计算机导论课件

1、计 算 机 导 论主讲教师：张奕韬 E-mail: QQ:934447748/5/20221软件学院 张奕韬 教材 新编计算机导论 周苏 编著（机械工业出版社）参考书目 计算机导论 袁方、王兵、李继民 编著 （清华大学出版社） 计算机软件技术基础 徐士良、葛兵 编著 （清华大学出版社） 软件技术基础教程 周肆清、曹岳辉、李利明 编著 （清华大学出版社） 计算机导论 甘岚 等 编著 （人民邮电出版社）8/5/20222软件学院 张奕韬 总评成绩由学习过程中的各项考核指标综合评定。上课考勤：20%平时作业及平时表现：20%上机实验：30%测试：30% 关于考勤： 旷课一次-5， 迟到、早退每次-2

2、，请假次数多者酌情扣分，扣完为止。 缺勤3次及以上，成绩为0。记住总评成绩构成8/5/20223软件学院 张奕韬第一章 计算机的发展简史电子数字计算机是20世纪人类最伟大的发明之一。短短几十年，这台机器以迅猛磅礴之势，用非凡的渗透力和亲和力，彻底改变了我们这个星球的模样，融进每个人的工作、学习和生活中，已在世界范围内形成一种新的文化，构造了一种崭新的文明。8/5/20224软件学院 张奕韬计算机发展史-发展篇自从1946年世界上第一台电子数字计算机诞生以来，计算机得到了迅速的发展和应用，著名的摩尔定理很好地说明了这一点：平均每18个月计算机的性能要提高一倍，而价格要下降一半。.material

3、s计算机的产生和发展-320 x240.Flv8/5/20225软件学院 张奕韬计算机发展史人类最早的“计算机”是手指， “digit”既表示“手指”又表示“整数数字”。新石器时代早期,“计算机”是结绳，即用绳子打结的多少来表示数的概念。“运筹策于帷幄之中，决胜于千里之外”。人类最早有实物作证的计算工具诞生在中国。祖冲之借助算筹，成功地将圆周率值计算到小数点后的第7位。珠算盘是中国古代在计算工具领域的另一项发明，直到今天，它仍然是许多人钟爱的“计算机”。8/5/20226软件学院 张奕韬17世纪初，英国数学家纳皮尔提出了对数的概念，并制作了“纳皮尔算筹”，它只需要做简单的加法就能计算出乘积，从

4、而大大简化了数值计算的过程。计算机发展史-计算的机械时代英国牧师奥锲得创造了原始的对数计算尺，它不仅能做加减乘除，乘方，开方运算，甚至可以计算三角函数、指数函数和对数函数，它一直使用到袖珍电子计算器面世为止。8/5/20227软件学院 张奕韬计算机发展史-计算的机械时代17世纪最值得称颂的计算机发明当然属于法国科学家布莱斯帕斯卡，帕斯卡为了帮助父亲计算税款制造了加法器，它第一次确立了计算机器的概念。德国伟大的数学家莱布尼茨，因独立发明微积分而与牛顿齐名，受加法器的启发，在1674年制造出一台更完善的机械计算机-”乘法器“。莱布尼茨对计算机的贡献不仅在于乘法器，公元1700年左右，莱布尼茨从中国

5、”易图“（八卦）里受到启发，最终悟出了二进制数之真谛。8/5/20228软件学院 张奕韬无论是契克卡德、帕斯卡，还是莱布尼茨，他们发明的机器都缺乏程序控制的功能。工业社会首次大规模应用程序控制的机器不是计算机，而是纺织行业中的提花编织机。然而，它对计算机程序设计的思想产生过巨大的影响力。计算机发展史-计算的机械时代18世纪末，法国数学界调集大批数学家，组成人工手算的流水线，经过长期艰苦奋斗，终于完成了17卷数学用表的编制，但是，手工计算出的数据出现了大量错误。这件事情强烈刺激了巴贝奇制作了差分机。8/5/20229软件学院 张奕韬计算机发展史-电子数字计算机的诞生电子管诞生为通讯、广播、电视等

6、技术的发展铺平了道路。可是，真空三极管不仅具有方法功能，还可充当开关器件，其速度要比继电器快成千上万倍。计算机的历史也由此跨进电子的纪元。二次世界大战关键时期，战争需要给电脑的诞生铺平了道路。第一台数字计算机ENIAC，诞生在美国马里兰州阿贝丁陆军试炮场。8/5/202210软件学院 张奕韬1946年2月14日，世界上第一台电子计算机研制成功。这台机器的名字叫”ENIAC“（埃尼阿克），即”电子数值积分和计算机“的英文缩写。在ENIAC内部，总共安装了17468只电子管，电子管平均每隔7分钟就要烧坏一只。ENIAC的运算速度达到每秒钟5000次加法，可以在3/1000秒时间内做完两个10位数乘

