计算机基础第一章

大学计算机基础——

计算机概述

教师：王晓一章计算机基础知识1.1计算机概述1.2基于计算机的信息表示1.3计算机系统1.4微型计算机系统1.5多媒体技术基础1.6本章小结课程内容简介1、计算机定义2、计算机认识3、第一台电子计算机4、计算机发展5、计算机发展趋势6、计算机分类7、计算机特点8、计算机应用领域9、中国计算机发展简史10、计算机性能指标1、计算机定义

电子计算机是一种能够快速、高效、准确地进行信息处理的数字化电子设备。它能按照人们事先编写好的程序自动地将信息进行加工和处理，并能输出人们需要的结果。

2、计算机认识

3、第一台电子计算机

世界上第一台电子计算机于1946年2月诞生，它的名字叫ENIAC，（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，电子数字积分计算机）是美国宾夕法尼亚大学莫尔学院研制成功的。

3、第一台电子计算机

3、第一台电子计算机ENIAC的基本情况占地面积170平方米；用了大约18000只电子管，1500个继电器，70000只电阻，l8000只电容；耗资近49万美元；重30吨。运算速度为每秒5000次加法。耗电量惊人，功率为l50千瓦，常常因为电子管烧坏而需要停机检修。存储容量小，至多只能存20个字长为l0位的十进制数。与后来的存储程序型的计算机不同，它的程序是外插型的，使用很不方便。4、计算机的发展第一代计算机第二代计算机第三代计算机第四代计算机4、计算机的发展以电子元器件更新为标志进行划分四代计算机起迄年份物理器件主存储器软件应用范围第一代1946～1957电子管磁芯、磁鼓汇编语言科学计算第二代1958～1964晶体管磁芯、磁带程序设计语言管理程序科学计算数据处理第三代1965～1970中、小规模集成电路磁芯、磁盘操作系统高级语言逐步广泛应用第四代1971～超大、大规模集成电路半导体、磁盘数据库网络软件普及到社会生活各方面4.1第一代计算机主要特点

用电子管代替机械齿轮和继电器作为基本元器件，运算速度一般为每秒几千次至几万次。采用二进制形式，程序设计语言为机器语言。程序可以存储，使用水银延迟线、静电存储管、磁鼓、磁芯等作为存储器。输入输出装置主要用穿孔卡片，速度很慢。4.1第一代计算机应用领域主要用于科学计算。代表机型IBM公司的IBM700系列。4.2第二代计算机主要特点

用晶体管代替了电子管。采用磁芯存储器作主存，采用磁盘与磁带作辅存。出现了汇编语言和高级语言；出现了监控程序。作为现代计算机体系结构的许多新技术相继出现。出现了超级计算机。4.2第二代计算机应用领域

科学计算：数据量不大，运算强度大。数据处理：数据量大，运算强度不大。实时控制：及时性要求高。代表机型IBM7000系列。

4.3第三代计算机主要特点

用集成电路取代了晶体管。用半导体存储器淘汰了磁芯存储器。走向了系列化、通用化和标准化。操作系统有了很大发展。出现了结构化、模块化程序设计方法。出现了小型计算机。

4.3第三代计算机应用领域应用领域进一步拓展。代表机型IBM360系统。

4.4第四代计算机主要特点

用微处理器或超大规模集成电路取代了普通集成电路。存储容量进一步扩大。输入采用了光学字符识别和条形码等技术。高级程序设计语言得到广泛使用。微型计算机进入了千家万户。互联网广泛应用，形成所谓的地球村。巨型计算机也得到快速发展。

4.4第四代计算机应用领域几乎覆盖到人类生活的各个领域。代表机型美国IBM的“红杉（Sequoia）”、我国国防科大的“天河二号”。

IBM4300系列、3080系列、3090系列

eServerz900系列、eServerz990系列联想、惠普、戴尔的微机/笔记本。苹果的iPad。5计算机的发展趋势巨型化网络化微型化智能化5计算机的发展趋势巨型化功能特别强大，用于解决一些特别复杂的攻关难题，如国防安全、中长期天气预报、地质勘探等。微型化在保持计算机功能的前提下，使其体积越来越小。台式机、笔记本、平板电脑、嵌入式计算机等。5计算机的发展趋势网络化实现网络化，才能真正做到即时通信、资源共享、协同工作，计算机才能发挥更大的作用，给人们的的日常工作和生活带来更大的便利。5计算机的发展趋势智能化计算机处理过程化的计算工作及事务处理工作已经达到了相当高的水平，是人力望尘莫及的。但在智能性工作方面，计算机还远远不如人脑。如何让计算机具有人脑的智能，模拟人的推理、联想、思维等功能，是一个重要发展方向。6计算机的分类超级计算机体积最大、速度最快、功能最强、价格也最高。主要为国家安全、空间技术、天气预报、石油勘探、生命科学等领域的高强度计算服务。IBM的Roadrunner、我国的“天和二号”都属于超级计算机。大型计算机高性能大容量的通用计算机，标准化的体系结构和批量生产。在银行、税务、大型企业、大型工程设计等领域得到广泛应用。IBMeServerz900、eServerz990、zEnterpriseEC12等是典型代表。6计算机的分类小型计算机介于微型计算机和大型计算机之间的一种计算机。PDP系列、VAX-11系列等是代表。被高性能微机取代。工作站配备有大屏幕显示器、大容量存储器和图形加速卡的微型计算机。被高性能微机取代。6计算机的分类微型计算机台式计算机和笔记本计算机平板电脑单片机和嵌入式计算机服务器通过网络为客户端计算机提供各种服务的高性能计算机。强调高速的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力。6计算机的分类7计算机的特点运算速度快世界上最快计算机的运算速度已达到5.49亿亿次每秒（我国的“天河二号”）。运算精度高我国古代著名数学家祖冲之计算出圆周率π的值在3.1415926～3.1415927之间，这比西方早了一千多年。英国数学家威廉·尚克斯整整花了15年的时间，才把圆周率π的值计算到小数点后707位。计算机用73小时将圆周率计算到小数点后25769亿位。7计算机的特点存储容量大如果按纯文本方式存储，1TB的硬盘可以存储16万册300万字的大部头书籍。可靠的逻辑判断能力计算机和人下棋/机器人足球比赛。可靠性高和通用性强8计算机的应用领域科学计算大型工程设计、航空航天、石油勘探、核能利用、地震预报与监测和天气预报等。信息处理各种信息管理系统和办公自动化系统。过程控制火星探测器、宇宙飞船、汽车自动装配、数控机床、无人侦察机、导弹的巡航飞行等都需要计算机控制。

