大学计算机基础第1章 计算机概述

冯.诺依曼结构特点：
① (程序和数据)使用二进制表示，
电子计算机之父
简化电路
冯.诺依曼
② 存储程序方式
（John von Neumann，1903~1957）
③ 五大功能部件
1.2.1 计算机组成
输入 设备
存储器
输出 设备
CPU (Central Processing
Unit)
运算器
控制器
数据流
控制流
按
缺点:功能单一，使用范围窄。
功
如用于数控机床、轧钢控制、银行存款等具
能
体应用的计算机。
划
分
通用计算机
用于解决各类问题而设计的计算机。 功能齐全，适用范围广，但牺牲了效率和经济性。 又可分为巨型机、大/中型机、小型机、微型机
1.1.2 计算机的特点及类型
按性能划分：
System Z
巨型计算机
速度最快、处理能力最强
计算机发展史 计算机的特点及类型 计算机应用领域 计算机的发展趋势
1.1.1 计算机发展史
手动式 电子计算机
机械式 机电式
1.1.1 计算机发展史
1946.2 ENIAC： 170m2 30吨 150KW 18000个 5000次 $480,000
1.1.1 现代计算机
银河-1 向量机
天河1号 超级计算机
1.1.3 计算机应用领域
过程控制：
利用计算机进 行生产过程中 的自动控制或 实时控制。
水泥熟料烧成窑头车间
1.1.3 计算机应用领域
计算机辅助系统：
以计算机为工具，通过 配备专用软件辅助人们 完成特定的工作，以提 高工作质量和工作效率
CAD 、 CAM 、 CIMS 、 CAI...
1.1.3 计算机应用领域
人工智能：使计算机具有类似人的智能
➢ 信息检索
➢ 机器学习
➢ 数据挖掘与知识发现
➢ 自然语言理解和语音识别
➢ 定理机器证明
➢ 计算机视觉
➢ 遗传算法及演化计算
➢ 机器人 ➢ ......
1997.5卡斯帕罗夫与“深蓝”对弈
1.1.3 计算机应用领域
网络通信： 集文本、数据、声音、
视频与图像等多媒体信 息于一体的全球性的信 息资源系统，可在全世 界范围内提供信息、软 硬件资源的共享。 基于Internet的电子商 务、电子政务、网络电 话、微博微信等...
1.1.4 计算机的发展趋势
巨型化：可进行大规模、复杂计算 微型化：可嵌入、可携带 智能化：理解自然语言，自主完成复杂
功能 网络化：机-机、物-物、物-人、人-人
本章内容
1.1 计算机基础 发展史、特点及类型、应用领域、发展趋势
1.2 计算机组成、实现及工作过程[本章重点] 计算机组成、硬件系统、软件系统、工作过程
天河2号 超级计算机
天河2号 中国神威“太湖之光” 超级计算机
1.1.1 计算机发展史
电子管
电子管时代：1946-1957
• 磁芯存储、无外存 • 每秒几千次 • 机器语言 or 汇编语
言
• 体积巨大、高耗能
1.1.1 计算机发展史
电子管 晶体管
晶体管时代： 1958--1964
• 内存、外存
• 体积减小、耗 电降低
1.3 计算机相关新技术 1.4 计算思维
定义、本质、性质、应用
1.2 计算机组成、实现及工作过程
1.2.1 计算机组成 1.2.2 计算机系统 1.2.3 微机工作过程
1.2.1 计算机系统组成
主要贡献： • 设计第二台计算机EDVAC • 提出“存储程序”概念，奠定了 现代计算机体系结构和工作原理
存储内容 存储地址
20H
地址总线
地地 址址
寄译
存码
器器
10110110
数据总线
读写命令 读写控制电路
1.2.1 计算机系统组成：内存储器
每个存储单元由8位二进制位组成。
字节BYTE 76543210
位bit
1KB = 210B = 1024B 1MB = 210KB= 1024KB 1GB = 210MB= 1024MB 1TB = 210GB= 1024GB 思考：8G优盘 7.45G ?
大规模集成电路： 1971-~
• 体积桌面化、掌 上化、微型化
• 半导体存储器
• 千万亿次
• 应用普及化
• 网络化、多媒体 化
1.1.2 计算机的特点及类型
运算速度快 计算精度高 具有超强的记忆能力 具有逻辑判断功能
1.1.2 计算机的类型
为某种特定目的而设计的计算机。 专用计算机
优点:针对性强、效率高、经济等
• 速度提高
• 开始发展计算 机语言(Fortran, Cobol,
Algol…)
1.1.1 计算机发展史
电子管 晶体管
集成电路
标准集成电路时代： 1965--1970
• 体积更小 • 速度更高 • 计算机语言标准
化，OS
• 开始商业产品
1.1.1 计算机发展史
电子管
晶体管
集成电路 大规模 集成电路
System P
大/中型计算机
稳定、安全
System X
小型计算机
封闭专用(Unix服务器) 开放架构X86服务器
微型计算机
台式机、笔记本电脑、平板电脑
1.1.3 计算机应用领域
科学计算 信息处理 过程控制 计算机辅助系统 人工智能 计算机网络
1.1.3 计算机应用领域
以存储器为中心的计算机组成结构
1.2.1 计算机组成
运算器：进行算术运算和逻辑运算的部件
Arithmetic and Logic Unit
ALU 寄存器 寄存器
算术运算： + - ×÷
逻辑运算： ABiblioteka BaiduD，OR，NOT
1.2.1 计算机组成
存储器：存储程序和数据 内 存：存储正在运行的程序和数据以及中间结果、最终结果
科学计算： 也称数值计算, 对科学
研究和工程技术中提出 的数学模型进行求解计 算。 数学模型：几十阶微分 方程组、几百个线性联 立方程组、大型矩阵等
1.1.3 计算机应用领域
数据处理： 利用计算机技术解决企业
内部、企业之间的业务管 理与协同问题。 ➢ 企业资源规划ERP、供应 链 管 理 SCM 、 物 流 管 理 Logistics、人力资源管 理HRM、项目管理PM、客 户关系管理CRM... 数据库系统和软件工程是 数据处理的重要基础。
第1章 计算机概述
本章内容
1.1 计算机基础 发展史、特点及类型、应用领域、发展趋势
1.2 计算机组成、实现及工作过程[本章重点] 计算机组成、硬件系统、软件系统、工作过程
1.3 计算机相关新技术 1.4 计算思维
定义、本质、性质、应用
1.1 计算机基础
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4