第1讲-计算机基本概述课件

1课程与考核学时：30（理论）+20（实验）考核：笔试+上机课程目标：了解计算机的基本原理，掌握Windows、Office、网络的基本操作。12023/9/51课程与考核学时：30（理论）+20（实验）12023/2第一讲计算机概述1.1计算机的发展与展望1.2计算机的定义和特性1.3计算机的分类1.4当代计算机技术1.5计算机的应用22023/9/52第一讲计算机概述1.1计算机的发展与展望2202331.1计算机发展32023/9/5公元前3000年的古埃及人用结绳来记录土地面积和收获的谷物。公元前2000年的美索不达米亚人用泥板计数，这块泥板上的楔形文字代表2531.1计算机发展32023/8/3公元前300442023/9/5我国春秋时期出现的算筹是世界上最古老的计算工具。七百年前，中国人发明了算盘442023/8/3我国春秋时期出现的算筹是世界上最552023/9/5

1621年，英国人冈特发明计算尺，这是世界上最早的模拟计算工具。1642年，法国数学家、物理学家和思想家帕斯卡发明加法机，这是人类历史上第一台机械式计算机，其原理对后来的计算机械产生了持久的影响。552023/8/31621年，英国人冈特发明计算尺，662023/9/5巴贝奇是一位伟大的天才，他因为远远超前于他的时代而注定要成为一位悲剧伟人。巴贝奇和他的差分机，１８２２年662023/8/3巴贝奇是一位伟大的天才，他因为772023/9/51944年，美国科学家艾肯在IBM的支持下，研制成功机电式计算机MARK-I。这是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一，它取消了齿轮传动装置，以穿孔纸带传送指令。艾肯研制MARK-1的灵感来自一个世纪以前巴贝奇留下的思想精华。

MARK-1外壳用钢和玻璃制成，长15米，高2.4米，自重31.5吨，使用了15万个元件和800公里电线，每分钟进行200次运算。772023/8/31944年，美国科学家艾肯在8

第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法/秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW8第一台电子计算机（ENIAC）5000次加法/秒992023/9/5埃克特（右）和莫克利（左）因共同研制成功ENIAC而名垂青史。992023/8/3埃克特（右）和莫克利（左）因10计算机三原则102023/9/5

1939年，阿塔纳索夫提出计算机三原则；采用二进制进行运算；采用电子技术来实现控制和运算；采用把计算功能和存储功能相分离的结构。

阿塔纳索夫关于电子计算机的设计方案启发了ENIAC开发小组的莫克利，并直接影响到ENIAC的诞生。1972年美国法院判决ENIAC的专利权无效，阿塔纳索夫拥有作为第一个电子计算机方案提出者的优先权。10计算机三原则102023/8/31939年，11为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于1966年设立了“图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。图灵和图灵机11为纪念图灵对计算机的贡献，计算机是使用相应的程序来完成任12冯.诺依曼1903年－1957年

8岁学会微积分

12岁学懂波莱尔《函数论》

17岁写出了生平第一篇论文

27岁取得美国普林斯顿大学教授职位30岁被聘为终身教授1944年8月参与ENIAC的研究。计算机之父12冯.诺依曼1903年－1957年8岁学会微积分1213JohnvonNeumann冯

诺依曼1949EDSAC存储程序工作原理计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。冯·诺依曼计算机13JohnvonNeumann1949EDSAC存储14现代电子计算机的发展阶段电子管计算机晶体管计算机集成电路计算机大规模、超大规模集成电路计算机14现代电子计算机的发展阶段电子管计算机15电子管计算机第一代——电子管计算机时代（1946年～50年代末期）器件：电子管。软件：机器语言、汇编语言。应用：科学计算。计算速度5千~4万（次/秒）15电子管计算机第一代——电子管计算机时代（1946年～5016当时的编程是这样的162023/9/516当时的编程是这样的162023/8/317172023/9/5

1956年，IBM公司的巴克斯研制成功第一个高级程序语言FORTRAN，它被广泛用于科学计算。17172023/8/31956年，IBM公司的18大型机战争182023/9/5

UNIVAC由埃克特和莫克利研制成功，这也是第一个进行批量生产的计算机。1951年，电脑开始走出实验室服务于社会与公众。1952年，UNIVAC因准确地预测美国总统大选结果而名声大噪。IBM公司1952年推出的IBM701在商战中击败UNIVAC，不仅使IBM实现了全面的转型，更奠定了IBM的产业霸主地位。18大型机战争182023/8/3UNIVAC由19晶体管计算机第二代——晶体管计算机时代（20世纪50年代中期～60年代末期）器件：晶体管。软件：高级语言。应用：数据处理、工业控制。计算速度几十万~百万（次/秒）IBM7090型电子计算机19晶体管计算机第二代——晶体管计算机时代（20世纪50年代20ENIAC划时代的实验装置晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。电子管的缺点：体积大；耗能高、散热量大。晶体管的优点：体积小；耗能低；性能稳定。电子恐龙的缩骨法——晶体管20ENIAC划时代的实验装置晶体管实质上是按显微比例的真空21