8计算机的应用领域计算机辅助系统计算机辅助设计（CAD)、计算机集成制造系统（CIMS）、计算机辅助软件工程（CASE）、计算机辅助教学（CAI）。计算机辅助管理（CMI）人工智能IBM公司研制的深蓝计算机系统，1997年5月，以2胜1负3平的成绩战胜1985年以来一直占据世界冠军宝座的卡斯帕罗夫。网络应用截至2013年12月，我国网民规模达到6.18亿人，居世界第一。网络已广泛应用于人们的工作、生活和休闲娱乐中。9中国计算机发展简史1956年8月，成立了以著名数学家华罗庚教授为主任的中国科学院计算技术研究所筹备委员会。1958年8月1日，我国第一台通用小型计算机—103机研制成功，仿制前苏联的M-3小型机。1959年10月1日，我国第一台大型通用计算机—104机研制成功，仿制前苏联的BЭCM大型机。1960年，我国第一台自行设计的计算机—107机研制成功，运算速度为250次每秒。1964年，我国第一台自行设计的大型通用计算机—119机研制成功，浮点运算速度为5万次每秒。9中国计算机发展简史1965年4月，我国第一台自行设计的晶体管计算机441-B通过国家鉴定，运算速度为1.2万次每秒浮点运算。1967年9月，大型通用晶体管计算机109丙研制成功，浮点运算速度为11.5万次每秒（功勋计算机）。1972年正式交付使用的111计算机，采用小规模集成电路。1973年8月，集成电路计算机150机研制成功。1985年，研制成功与IBMPC机兼容的长城0520CH微机。1983年11月，研制成功我国第一台大型向量机-757机。9中国计算机发展简史1983年11月，运算速度为1亿次每秒的向量巨型计算机银河-Ⅰ在国防科技大学研制成功。1992年11月，研制成功10亿次每秒的银河-Ⅱ。1997年6月，研制成功130亿次每秒的银河-Ⅲ。9中国计算机发展简史1993年10月，中科院计算所研制成功曙光一号计算机。1995年以后，研制成功曙光1000/2000/3000/4000A。2008年6月，超级计算机曙光5000A研制成功，使用了6600颗AMD巴塞罗那型4核处理器，峰值运算速度达到每秒230万亿次，世界高性能计算机排名第十（2008年11月）。9中国计算机发展简史2002年9月，我国首枚具有自主知识产权的高性能通用CPU芯片—龙芯1号通过鉴定。2006年9月，增强型龙芯2号—龙芯2E通过鉴定，主频最高达到1GHz，定点运算速度达到每秒20亿次。2007年7月，性能更优的龙芯2F流片成功。2009年9月，4核CPU龙芯3A流片成功。2012年10月，8核CPU龙芯3B1500流片成功9中国计算机发展简史2010年8月，国防科技大学研制成功的“天河一号”超级计算机（二期系统），峰值运算速度达到4.7千万亿次每秒。在2010年11月公布的国际500强超级计算机排行榜中，“天河一号”名列第一。2013年5月，国防科技大学研制成功的“天河二号”超级计算机，峰值运算速度达到5.49亿亿次每秒。在2013年6月和2013年11月公布的国际500强超级计算机排行榜中，“天河二号”均名列第一。9中国计算机发展简史9中国计算机发展简史“天河二号”超级计算机包含16000个运算节点，每节点配备2颗IntelXeonE512核心的CPU、3个IntelXeonPhi57核心的运算协处理器。共计包含32000颗XeonE5主处理器和48000个XeonPhi协处理器，共312万个运算核心。峰值运算速度为5.49亿亿次每秒，持续运算速度达到3.39亿亿次每秒。“天河二号”每个节点拥有64GB内存，而每个XeonPhi协处理器板载8GB内存，每节点共88GB内存，整台计算机的内存总计为1.408PB（1408万亿字节）。外存为12.4PB（12400万亿字节）容量的硬盘阵列。配置的操作系统为具有自主知识产权的国产麒麟操作系统。9中国计算机发展简史“天河二号”由170个机柜组成，包括125个计算机柜、8个服务机柜、13个通信机柜和24个存储机柜，占地720平方米。每个计算机柜容纳