工业信息管理课件 第三章 计算机系统

1、第三章第三章 计算机系统计算机系统13.1 3.1 计算机的发展计算机的发展3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件3.4 3.4 计算机软件计算机软件本章小结本章小结第三章第三章 计算机系统计算机系统第三章第三章 计算机系统计算机系统2 19451945年年, , 美国数学家冯美国数学家冯. .诺依曼博士诺依曼博士发表电子计算工具逻辑设计论文发表电子计算工具逻辑设计论文提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想 19461946年年, , 美国宾西法尼亚大学美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算机研制成功电

2、子数字计算机 ENIACENIAC重重2828吨，耗电吨，耗电150150kWkW占地占地170170平米平米用电子管用电子管1880018800个个每秒每秒50005000次加法次加法3.1 3.1 计算机的发展计算机的发展 产生产生第三章第三章 计算机系统计算机系统3 第一代第一代 电子管时代电子管时代(1946-1958)(1946-1958) 耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言耗电高，体积大，定点计算，机器语言，汇编语言 第二代第二代 晶体管时代晶体管时代(1958-1965)(1958-1965) 变集中处理为分级处理，浮点运算，高级语言变集中处理为分级处理，浮点运算，高级

3、语言 第三代第三代 中小规模集成电路时代中小规模集成电路时代(1965-1970)(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/ /秒秒 第四代第四代 大规模集成电路时代大规模集成电路时代(1971(1971至今至今) ) 向大型机和微型机两个方向发展向大型机和微型机两个方向发展 现代计算机的发展方向现代计算机的发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化3.1 3.1 计算机的发展计算机的发展 发展简史发展简史第三章第三章 计算机系统计算机系统4 巨型机巨型机 几家公司生产，最快超过几家公司

4、生产，最快超过1 1亿亿次，上万个亿亿次，上万个CPUCPU组成组成 IBMIBM的的SequoiaSequoia , ,国产天河一号国产天河一号A A 小巨型机小巨型机 功能同巨型机相近，价格相对便宜功能同巨型机相近，价格相对便宜 美国美国ConvexConvex公司的公司的C C系列机为其代表产品系列机为其代表产品 大型机大型机 大中型企事业单位作为计算中心的主机使用大中型企事业单位作为计算中心的主机使用 代表产品有代表产品有IBM360IBM360，370370，43004300等等3.1 3.1 计算机的发展计算机的发展 分类分类1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统5 小型机小型机

5、 可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用，可以满足部门性的需求，供小型企事业单位使用， 典型产品有典型产品有IBM-AS/400IBM-AS/400，DEC-VAXDEC-VAX系列系列 工作站工作站 用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等用于特殊的专业领域，例如图象处理和辅助设计等 典型产品有典型产品有SUNSUN工作站等工作站等 微型机微型机 个人或家庭使用，个人或家庭使用，PCPC机机/ /个人计算机，价格低廉个人计算机，价格低廉3.1 3.1 计算机的发展计算机的发展 分类分类2 2第三章第三章 计算机系统计算机系统6 科学计算科学计算 密码破译，天气预报，地质勘探，卫星轨道

6、计算密码破译，天气预报，地质勘探，卫星轨道计算 过程控制过程控制 机器人以及各种自动化装备，温度调节，阀门控制机器人以及各种自动化装备，温度调节，阀门控制 辅助设计辅助设计/ /分析分析/ /制造制造/ /教学教学 机械机械CAD，建筑建筑CAD，CAE，CAM，CAI 数据处理数据处理 数据库管理，企业信息管理，统计汇总，办公自动化数据库管理，企业信息管理，统计汇总，办公自动化 智能模拟智能模拟 人工智能，专家系统，自学习人工智能，专家系统，自学习3.1 3.1 计算机的发展计算机的发展 应用领域应用领域返回返回第三章第三章 计算机系统计算机系统7 冯冯. .诺依曼机计算机结构的基本思想诺依