7、法。一条炮弹的轨迹，20秒钟就能被它算完。ENIAC标志着电子计算机的创世，人类社会从此大步迈进了电脑时代门槛。计算机发展史-电子数字计算机的诞生8/5/202211软件学院 张奕韬计算机发展史-晶体管计算机1947年12月23日，美国科学家巴丁博士、布莱顿博士和肖克莱博士，在导体电路中进行用半导体晶体把声音信号放大的实验时，发明了科技史上具有划时代意义的成果-晶体管。晶体管推动了全球范围内的半导体电子工业。作为主要部件，它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用，并产生了巨大的经济效益。由于晶体管彻底改变了电子线路的结构，集成电路以及大规模集成电路应运而生，这样制造像高速电子计算机之类的高精密

8、装置就变成了现实。8/5/202212软件学院 张奕韬1954年美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室研制成功了第一台半导体计算机（TRADIC）。1960年IBM全面推进晶体管化的7000系列电脑。以晶体管为主要器件的IBM7090型电脑，换下了诞生不过一年的IBM7090电子管计算机，从1960年到1964年一直统治着科学计算的领域，并作为第二代电子计算机的典型代表，被永远载入电脑的史册里。计算机发展史-晶体管计算机8/5/202213软件学院 张奕韬计算机发展史-集成电路计算机1959年7月30日，仙童半导体公司采用先进的平面处理技术研制出集成电路，也申请到一项发明专利。1964年仙童公

9、司”八叛逆“之一的摩尔（G.Moore）博士，以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的理论。摩尔天才地预言说道，集成电路上能被集成的晶体管数目，将以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持这种势头。摩尔的这个预言，因集成电路芯片后来的发展曲线得到证实，并在较长时期保持着有效性，被人誉为”摩尔定律“。基尔比那年35岁，在不超过4平方毫米的面积上，大约集成了20余个原件。1959年2月6日，基尔比向美国专利局申报专利，这种由半导体元件构成的微型固体组合件，从此被命名为”集成电路“（IC）。8/5/202214软件学院 张奕韬1964年4月7日，IBM公司宣布了一项最新成就：IBM公司投资5

10、0亿美元研制出的通用计算机-IBM360系统。IBM360系统是首次使用集成电路作为元件构造的通用计算机。系统用360为名，表示一圈360度，即代表着360系统从工商业到科学界的全方位应用，也表示IBM的宗旨：为用户全方位服务。计算机发展史-集成电路计算机8/5/202215软件学院 张奕韬计算机发展史-巨型机集成电路的发明，为制高速运行的超级电脑创造了条件。1960年，刚成立三年的控制数据公司（CDC），接受美国原子能委员会的委托，涉足万难之险的巨型机领域。先后”克雷1号“（CRAY-1）、 ”克雷2号“（CRAY-2）和”克雷3号“（CRAY-3）巨型机相继问世，并行结构使运算速度分别达到

11、每秒12亿次和每秒160亿次。8/5/202216软件学院 张奕韬计算机发展史-微处理器1971年，英特尔公司宣称，他们首创了一种”开启集成电路新纪元“的半导体芯片，根据该公司第一块微处理器芯片已属大规模集成电路范畴。英特尔命名它为4004，第一个4表示它可以一次处理4位数据，第二个4代表它是这类芯片的第4种型号。这种数字代号沿用至今，就是现代所谓”386“、”486“等计算机俗称的最早源头。1972年4月，霍夫小组研制出另一种型号的微处理器8008。在做了小许改进后，1975年又推出有史以来最成功的8位微处理器8080。8080集成了约4800个晶体管，每秒钟执行29万条指令。这种芯片及其仿

12、制品后来共卖掉数以百万计，引发了汹涌澎湃的微电脑热潮。8/5/202217软件学院 张奕韬 Pentium Pro( 高能奔腾) 64位的数据总线，典型是Pentium 8位微处理器，典型是8080 4位微处理器，典型是4004计算机发展史-微处理器第二代第一代 32位微处理器，典型是80386 16位微处理器，典型是8086第四代第三代第六代第五代8/5/202218软件学院 张奕韬计算机发展史-个人计算机1981年8月12日，IBM公司在纽约宣布IBM PC个人电脑出世，个人电脑以前所未有的广度和速度面向大众普及，人类社会从此跨进个人电脑新纪元。IBM PC主机板上配置着64KB存储器，另

13、有5个插槽供增加内存或链接其他外部设备。它还装备着显示器、键盘和两个软磁盘驱动器。它把过去一个大型电脑机房的全套装置统统搬到个人的书房上。8/5/202219软件学院 张奕韬计算机发展史-多媒体计算机1985年出现了第一台多媒体计算机，其主要功能是指可以把音频视频、图形图像和计算机交互式控制结合起来，进行综合的处理。多媒体计算机一般由四个部分构成：多媒体硬件平台(包括计算机硬件、声像等多种媒体的输入输出设备和装置)、多媒体操作系统(MPCOS)、图形用户接口(GUI)和支持多媒体数据开发的应用工具软件。随着多媒体计算机应用越来越广泛，在办公自动化领域、计算机辅助工作、多媒体开发和教育宣传等领域