1947年，贝尔实验室的肖克莱、巴丁、布拉顿发明点触型晶体管；1950年又发明了面结型晶体管。相比电子管，晶体管体积小、重量轻、寿命长、发热少、功耗低，电子线路的结构大大改观，运算速度则大幅度提高。

肖克莱（左）、巴丁（中）、布拉顿（右）于1956年共同获得诺贝尔物理学奖。

发明晶体管的肖克莱在加利福尼亚创立了当地第一家半导体公司，这一地区后来被称为硅谷。21

1947年，贝尔实验室的肖克莱、巴丁、布拉顿发明22集成电路计算机

第三代——中、小规模集成电路计算机时代（20世纪60年代中期～70年代初期）器件：集成电路软件：操作系统应用：文字处理、图形处理集成电路百万~几百万（次/秒）22集成电路计算机

第三代——中、小规模集成电路计算机时代（23232023/9/5

IBM投资50亿美元于1964年研制出计算机历史上最成功的机型之一IBMS/360。IBM由于S/360的成功，进一步巩固了自己在业界的地位，“蓝色巨人”IBM几乎成为计算机的代名词。

23232023/8/3IBM投资50亿美元于1924大规模、超大规模集成电路计算机

微处理器铸造第四代计算机——大规模和超大规模集成电路计算机时代（20世纪70年代初期～现在）器件：大规模集成电路软件：数据库、网络等应用：社会各领域几百万~几亿（次/秒）24大规模、超大规模集成电路计算机微处理器铸造第四代计25从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机，它们都采用大规模和超大规模集成电路。随着技术的进展，计算机开始分化成通用大型机、巨型机、小型机和微型机。252023/9/525从1970年至今的计算机基本上都属于第四代计算机，它们都26

体积越来越小运算速度越来越快性能价格比越来越高应用范围越来越广泛电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路发展特点：发展：26体积越来越小电子管、晶体管、集成电路、发展特点：发展：271971：微处理器时代的开端272023/9/5

1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。

因发明微处理器，霍夫被英国《经济学家》杂志列为“二战以来最有影响力的7位科学家”之一。271971：微处理器时代的开端272023/8/328282023/9/5

Intel公司成立于1968年，格鲁夫（左）、诺依斯（中）和摩尔（右）是微电子业界的梦幻组合。Intel，这个字是由“集成/电子(IntegratedElectronics)"两个英文单词组合成的28282023/8/3Intel公司成立于19629摩尔定律292023/9/5

摩尔预言，晶体管的密度每过18个月就会翻一番，这就是著名的摩尔定律。摩尔的发现，即现在人们所熟知的摩尔定律，揭示了一个趋势。这个趋势一直延续至今，并且事实证明相当准确。29摩尔定律292023/8/3摩尔预言，晶体管的密30第一台微型计算机：Altair8800302023/9/5

1975年4月，MITS发布第一个通用型Altair8800，售价375美元，带有1KB存储器。这是世界上第一台微型计算机。

埃德·罗伯茨把Altair定位在青年电脑迷市场。30第一台微型计算机：Altair8800302023/831312023/9/5Allen（保罗·艾伦）和BillGates（比尔·盖茨）在三周内为Altair开发出BASIC语言，MITS成为两个未来富翁的第一个客户。当BillGates崭露头角时，昔日校友正在哈佛上二年级31312023/8/3Allen（保罗·艾伦）和32322023/9/5

1976年3月，SteveWozniak（斯蒂夫·沃兹尼亚克）和SteveJobs（斯蒂夫·乔布斯）开发出微型计算机AppleI，4月1日愚人节这天，两个Steve成立了Apple计算机公司。Apple计算机公司32322023/8/31976年3月，Ste33332023/9/5

Apple微型机一问世就引起人们的极大兴趣，其广告词是“来咬一只苹果”。33332023/8/3Apple微型机一问世341977：AppleII闪亮登场342023/9/5

AppleII是第一个带有彩色图形的个人计算机，售价为1300美元。AppleII及其系列改进机型风靡一时，这使Apple成为微型机时代最成功的计算机公司。341977：AppleII闪亮登场342023/8/335352023/9/5