7、曼机计算机结构的基本思想 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成设备五部分组成 采用存储程序的方式，程序和数据放在同一存储器中，采用存储程序的方式，程序和数据放在同一存储器中，由指令组成的程序可以修改由指令组成的程序可以修改 数据以二进制码表示数据以二进制码表示 指令由操作码和地址码组成指令由操作码和地址码组成 指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运

8、算基础 系统原理系统原理1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统8 冯冯. .诺依曼计算机的工作原理可概述为：诺依曼计算机的工作原理可概述为： “存储程序存储程序” + “” + “程序控制程序控制”3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 系统原理系统原理2 2输输入入设设备备控制器控制器输输出出设设备备 CPUCPU存储器存储器运算器运算器ALUALU0110+10016+915第三章第三章 计算机系统计算机系统93.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 系统原理系统原理3 3 执行任何机器指令包括两个阶段执行任何机器指令包括两个阶段 指令阶段和执行阶段指令阶段和执行阶段

9、指令阶段：取指令、指令译码指令阶段：取指令、指令译码 执行阶段：执行指令、存储结果执行阶段：执行指令、存储结果第三章第三章 计算机系统计算机系统10 数字化信息编码的概念：数字化信息编码的概念： 信息信息：用数值、文字、语音、图形和图像表示用数值、文字、语音、图形和图像表示 在计算机内一切信息必须进行数字化编码（即在计算机内一切信息必须进行数字化编码（即用二进制代码形式），才能在机内传送、存储用二进制代码形式），才能在机内传送、存储和处理和处理3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统11例：数例：数2343.432343

10、.43可以分解为：可以分解为： 2103310241013100410 -1310 -2 数值的表示数值的表示 一个数值各位数字表示的值不仅与该数字有关，且一个数值各位数字表示的值不仅与该数字有关，且与该数字所在的位置有关与该数字所在的位置有关位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权位权基数：相邻位权之比基数：相邻位权之比每个数位上的数字所表示的值每个数位上的数字所表示的值= =该数字位权该数字位权位权：基数的位权：基数的 i 次方次方 ( i 为与位置对应的自然数）为与位置对应的自然数） 3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法2 2第三章第三章 计算机

11、系统计算机系统12 K K进制数转换为十进制数进制数转换为十进制数 位权展开法位权展开法 例例：将下列数值转换为十进制数将下列数值转换为十进制数 (101.01)2 (205.4)8 (AF.8)16 解：解： (101.01)2= 12202112002 -112-2 =(5.25)10 (205.4)8= 28208158 048 1 =(133. 5)10 (AF.8)16= 1016 1 15160816 -1 =(175. 5)103.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法3 3第三章第三章 计算机系统计算机系统13 十进制数转换为十进制数转换为K K

12、进制数，进制数，将整数部分与小数部分将整数部分与小数部分分开来算分开来算 整数部分：整数部分：除以除以K K取余数，直到商为取余数，直到商为0 0，余数从，余数从自下而上排列自下而上排列 小数部分：小数部分：以小数部分乘以以小数部分乘以K K取积的整数，并取积的整数，并将其自上而下排列，直到小数部分为将其自上而下排列，直到小数部分为0 0或规定或规定精度为准精度为准3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法4 4第三章第三章 计算机系统计算机系统14 例：将（例：将（100.345）10 转换为二进制数转换为二进制数整数部分整数部分小数部分小数部分3.2 3.2

13、 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法5 5第三章第三章 计算机系统计算机系统15 十六进制与二进制相互转换十六进制与二进制相互转换 法则：法则：以小数点为界，每个八进制数对应三位二进制以小数点为界，每个八进制数对应三位二进制数，每个十六进制数对应四位二进制数数，每个十六进制数对应四位二进制数 注意：注意：小数部分不足之处应补零小数部分不足之处应补零例：例：(2C1.D)16=(0010 1100 0001. 1101)2 2 C 1 D例例 ：(71.23)8=( 111 001 . 010 011)2 7 1 2 3 例例：( 11 0110 1110 . 1101

