和操作處理。4基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)031.機(jī)器字長(MachineSize)機(jī)器字長是指每個存儲單元所包含的二進(jìn)制位數(shù)，即計算機(jī)一次所能處理數(shù)據(jù)位數(shù)的多少，機(jī)器字長決定了計算機(jī)數(shù)據(jù)處理的速率，是衡量計算機(jī)性能的一個重要標(biāo)志。2.內(nèi)存容量(MemoryCapacity)內(nèi)存容量是指RAM中能存儲信息的字節(jié)數(shù)，反映直接與CPU進(jìn)行信息交換的能力。內(nèi)存容量直接影響CPU處理數(shù)據(jù)的能力和尋址能力，常用字?jǐn)?shù)乘以字長來表示容量的大小。三、計算機(jī)的基本性能基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)033.存取周期(AccessCycle)存取周期是指存儲器進(jìn)行一次完整的讀寫操作所需要的全部時間，即從存儲器中連續(xù)存(寫)、取(讀)兩個字所用的最小時間間隔稱為存取周期。4.主頻(ClockSpeed)主頻是指CPU的時鐘頻率(ClockSpeed)，即CPU在單位時間內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)，單位是兆赫茲(MHz)。三、計算機(jī)的基本性能基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)035.運算速度(OperatingSpeed)運算速度是指計算機(jī)每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，單位是次秒。6.RASIS特性RASIS特性是指計算機(jī)的可靠性(Reliability)、可用性(Availabilty)、可維護(hù)性(Serviceability)、完整性(Integrality)和安全性(Secunity)，是衡量現(xiàn)代一一個計算機(jī)系統(tǒng)性能的五大功能特性。三、計算機(jī)的基本性能基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)037.兼容性(Compatiblity)兼容性也稱為適應(yīng)性，是指硬件系統(tǒng)或軟件系統(tǒng)之間所具有的并存性，它意味著兩個系統(tǒng)間存在著一定程度的通用性。8.數(shù)據(jù)輸入、輸出最大速率主機(jī)與外部設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)的速率是影響計算機(jī)系統(tǒng)工作速度的重要因素，由于各種外部設(shè)備本身工作的速度不同，因此常用主機(jī)支持的數(shù)據(jù)輸入、輸出最大速率來表示。三、計算機(jī)的基本性能基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)03目前，計算機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域可以概括為以下8個方面。1.科學(xué)計算(ScientificCompute)現(xiàn)代計算機(jī)的誕生就是源于科學(xué)計算，科學(xué)計算一直是電子計算機(jī)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。2.信息管理(InformationManagement)信息管理是指利用計算機(jī)對各種數(shù)據(jù)信息實行科學(xué)的管理。計算機(jī)在信息管理方面的應(yīng)用極為廣泛，如企業(yè)管理、庫存管理、報表統(tǒng)計、賬目計算、信息情報檢索等。四、計算機(jī)的主要應(yīng)用基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)033.實時控制(Real-timeControl)實時控制是指在信息或數(shù)據(jù)產(chǎn)生的同時進(jìn)行處理，處理的結(jié)果可立即用來控制進(jìn)行中的現(xiàn)象或過程。實時控制的基本原理是基于反饋(Feedback)機(jī)制，即通過被控對象的反饋信號與給定信號進(jìn)行比較，以達(dá)到自動調(diào)節(jié)的控制技術(shù)。4.系統(tǒng)仿真(SystemSimulation)系統(tǒng)仿真是利用計算機(jī)模仿真實系統(tǒng)的技術(shù)，它利用計算機(jī)對復(fù)雜的現(xiàn)實系統(tǒng)經(jīng)過抽象和簡化，形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運行此模型，從而得到系統(tǒng)一系列的統(tǒng)計性能。四、計算機(jī)的主要應(yīng)用基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)035.計算機(jī)輔助系統(tǒng)(ComputerAidedSystem)計算機(jī)輔助系統(tǒng)是指以計算機(jī)作為輔助工具的各種應(yīng)用系統(tǒng)，利用計算機(jī)的高速運算、大容量存儲和圖形處理能力，輔助進(jìn)行工程設(shè)計、制造、測試、教學(xué)的理論和方法。6.多媒體應(yīng)用(Multi-mediaApplication)多媒體技術(shù)與人工智能技術(shù)的結(jié)合，促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實、虛擬制造技術(shù)的發(fā)展，使人們可以在計算機(jī)產(chǎn)生的虛擬環(huán)境中感受到真實場景；通過計算機(jī)仿真和模擬，可以在制造零件及其產(chǎn)品之前，形成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式，了解產(chǎn)品各方面的基本功能和性能指標(biāo)。