1978年Apple股票上市，3周内市值达到17.9亿美元，超过福特汽车。1981年Apple进入《财富》500强，叛逆青年Jobs成为《时代》周刊的封面人物。35352023/8/31978年Apple股票361980:Microsoft的秘密交易1980年10月，Microsoft把握了一次绝佳的发展机遇。IBM在秘密进行代号为“跳棋计划”的开发项目（第一台IBMPC）过程中，向Microsoft提出采购一套操作系统。PaulAllen抓住机会与SeattleComputerProducts的TimPatterson签约，向其支付了不到10万美元，获得了其DOS操作系统的版权并进行了一些修改，从而做成了与这个神秘客户（IBM）的大买卖。362023/9/5361980:Microsoft的秘密交易1980年10月，37372023/9/5TimPattersonPaulAllenDOS37372023/8/3TimPattersonPaul381981年8月12日：IBMPC揭开新纪元38

IBM公司发布第一台IBMPC，由此开创了计算机历史的新篇章，人类的文明进程在随后的20多年里获得了空前的加速度。381981年8月12日：IBMPC揭开新纪元3839“PC”的由来第一台IBMPC采用了主频为4.77MHz的Intel8088，操作系统是Microsoft提供的MS-DOS。IBM将其命名为“个人电脑（PersonalComputer）”，不久“个人电脑”的缩写“PC”成为所有个人电脑的代名词。392023/9/539“PC”的由来第一台IBMPC采用了主频为4.77MH40PC之父

IBM微电脑技术总设计师埃斯特利奇（DonEstridge）负责整个跳棋计划的执行，他的天才和辛勤工作直接导致了IBMPC的成功，并被后人尊称为“PC之父”。不幸的是，4年后“PC之父”因乘坐的班机遭台风袭击而英年早逝，没能够亲眼目睹他所开创的巨大辉煌。40PC之父

411983计算机基础41411983计算机基础414242IBMPC/XT

IBM在1983年3月8日发布了PC的改进型IBMPC/XT，凭借XT，IBM市场占有率超过76%，一举把Apple挤下微型电脑霸主的宝座。它带有一个容量为10MB的硬盘，这是硬盘第一次成为PC的标准配置。XT预装了DOS2.0系统，支持“文件”的概念并以“目录树”存储文件。4242IBMPC/XT

它带有一个容量为10MB的硬盘，43432023/9/5198443432023/8/319844444444445198545198546462023/9/546462023/8/3474719864747198648482023/9/548482023/8/349198849198850502023/9/550502023/8/3511989WWW-worldwideweb512023/9/5511989WWW-worldwideweb512052计算机基础522023/9/5199052计算机基础522023/8/3199053532023/9/5199153532023/8/31991549/5/2023548/3/202355计算机基础552023/9/5199255计算机基础552023/8/3199256562023/9/5199356562023/8/3199357572023/9/557572023/8/358199458199459592023/9/5199559592023/8/319956060199760601997616162200162200163晶体管数目4004奔腾4420,000,0002,300

将电脑浓缩在一颗芯片上0.18微米芯片10微米芯片63晶4004奔腾4420,000,0002,300将电64

集成电路的集成度已接近极限人们一直在努力设法跨越这些极限，去寻找缩小尺寸的新途径

2002年6月美国科学家采用纳米技术开发出全球第一个单原子晶体管，这种晶体管的体积仅为当前晶体管的1/100

目前在邮票大小的电路板上集成4000万个硅晶体管，若使用原子晶体管，则至少可以集成40亿个晶体管64集成电路的集成度已接近极限651958年完成第一台电子计算机1031959年完成大型电子计算机1041959年中国自行研究的107计算机问世1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路）1977年研制成功中国第一台微机DJS0501983年研制成功”银河-I”2001年曙光30002002年龙芯2号500HZ2004年曙光4000A

计算机世界中的中国651958年完成第一台电子计算机103计算机世界中的中66

计算机世界中的日本辉煌：打败Intel的芯片巨人，迫使Intel于1985年另辟

战场（微处理器）笔记本电脑的领军人物失误：第五代计算机（智能计算机）的开发者高清晰度模拟电视66计算机世界中的日本辉煌：67硅谷慧谷世界软件产业王国1985年，印度软件业产值为1000万美元1994年，印度软件业产值为10亿美元2000年，印度软件业产值为50亿美元在软件出口规模和质量与总产值的比例上，印度居世界第一。计算机世界中的印度67硅谷慧谷世界软件产业王国计算机世界中的印度68计算机的发展趋势微型化巨型化网络化智能化多媒体化68计算机的发展趋势微型化69Altair8800计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。计算机发展——微型化69Altair8800计算机不再是单一的计算机器，而是一70CRAY-Ⅱ运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机1975年世界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。中国超级计算机：国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”国家职能计算机中心推出的“曙光1000”、“曙光200I”和“曙光3000”银河Ⅱ

计算机发展——巨型化70CRAY-Ⅱ运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机中国71计算机网络：