14、01)2 = (36E.D4)16 3 6 E D 43.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法6 6第三章第三章 计算机系统计算机系统16 二进制数的简单运算二进制数的简单运算-算术运算算术运算加法：加法：逢逢2 2进进1 1 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10 （进位）（进位）减法：减法：借借1 1当当2 2 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1 0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1（借位）（借位）乘法：乘法：加法加法+ +移位移位 0 0 * * 0=0 0 0=0 0*

15、*1=0 11=0 1* *0=0 10=0 1* *1=11=1除法：除法：减法减法+ +移位移位 0 01=0 11=0 11=11=1 3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法7 7第三章第三章 计算机系统计算机系统17 二进制数的简单运算二进制数的简单运算-逻辑运算逻辑运算与运算：与运算：都是都是1 1时才为时才为1 1，运算符：，运算符：AB AB 、A AB B 或运算：或运算：都是都是0 0时才为时才为0 0，运算符：，运算符：AB AB 、A AB B非运算：非运算：0 0变变1 1，1 1变变0 0，运算符：，运算符：A A异或运算：异或运算

16、：相异为相异为1, 1, 相同为相同为0 0，运算符：，运算符：ABAB例：设例：设A=1101A=1101，B=1001B=1001，求：求：AB AB 、 AB AB、ABAB、A A。3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法4 4第三章第三章 计算机系统计算机系统18 字符（数码、符号、汉字）编码字符（数码、符号、汉字）编码 BCD BCD码（二码（二- -十进制编码）十进制编码） 每位十进制数码用每位十进制数码用4 4位二进制编码表示位二进制编码表示 如：如： (25) (25)1010=(0010 0101)=(0010 0101)BCDBCD 比较

17、：比较：(00100101)2 =(37)10(00100101)2 =(37)103.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法5 5第三章第三章 计算机系统计算机系统19 ASCIIASCII码（美国标准信息交换码）：码（美国标准信息交换码）： 常用西文字符（常用西文字符（128128个）的二进制编码个）的二进制编码 每个字符用标准规定的每个字符用标准规定的7 7位二进制数表示，位二进制数表示，在机内在机内 则占一个字节（最高位为则占一个字节（最高位为0 0） 如：字符如：字符“A”A”的的ASCIIASCII码为：码为：(01000001)(01000001)

18、2 2 或或 （6565）1010 字符字符“0”“0”的的ASCIIASCII码为：码为：(00110000)(00110000)2 2 或或 （4848）10103.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法6 6第三章第三章 计算机系统计算机系统20 汉字编码（由汉字编码（由GB2312-80GB2312-80规定，即国标码）规定，即国标码） 共对共对67636763个常用汉字的二进制编码作了规定个常用汉字的二进制编码作了规定 其中：一级汉字其中：一级汉字37553755个，按拼音排序（最常用字）个，按拼音排序（最常用字） 二级汉字二级汉字30083008个，

19、按偏旁部首排序（次常用字）个，按偏旁部首排序（次常用字） 国标码规定每个汉字用两个七位二进制代码表示国标码规定每个汉字用两个七位二进制代码表示 机内码机内码( (内码内码) ) ：用两个字节表示（最高位置为用两个字节表示（最高位置为1 1） 外码（输入码）：外码（输入码）：区位码、拼音码、五笔字型码等区位码、拼音码、五笔字型码等 汉字点阵（汉字库，用于打印或显示）汉字点阵（汉字库，用于打印或显示） 3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 数据表示方法数据表示方法7 7第三章第三章 计算机系统计算机系统21 程序程序 是用户在使用计算机时，为了要解决的问题，用一是用户在使用计算机时，为

