第1章 计算机概述

1、教师：赵静从基础学起从基础学起课程简介课程简介 总学时总学时：48。理论理论：32；实验实验：16。 课程简介：课程简介： 计算机科学导论计算机科学导论是学习计算机知识的入门课程，是学习计算机知识的入门课程，是计算机类完整知识体系的绪论，主要内容涉及计算是计算机类完整知识体系的绪论，主要内容涉及计算机的发展简史、计算机的硬件、软件、计算机系统构机的发展简史、计算机的硬件、软件、计算机系统构成、操作系统、计算机网络、数据结构等，构建计算成、操作系统、计算机网络、数据结构等，构建计算机专业的基础知识体系结构，为大学四年的知识学习、机专业的基础知识体系结构，为大学四年的知识学习、能力提高、素质培养和

2、日后的科学研究、技术开发、能力提高、素质培养和日后的科学研究、技术开发、经营管理等工作奠基良好的知识和思维基础。经营管理等工作奠基良好的知识和思维基础。 课程考核课程考核：期末闭卷考试期末闭卷考试 综合成绩=平时成绩*40%+末考成绩*60% 第第1 1章章 计算机概述计算机概述 第第2 2章章 计算机组成原理计算机组成原理 第第3 3章章 程序设计语言和方法程序设计语言和方法 第第4 4章章 数据库系统及其应用数据库系统及其应用 第第5 5章章 操作系统原理操作系统原理 第第6 6章章 计算机网络技术基础计算机网络技术基础 第第7 7章章 软件工程概述软件工程概述 第第8 8章章 数据结构与

3、算法数据结构与算法 第第9 9章章 离散数学离散数学 第第1010章章 计算机专业的职业与道德计算机专业的职业与道德 1.1 1.1 计算机的产生与发展计算机的产生与发展 1.2 1.2 电子计算机的特点电子计算机的特点 1.3 1.3 电子计算机的应用电子计算机的应用 1.5 1.5 微型计算机的发展简史微型计算机的发展简史 1.4 1.4 电子计算机的分类电子计算机的分类 1.6 1.6 新型计算机新型计算机1.1 计算机的产生与发展（起源）计算机的产生与发展（起源） 算算 盘盘 中国唐代中国唐代 第一种手动式计数器第一种手动式计数器计算尺计算尺 1622年，英国年，英国 奥特瑞德奥特瑞德

4、 （对数表）（对数表） 手动式、减、乘、除、指数和三角函数运算手动式、减、乘、除、指数和三角函数运算加法器加法器 1642年，法国年，法国 帕斯卡帕斯卡 机械式，只能做加法机械式，只能做加法 计算器计算器 1673年，德国年，德国 莱布尼茨莱布尼茨 机械式，加、减、乘、除和开方机械式，加、减、乘、除和开方 差分机差分机 1812年，英国年，英国Charles Babbage 分析机分析机 1834年，英国年，英国Charles Babbage ENIAC 1946年，美国。世界上第一台数字电子计算机年，美国。世界上第一台数字电子计算机1812年差分机年差分机1834年分析机年分析机 第一台电子

5、计算机（第一台电子计算机（ENIACENIAC）5000次加法次加法/秒秒体重体重30吨吨占地占地170M218,800只电子管只电子管6000个继电器个继电器耗电耗电140KW计算机发展史计算机发展史计算机科学奠基人计算机科学奠基人 英国科学家英国科学家 阿兰阿兰. .图灵图灵电子计算机之父电子计算机之父 美籍匈牙利数学家美籍匈牙利数学家 冯冯. .诺依曼诺依曼 阿兰.图灵和冯.诺依曼美国计算机学会美国计算机学会(ACM)1966(ACM)1966年设立图灵奖年设立图灵奖主要主要贡献：贡献： 建立图灵机模型，奠定了可计算理论建立图灵机模型，奠定了可计算理论的基础的基础 提出图灵测试，阐述了机

6、器智能的概提出图灵测试，阐述了机器智能的概念，奠定了念，奠定了人工智能人工智能的理论基础。的理论基础。主要贡献：主要贡献： 与同事研制人类与同事研制人类第二台第二台电子计算机电子计算机EDVAC 采用了采用了“存储程序存储程序”概念概念 （冯（冯诺依曼计算机）诺依曼计算机）奠定了现代计算机体系结构和工作原理奠定了现代计算机体系结构和工作原理数学家、计算机学家、物理学家、化学家数学家、计算机学家、物理学家、化学家 1903年年12月月28日生于匈牙利日生于匈牙利 。1914年夏天，约翰进入了大学预科班学习。年夏天，约翰进入了大学预科班学习。 冯冯诺依曼进入柏林大学诺依曼进入柏林大学(1921年年

7、)，1923年又进入瑞士苏黎世联邦工业大学年又进入瑞士苏黎世联邦工业大学学习化学。学习化学。1926年年在苏黎世联邦工业大学获得化学方面的大学毕业学位，通过在每学在苏黎世联邦工业大学获得化学方面的大学毕业学位，通过在每学期期末回到布达佩斯大学通过课程考试，他也获得了布达佩斯大学数学博期期末回到布达佩斯大学通过课程考试，他也获得了布达佩斯大学数学博士学位。士学位。 1933年担任普林斯顿高级研究院教授。当时高级研究院聘有六名教授，其年担任普林斯顿高级研究院教授。当时高级研究院聘有六名教授，其中就包括爱因斯坦，而年仅中就包括爱因斯坦，而年仅30岁的冯岁的冯诺依曼是他们当中最年轻的一位。诺依曼是他们