四、計算機(jī)的主要應(yīng)用基于Neumann結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代計算機(jī)037.網(wǎng)絡(luò)通信NetworkCommunication)網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用極大地改變了人們的工作和生活方式，用戶只要把自己的計算機(jī)或手機(jī)聯(lián)到網(wǎng)絡(luò)中，就能獲取網(wǎng)絡(luò)上的各種信息，足不出戶便可以預(yù)訂機(jī)票、車票、選購商品等，甚至通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以直接在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)語音、視頻交流，能夠與遠(yuǎn)在千里之外的親人、朋友進(jìn)行通話或洽談業(yè)務(wù)。8.人工智能(ArtificialIntelligence)發(fā)展起來的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)技術(shù)是人工智能的前沿技術(shù)，要解決人工感覺(包括計算機(jī)視覺、聽覺、嗅覺)，即解決大量需要相互協(xié)調(diào)動作的機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下的決策問題。四、計算機(jī)的主要應(yīng)用04突破與超越Neumann結(jié)構(gòu)突破與超越Neumann結(jié)構(gòu)04一、突破Neumann體系結(jié)構(gòu)Neumann體系結(jié)構(gòu)的最大局限是存儲器和處理器之間的通路太狹窄，即每次只能執(zhí)行一條指令，即使擴(kuò)大存儲容量和提高CPU的速度，但與提高系統(tǒng)的整體性能不成等比關(guān)系，因而其意義不大，人們將這種現(xiàn)象稱為“馮·諾依曼瓶頸”。為此，人們不斷尋求突破Neumann體系結(jié)構(gòu)的途徑。通過突破計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)來提高計算機(jī)系統(tǒng)處理速度及其性價比的一一個重要措施是增加計算處理的并行性(Parallel)，也稱為并行計算(ParallelComputing)，其策略是采用“時間重疊”“資源重復(fù)”和“資源共享”；在具體實現(xiàn)上，采用流水線處理器系統(tǒng)、并行處理器系統(tǒng)、多處理器系統(tǒng)、精簡指令系統(tǒng)等。突破與超越Neumann結(jié)構(gòu)04一、突破Neumann體系結(jié)構(gòu)1.流水線處理器系統(tǒng)(PipelineProcessorSystem)流水線處理可分為指令執(zhí)行流水線和運算操作流水線，運算操作流水線是指將一個運算操作分解成若干道“工序”，而每一道“工序”都可在其專用的邏輯部件上與其它“工序”同時執(zhí)行。突破與超越Neumann結(jié)構(gòu)04一、突破Neumann體系結(jié)構(gòu)2.并行處理器系統(tǒng)(ParallelProcessorSystem)并行處理器系統(tǒng)則是以“資源重復(fù)”為特征的處理器級并行處理技術(shù)，利用“空間并行”，讓多個處理器在同一控制器的指揮下，按照統(tǒng)一指令的要求對一個整組數(shù)據(jù)同時進(jìn)行操作，以實現(xiàn)處理器一級的整個操作的并行。突破與超越Neumann結(jié)構(gòu)04一、突破Neumann體系結(jié)構(gòu)3.多處理器系統(tǒng)(MultiprocessorSystem)多處理器系統(tǒng)是以“時間重疊+資源重復(fù)”，指令、任務(wù)和作業(yè)并行操作為特征的多個處理器并行處理技術(shù)，同時對多條指令及其分別有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即系統(tǒng)中的不同處理器執(zhí)行各自的指令、處理各自的數(shù)據(jù)，因而屬于多指令多數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)的計算機(jī)。多處理器系統(tǒng)的規(guī)模，通?？煞譃橐韵聨追N類型。(1)對稱多處理器；(2)單芯片多處理器；(3)大規(guī)模并行處理器。突破與超越Neumann結(jié)構(gòu)04一、突破Neumann體系結(jié)構(gòu)4.精簡指令系統(tǒng)計算機(jī)指令系統(tǒng)的設(shè)計有兩個不同的方向：

一是增強(qiáng)指令的功能，在指令系統(tǒng)中引入各種操作的指令，即復(fù)雜指令集計算機(jī)；二是盡量簡化指令功能，只保留那些使用頻率高、功能簡單的指令，即精簡指令集計算機(jī)。突破與超越Neumann結(jié)構(gòu)04二、突破Neumann組成結(jié)構(gòu)1.微型化(Micromation)2.巨型化(Giganticism)3.網(wǎng)絡(luò)化(Networking)網(wǎng)絡(luò)化是20世紀(jì)90年代計算機(jī)發(fā)展的一大趨勢，也是計算機(jī)應(yīng)用模式的一個巨大變革。突破與超越Neumann結(jié)構(gòu)04二、突破Neumann組成結(jié)構(gòu)4.智能化(Intelligentize)智能化的特點主要體現(xiàn)在邏輯思維和推理方面，如對文字、圖像、聲音的識別有賴于模式識別和對知識的理解。智能化是計算機(jī)理論科學(xué)研究的一個重要領(lǐng)域，發(fā)展極為迅速，在人們的生活和工作中隨處體現(xiàn)計算機(jī)的智能化。5.多媒體化(Multimedia)5.多媒體化(Multimedia)多媒體