20、了要解决的问题，用一条条指令编写的指令序列。条条指令编写的指令序列。 构成程序的指令在存储器中一般都是顺序存放构成程序的指令在存储器中一般都是顺序存放 要破坏这种顺序性，必须由转移指令操作要破坏这种顺序性，必须由转移指令操作 指令指令 是是CPU能执行的一个基本操作。能执行的一个基本操作。 如：取数、加、减、乘、除、存数如：取数、加、减、乘、除、存数 等等 3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 程序的运行程序的运行1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统22 计算机能够执行的各种不同类型指令的总和称为该机计算机能够执行的各种不同类型指令的总和称为该机的指令系统的指令系统 指令系统决

21、定了计算机的功能，指令越多，计算机功指令系统决定了计算机的功能，指令越多，计算机功能越强，线路也就越复杂。以下是几类基本指令：能越强，线路也就越复杂。以下是几类基本指令： 数据传送指令数据传送指令 算术运算指令算术运算指令 逻辑运算指令逻辑运算指令 程序控制指令程序控制指令 输入输入/输出指令输出指令 其他指令其他指令3.2 3.2 计算机的运算基础计算机的运算基础 程序的运行程序的运行2 2返回返回第三章第三章 计算机系统计算机系统23输入设备输入设备 键盘键盘 鼠标鼠标 触摸屏触摸屏输出设备输出设备 打印机打印机 显示屏显示屏 绘图仪绘图仪外存外存 磁盘磁盘 磁带磁带 光盘光盘中央控制单元

22、（中央控制单元（CPU）算术逻辑单元算术逻辑单元控制单元控制单元（Control Unit）Register(寄存器寄存器)Cache（高速缓存）高速缓存）总线总线RAM(内存内存)主存主存3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 系统结构系统结构第三章第三章 计算机系统计算机系统24 中央处理器一般功能中央处理器一般功能 进行算术逻辑运算进行算术逻辑运算 接收和发送数据接收和发送数据 暂存少量数据暂存少量数据 提供控制信号提供控制信号 对指令解码对指令解码3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 中央处理器中央处理器1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统25 CPUCPU的发展：摩尔定律：一块芯的

23、发展：摩尔定律：一块芯片上的晶体管的密集程度每片上的晶体管的密集程度每1818个月将会增长一倍。个月将会增长一倍。 辅助处理器辅助处理器 对偶处理器对偶处理器 并行处理器并行处理器 RISC RISC处理器处理器 MMX MMX处理器处理器 Pentium Pentium系列系列3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 中央处理器中央处理器2 2第三章第三章 计算机系统计算机系统26 存储器分类存储器分类3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 存储器存储器1 1半导体存储半导体存储器器随机存储器随机存储器RAMRAM只读存储器只读存储器ROMROM掩膜式掩膜式ROMROM可编程可编程PROMPROM

24、可擦式可擦式EPROMEPROM电可擦式电可擦式EPROMEPROM闪速闪速Flash ROMFlash ROM双极型双极型RAMRAMMOSMOS型型RAMRAM静态静态RAMRAM动态动态RAMRAM第三章第三章 计算机系统计算机系统27 主存储器主存储器 只读存储器（只读存储器（ROM） 随机存储器（随机存储器（RAM）3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 存储器存储器2 2第三章第三章 计算机系统计算机系统283.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 存储器存储器4 4 存储容量：存储容量： B、KB、MB、GB、TB、PB第三章第三章 计算机系统计算机系统29 存储设备存储设备 磁盘、磁

25、带、光盘（磁盘、磁带、光盘（CD、DVD）、）、RAID、存储区域、存储区域网络、磁光盘、可扩展存储器网络、磁光盘、可扩展存储器3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 存储器存储器3 3第三章第三章 计算机系统计算机系统30 输入设备输入设备键盘、扫描仪、鼠标、条形码阅读器、语音键盘、扫描仪、鼠标、条形码阅读器、语音识别设备、光数据读入器、磁性墨水字符识识别设备、光数据读入器、磁性墨水字符识别器、电子收款设备、输入笔、光笔、触摸别器、电子收款设备、输入笔、光笔、触摸屏等屏等 输出设备输出设备打印机、显示器、绘图仪、声音设备等打印机、显示器、绘图仪、声音设备等3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件