8、当中最年轻的一位。 从孩提时代起，冯诺依曼就有过目不忘的天赋，六岁时他就能用希腊语同从孩提时代起，冯诺依曼就有过目不忘的天赋，六岁时他就能用希腊语同父亲互相开玩笑。六岁时他能心算做八位数除法，八岁时掌握微积分，在父亲互相开玩笑。六岁时他能心算做八位数除法，八岁时掌握微积分，在十岁时他花费了数月读完了一部四十八卷的世界史，并可以对当前发生的十岁时他花费了数月读完了一部四十八卷的世界史，并可以对当前发生的时间和历史上某个时间做出对比，并讨论两者的军事理论和政治策略，十时间和历史上某个时间做出对比，并讨论两者的军事理论和政治策略，十二岁就读懂领会了波莱尔的大作二岁就读懂领会了波莱尔的大作函数论函数论

9、的要义。的要义。 冯冯.诺依曼诺依曼年代年代名称名称逻辑逻辑元件元件程序设计程序设计语言语言重要特征重要特征第一代第一代19461957电子管电子管计算机计算机电子管电子管 机器语言机器语言 汇编语言汇编语言 速度低，体积大，价格昂贵，可靠速度低，体积大，价格昂贵，可靠性差，用于科学计算。速度达几千性差，用于科学计算。速度达几千次到几万次次到几万次第二代第二代19581964晶体管晶体管计算机计算机 晶体管晶体管 高级程序高级程序设计语言设计语言 操作系统操作系统体积缩小，可靠性提高。从科学计体积缩小，可靠性提高。从科学计算到数据处理。每秒几万次到几十算到数据处理。每秒几万次到几十万次万次第三

10、代第三代19641970集成电集成电路计算路计算机机 中小规模中小规模集成电路集成电路 高级程序高级程序设计语言设计语言操作系统操作系统体积小，可靠性大大提高，速度达体积小，可靠性大大提高，速度达几百万次，软件技术和外设发展迅几百万次，软件技术和外设发展迅速应用领域不断扩大。速应用领域不断扩大。第四代第四代 1971现在现在 大规模大规模集成电集成电路计算路计算机机 大规模或大规模或超大规模超大规模集成电路集成电路 面向对象的高面向对象的高级语言级语言操作系统、网操作系统、网络管理系统络管理系统速度提高至几百万次至几千万次速度提高至几百万次至几千万次 出现微型计算机、单片机出现微型计算机、单片

11、机第五代第五代第五代智能化计算机正在研制之中，使计算机具有人工智能，可像人一样第五代智能化计算机正在研制之中，使计算机具有人工智能，可像人一样能看、能听、能说、能思考，具有学习功能，能自动进行逻辑判断等能看、能听、能说、能思考，具有学习功能，能自动进行逻辑判断等1.1.2 1.1.2 计算机的发展计算机的发展年代年代名称名称逻辑逻辑元件元件第一代第一代19581964电子管计算机电子管计算机电子管电子管 第二代第二代19651972晶体管计算机晶体管计算机 晶体管晶体管 第三代第三代197320世纪世纪80年代初年代初集成电路计算机集成电路计算机 中小规模中小规模集成电路集成电路 第四代第四代

12、 20世纪世纪80年代中期年代中期现在现在 大规模集成电路计大规模集成电路计算机算机 大规模或超大规模集大规模或超大规模集成电路成电路 1.1.3 1.1.3 中国计算机的发展中国计算机的发展1.1.4 1.1.4 著名的计算机公司著名的计算机公司 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 华为公司华为公司 Adobe公司公司1.2 1.2 电子计算机的特点电子计算机的特点 1.2.1 运算速度快运算速度快 1.2.2 计算精度高计算精度高 1.2.3 存储功能强存储功能强 1.2

13、.4 具有逻辑判断力具有逻辑判断力 1.2.5 具有自动运行能力具有自动运行能力1.3 1.3 电子计算机的应用电子计算机的应用 科学计算科学计算 数据处理数据处理 过程控制过程控制 计算机辅助系统计算机辅助系统 人工智能人工智能 CAD 计算机辅助设计计算机辅助设计 CAM 计算机辅助制造计算机辅助制造 CAI 计算机辅助教学计算机辅助教学 CBE 计算机辅助教育计算机辅助教育AI（artificial intelligence），一般是指模拟人），一般是指模拟人脑进行演绎推理和采取决策的思维过程。脑进行演绎推理和采取决策的思维过程。1.4 1.4 电子计算机的分类电子计算机的分类 1.4.

14、1 1.4.1 传统的分类传统的分类 1.4.2 1.4.2 现实的分类现实的分类 现在计算机分为服务器、工作站、台式机、现在计算机分为服务器、工作站、台式机、便携机、手持设备五大类。便携机、手持设备五大类。巨型机大型机微型机(台式机)便携机(笔记本电脑) 掌上电脑ApploDN-100工作站1.51.5微型计算机的发展简史微型计算机的发展简史 微型计算机属于第微型计算机属于第4代计算机，是大规模集成电路代计算机，是大规模集成电路技术的产物。技术的产物。 微处理器的发展主要表现为字长的增加和速度的微处理器的发展主要表现为字长的增加和速度的提高。微型计算机的性能主要取决于它的核心器提高。微型计算机的性能主要取决于它的核心器件件微处理器（微处理器（CPU）的性能。）的性能。 按微处理器的集成度将微型计算机划分为按微处理器的集成度将微型计算机划分为5代产品：代产品： 字长为字长为4位、位、8位、位、16位、位、32位和位和64位。位。1.6 1.6 新型计算机新型计算机 1 1仿生的生物计算机仿生的生物计算机 主要原