14、发挥了重要作用。 8/5/202220软件学院 张奕韬计算机发展史-计算机网络和Internet计算机网络是通过电缆、电话线、或无线通讯互连的计算机的集合。按计算机联网的区域大小，可以把网络分为局域网（LAN，Local Area Network）和广域网（WAN，Wide Area Network）。如在一个房间、一座大楼或是在一个小范围内的网络就称为局域网，而跨省市、跨国家的网络则是广域网，Internet就是最大最典型的广域网。8/5/202221软件学院 张奕韬计算机发展史 -人物篇8/5/202222软件学院 张奕韬计算机发展史-数字化生存的开拓者数字计算机首先来源于理论突破，是逻辑

15、代数为开关电路设计奠定了的数学基础。逻辑代数又称布尔代数，正是以它的创立者-英国数学家布尔（G.Boole）而命名。1938年，美国数学家香农（C.Shannon），第一次在布尔代数和继电器开关电路之间架起了桥梁。著名的论文继电器和开关电路的分析，被认为是通讯历史上最杰出的理论之一。8/5/202223软件学院 张奕韬计算机发展史-电子计算机之父“电子计算机之父”的桂冠被戴在数学家冯诺依曼（J. Von Neumann）头上，而不是ENIAC的两位实际研究者，这是因为冯诺依曼提出了现代电脑的体系结构。1945年6月，冯诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，联名发表了一篇长达101页纸的报告，即计算机史

16、上著名的“101页报告”，直到今天，仍然被认为是现代电脑科学里程碑式的文献。报告明确规定除计算机的五大部件，并用二进制代替十进制运算使用“存储程序”，以便电脑自动依次执行指令。人们后来把这种“存储程序”体系结构的机器统称为“诺依曼机”。8/5/202224软件学院 张奕韬计算机发展史-阿兰图林8岁时，他开始尝试写作了一部科学著作，题名关于一种显微镜。1931年，他考入剑桥皇家学院。1936年，图林发表了一篇划时代的论文-论可计算数及其在判定问题中的应用，后来被改称理想计算机。论文里论述了一种“图林机”，只要为它编好程序，它就可以承担其他机器能做的任何工作。1950年10月，图林的一篇论文机器能

17、思考吗首次提出检验机器智能的“图林试验”，从而奠定了人工智能的基础，使他再次荣膺“人工智能之父”称号。1954年，42岁的阿兰图林英年早逝。为了纪念他在计算机领域奠基性的贡献，美国计算机学会决定设立“图林奖”，从1956年开始颁发给最优秀的电脑科学家，它就像科学界的诺贝尔奖那样，是电脑领域的最高荣誉。8/5/202225软件学院 张奕韬计算机发展史-巨型机之父克雷西蒙克雷1925年9月出生在美国威斯康星州的工程师世家。在参加陆军做了几年电工后，克雷到威斯康星大学和明尼苏达大学继续深造。1950年获电气工程学士，又用了一年攻下硕士学位。克雷先后在工程研究学会和雷明顿兰德公司从事开创性的计算机研究

18、。在那里，他设计出他的第一台计算机ERA1101。1957年，克雷跟随威廉诺瑞斯创立CDC公司；1972年自行创办克雷研究公司，从此开始了他漫长的“巨型机”研究生涯。克雷的名字很长时期一直与巨型机想联系，巨型机基本上按照他创造的模式建立。财富杂志曾引用他的话说：“毋庸置疑，在这一领域需要天才，天才是杰出的象征。”克雷不仅是真正的天才，他还是举世公认的“巨型机之父”。8/5/202226软件学院 张奕韬计算机发展史-PC机之父唐埃斯特奇埃斯特奇1937年出生于美国佛罗里达州杰克逊维尔，佛罗里达大学工程学士，加入IBM后参与了集中防空计算机系统设计。70年代末在IBM公司担任中级技术经理，负责软件

19、开发业务。1980年，他领导着博卡雷敦实验室“十三人小组”，顶着IBM官僚体系的重重压力，以“开放”的思想努力创新，一年之内开发出影响电脑发展前途的IBM PC个人电脑，并推出IBM PC/XT和IBM PC/AT等后续产品，使其成为个人电脑史上的行业标准。在IBM公司内部，埃斯特奇被尊称为“PC机之父”，成为该公司最富有个人魅力的传奇英雄。8/5/202227软件学院 张奕韬计算机发展史-比尔盖茨和微软比尔盖茨1955年10月28日出生在西雅图，13岁就开始编写计算机程序。1973年进入哈佛大学法律系，19岁退学，与同伴创办电脑公司。后改名微软公司，自任董事长、总裁兼首席执行官。1988年1月，将总裁一职让给史蒂夫鲍尔默。比尔盖茨被誉为电脑奇才，20世纪最伟大的计算机软件行业巨人。36岁成为世界最年轻的亿万富翁。1999年福布斯评选，盖茨居世界亿万富翁首位，纯资产850亿美元，被时代周刊配位在数字技术领域影响重大的50人之一。8/5/202228软件学院 张奕韬IB