26、输入输入/ /输出设备输出设备第三章第三章 计算机系统计算机系统31(1) (1) CPUCPU(2) (2) 存储设备存储设备(3) (3) 输入输出设备输入输出设备 处理速度处理速度更快更快 存储容量存储容量更大更大 价格价格更低更低 尺寸尺寸-更小更小 人机界面多媒体化人机界面多媒体化3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统323.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势2 2多多CPU s将问题分工给各将问题分工给各CPU并行求解。并行求解。单单CPU串行处理串行处理多多CPU并行处理并行处理磁带用于日常数据后备，磁带用于

27、日常数据后备，磁盘发展出由多张磁盘迭起来的磁盘阵列，磁盘发展出由多张磁盘迭起来的磁盘阵列，磁盘还发展出移动硬盘。磁盘还发展出移动硬盘。第三章第三章 计算机系统计算机系统33 CPUCPU计算速度越来越快，将达到每秒计算速度越来越快，将达到每秒100100万亿次万亿次如：如：“白色白色ASCI”ASCI”超级计算机：超级计算机：ASCIASCI全称高级战略计算计划，是为美国能源部核武器库全称高级战略计算计划，是为美国能源部核武器库 管理而制订的，目的是实现对核武器的检查和测试。管理而制订的，目的是实现对核武器的检查和测试。造价造价1.11.1亿美元，占地亿美元，占地2 2个篮球场，重量个篮球场，

28、重量=17=17头大象头大象IBMIBM公司制造，主要用途是进行模拟核武器试验公司制造，主要用途是进行模拟核武器试验计算速度为每秒计算速度为每秒12.312.3万亿次，是普通计算机万亿次，是普通计算机10001000万年才万年才能完成的工作量能完成的工作量3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势3 3第三章第三章 计算机系统计算机系统34存储设备：体积小，容量大存储设备：体积小，容量大 2020年前，年前，IBM-XTIBM-XT个人电脑刚问世时，电脑个人电脑刚问世时，电脑硬盘容量最大只有硬盘容量最大只有1010MBMB；而最近个人电脑而最近个人电脑硬盘容量已达到硬盘容量已达到5

29、00GB500GB，软驱从计算机的软驱从计算机的标准配置中标准配置中“抹去抹去”，以推动，以推动USBUSB接口存接口存储设备的推广储设备的推广3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势4 4第三章第三章 计算机系统计算机系统35输入输出设备发展趋势输入输出设备发展趋势 声音识别器声音识别器 0101年年7 7月月3131日，日，AT&TAT&T公司发布新的语音软件公司发布新的语音软件 01 01年年8 8月月1313日日, , 我国推出会说汉语的语音芯片我国推出会说汉语的语音芯片 图象识别技术图象识别技术 0101年年8 8月月2828日日, , 康柏电脑宣布采购

30、星创科技开发的康柏电脑宣布采购星创科技开发的FaceOnPC SuiteFaceOnPC Suite脸部辨识软件，搭配康柏脸部辨识软件，搭配康柏PresarioPresario桌桌上型电脑随机销售，宣告以生物科技及辨识科技提升上型电脑随机销售，宣告以生物科技及辨识科技提升个人电脑安全及隐私的时代正式来临个人电脑安全及隐私的时代正式来临 虚拟现实（虚拟现实（Virtual RealityVirtual Reality）技术技术3.3 3.3 计算机硬件计算机硬件 发展趋势发展趋势5 5第三章第三章 计算机系统计算机系统36 据据科学时报科学时报: 在纳米尺度上对微小物体进在纳米尺度上对微小物体进

31、行组装，可不是一件容易的事，现有的平版印行组装，可不是一件容易的事，现有的平版印刷等技术基本上无计可施。刷等技术基本上无计可施。 不过，细菌也许是一个理想的不过，细菌也许是一个理想的“装配工装配工”，因，因为美国科学家最新研究发现，某些细菌产生的为美国科学家最新研究发现，某些细菌产生的蛋白质可以用作模板，将纳米微粒等组装成次蛋白质可以用作模板，将纳米微粒等组装成次序井然的结构。序井然的结构。上海科技 2002年12月6日案例案例3.1 3.1 细菌有望成为纳米结构的细菌有望成为纳米结构的“装配工装配工”第三章第三章 计算机系统计算机系统37芝田硫化叶菌芝田硫化叶菌转基因转基因操作操作额外附加如

32、何与金属或半导额外附加如何与金属或半导体结合的新信息体结合的新信息 无害大肠杆菌无害大肠杆菌 改造后改造后的基因的基因 迅速迅速繁殖繁殖新型蛋白质新型蛋白质 具备规具备规则结构则结构 结晶结晶特定的纳米结构特定的纳米结构 组装纳米微粒的模板组装纳米微粒的模板 金微粒或半导金微粒或半导体微粒附着体微粒附着案例案例3.1 3.1 细菌有望成为纳米结构的细菌有望成为纳米结构的“装配工装配工”第三章第三章 计算机系统计算机系统38 形成特定的纳米结构，其中金微粒的直径不超形成特定的纳米结构，其中金微粒的直径不超过纳米，半导体微粒的直径约为纳米，过纳米，半导体微粒的直径约为纳米，整个纳米结构仅相当于头发

33、丝的，整个纳米结构仅相当于头发丝的，有望成为未来微型计算机内存和逻辑器件等的有望成为未来微型计算机内存和逻辑器件等的基础。基础。 是具有突破性意义的成果，如果该技术能得到是具有突破性意义的成果，如果该技术能得到改进和完善，那么将来制造超微型计算机芯片，改进和完善，那么将来制造超微型计算机芯片，说不定就像说不定就像“酿造啤酒酿造啤酒”那样便宜和简单。那样便宜和简单。案例案例3.1 3.1 细菌有望成为纳米结构的细菌有望成为纳米结构的“装配工装配工”第三章第三章 计算机系统计算机系统39 康奈尔大学和哈佛大学分别开发出有开关功能的康奈尔大学和哈佛大学分别开发出有开关功能的纳米晶体管，体积比现有晶体

34、管小纳米晶体管，体积比现有晶体管小100倍，相当倍，相当于单个分子大小。于单个分子大小。 这一突破将有利于开发在单个分子上装配电子器这一突破将有利于开发在单个分子上装配电子器件的化学技术。还有可能使计算机电路再缩小件的化学技术。还有可能使计算机电路再缩小6万倍，造出仅有句号大小的超微型计算机，进而万倍，造出仅有句号大小的超微型计算机，进而开发出携带超微型计算机的医用纳米机械。开发出携带超微型计算机的医用纳米机械。 2002世界科技发展回顾（六），上海科技 2003年1月7日案例案例3.2 IT3.2 IT发展发展 句号大小的超微型计算机句号大小的超微型计算机第三章第三章 计算机系统计算机系统4

35、0 利用简单的利用简单的 DNA计算机，在实验中为一个有计算机，在实验中为一个有24个变量、个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答万种可能结果的数学难题找到了答案。这是迄今用非电子化计算手段解出的最复杂案。这是迄今用非电子化计算手段解出的最复杂数学问题，表明数学问题，表明 DNA计算机又迈出重要一步。计算机又迈出重要一步。 但但 DNA计算机错误率还是太高，要想真正超越计算机错误率还是太高，要想真正超越电子计算机，还需在电子计算机，还需在 DNA大分子操纵技术等方大分子操纵技术等方面有大突破。面有大突破。 2002世界科技发展回顾（六），上海科技 2003年1月7日案例案例3.2 IT3

36、.2 IT发展发展 DNA DNA计算机计算机第三章第三章 计算机系统计算机系统41 “2005年中国高性能计算机性能年中国高性能计算机性能TOP100排行榜排行榜” 中国气象局引进的中国气象局引进的IBM超级计算机以超级计算机以21万亿次万亿次秒的峰值运算能力夺冠。秒的峰值运算能力夺冠。 去年落户上海超级计算中心的国产去年落户上海超级计算中心的国产“曙光曙光4000A”以以11万亿次秒的最高运算速度排名第二。万亿次秒的最高运算速度排名第二。 超级计算机百强出炉 上海超级计算中心排名全国第二，上海科技 2005年11月17日案例案例3.2 IT3.2 IT发展发展 曙光曙光4000A4000A

37、超级计算机超级计算机第三章第三章 计算机系统计算机系统42 所谓所谓“超级计算机超级计算机”是指那些用于科学技术研是指那些用于科学技术研究的超大型运算系统，其领域包括数值气象研究的超大型运算系统，其领域包括数值气象研究、生物信息、地震地质（油气勘探）等各个究、生物信息、地震地质（油气勘探）等各个方面。方面。 此次国产服务器品牌以此次国产服务器品牌以51的微弱优势首次超的微弱优势首次超过国外品牌，曙光、联想、浪潮、神威、上海过国外品牌，曙光、联想、浪潮、神威、上海大学、清华大学等单位榜上有名。大学、清华大学等单位榜上有名。案例案例3.2 IT3.2 IT发展发展 曙光曙光4000A4000A超级

38、计算机超级计算机第三章第三章 计算机系统计算机系统43返回返回案例案例3.2 IT3.2 IT发展发展 曙光曙光4000A4000A超级计算机超级计算机第三章第三章 计算机系统计算机系统44 在计算机系统中，软件是相对于硬件而言的另一在计算机系统中，软件是相对于硬件而言的另一类必不可少的组成部件类必不可少的组成部件 软件包括了使计算机运行所需要的各种程序及其软件包括了使计算机运行所需要的各种程序及其有关的资料，承担着为计算机运行服务的全部技有关的资料，承担着为计算机运行服务的全部技术支持术支持 只有硬件的裸机甚至不可能启动运行，必须要有只有硬件的裸机甚至不可能启动运行，必须要有软件的支持，计算

39、机才能去实现与完成应用任务软件的支持，计算机才能去实现与完成应用任务和从事信息处理和从事信息处理3.4 3.4 计算机软件计算机软件 概念概念1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统453.4 3.4 计算机软件计算机软件 概念概念2 2工具软件工具软件应用软件应用软件系统软件系统软件硬件硬件系统软件：系统软件： 管理计算机系统管理计算机系统资源及操作。操作资源及操作。操作系统、实用软件、系统、实用软件、工具软件：工具软件： 用于开发应用软用于开发应用软件或管理数据。编件或管理数据。编程语言、开发软件程语言、开发软件应用软件：应用软件： 用于具体领域的用于具体领域的问题，事务处理软问题，事务处

40、理软件、分析决策软件件、分析决策软件第三章第三章 计算机系统计算机系统46 操作系统操作系统：是计算机最基本、最重要的软件包，它是计算机最基本、最重要的软件包，它控制控制CPUCPU的操作，控制计算机系统的输入的操作，控制计算机系统的输入/ /输出，资输出，资源分配，为应用程序提供各种服务与接口源分配，为应用程序提供各种服务与接口 操作系统版本：操作系统版本： 单机操作系统单机操作系统：Windows 98Windows 98、Windows XPWindows XP、 网络操作系统：网络操作系统：Windows 2000Windows 2000、Windows 2003Windows 200

41、3、 Windows 2008Windows 2008、UnixUnix、LinuxLinux、Novell NetwareNovell Netware、Mac OSMac OS3.4 3.4 计算机软件计算机软件 系统软件系统软件1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统47 LinuxLinux操作系统类似于操作系统类似于UNIXUNIX，可用于服务器。，可用于服务器。可靠性高、可扩展性强、跨系统移植性好。可靠性高、可扩展性强、跨系统移植性好。设计精简，适用于各类计算机、设计精简，适用于各类计算机、PDAPDA、电器等。、电器等。 LinuxLinux可免费下栽，代码公开，可按需修改。可免费

42、下栽，代码公开，可按需修改。是是WindowsWindows的替代品，企业用户数不断上升。的替代品，企业用户数不断上升。 LinuxLinux会成为主流吗？会成为主流吗？一些专家认为大企业仍然适应一些专家认为大企业仍然适应WindowsWindows。3.4 3.4 计算机软件计算机软件 系统软件系统软件2 2第三章第三章 计算机系统计算机系统48 数据库管理系统（数据库管理系统（Database Management System，DBMS）: :是专门对数据记录进行综合是专门对数据记录进行综合管理的软件，以数据文件结构的定义、数据记录管理的软件，以数据文件结构的定义、数据记录的更新、数据记

43、录的查询以及对数据记录的各种的更新、数据记录的查询以及对数据记录的各种运算提供全面的支持运算提供全面的支持 数据库管理系统产品：数据库管理系统产品： Oracle、DB2 、Sybase 、SQL Server、3.4 3.4 计算机软件计算机软件 系统软件系统软件3 3第三章第三章 计算机系统计算机系统49 程序设计语言分类程序设计语言分类: 机器语言：由二进制指令代码构成机器语言：由二进制指令代码构成 汇编语言：由助记符作为操作指令的符号语言汇编语言：由助记符作为操作指令的符号语言 高级语言：如高级语言：如C, PasaclC, Pasacl等等 第四代语言（第四代语言（4GL）：）：如数

44、据库中的如数据库中的SQL语言等语言等 面向对象的程序设计语言：面向对象的程序设计语言：如如 C+C+、Java Java 等等 标记语言：标记语言：如如HTML 、 XML等等（用于网页制作）（用于网页制作） 。 开发工具：开发工具：如如Dephi 6 Dephi 6 、JBuild 9 JBuild 9 等等3.4 3.4 计算机软件计算机软件 工具软件工具软件第三章第三章 计算机系统计算机系统50 通用应用软件：通用应用软件：指某些具有通用信息处理功能的商品指某些具有通用信息处理功能的商品化软件。它的特点是通用性，因此可以被许多类似应用化软件。它的特点是通用性，因此可以被许多类似应用需求

45、的用户所使用。它所提供的功能往往可以由用户通需求的用户所使用。它所提供的功能往往可以由用户通过选择、设置和调配来满足用户的特定需求。过选择、设置和调配来满足用户的特定需求。 典型的通用应用软件典型的通用应用软件： 文字处理软件文字处理软件 电子表格软件电子表格软件 绘图软件绘图软件 数值统计分析软件等数值统计分析软件等3.4 3.4 计算机软件计算机软件 应用软件应用软件1 1第三章第三章 计算机系统计算机系统51 专用应用软件：专用应用软件：满足用户特定要求的应用软件。因满足用户特定要求的应用软件。因为某些情况下，用户对数据处理的功能需求存在很大为某些情况下，用户对数据处理的功能需求存在很大的差异性，通用软件不能满足要求时，此时需要由专的差异性，通用软件不能满足要求时，此时需要由专业人士采取单独开发的方法，为用户开发具有特定要业人士采取单独开发的方法，为用户开发具有特定要求的专门应用软件求的专门应用软件 典型的专用应用软件典型的专用应用软件： 会计处理系统会计处理系统 销售管理系统