计算机与网络技术

计算机导论朱晓丽课程要求考勤及作业：30%期末（70%）上机考：30%

试卷成绩：70%教学安排一、理论知识；二、实用技术；三、上机操作。计算机发展简史结绳记事；算筹；算盘。计算机发展简史1、

Aristotle(前384-322)：古希腊伟大的哲学家、思想家，Plato的学生。为形式逻辑奠定了基础，成为一切推理活动的基础和出发点。我国处于战国时代。2、

Schichard（1592-1635）:德国数学家。1624年在海德堡大学研制成功了可进行+、-、*、/的计算钟，采用类似于今天机械钟表的技术实现计算。我国处于明朝天启末年，阉党魏忠贤专权。3、

Pascal（1623-1662）:法国数学家、物理学家和哲学家。1642年发明了机械手动计算器，可做+、-法。我国处于明朝崇祯末年，李自成农民起义，满清威胁中原。4、Leibnitz（1646-1716）：德国伟大的数学家、哲学家。把形式逻辑符号化，提出了数理逻辑和二进制。1673年还建造了一台能进行四则运算的机械计算机器。我国处于清朝康熙年间，该年康熙开始平三藩。5、

Boole（1815-1864）：英国数学家、逻辑学家。提出了布尔代数，传统代数能解决的问题布尔代数也能解决，反之则极为困难。6、Babbage（1791-1871）:英国数学家。1822年发明了能自动完成四则运算的自动机械计算机器——差分机器，利用穿孔卡片来编制程序进行自动控制。Ada从1842年起为Babbage编制程序，成为人类历史上第一位程序员。

我国处于清朝道光-咸丰年间，鸦片战争、卖国条约和太平天国。

Ada（1815-1853）：人类第一位程序员，英国著名浪漫派诗人拜伦的女儿。

ADA，我亲爱的女儿英·拜伦你的脸真像你的母亲，我的宝贝。我最后看一眼你笑意盈盈的蓝眼睛，我们三人何时才能再聚首？7、Hollerith（1860-1929）:美国工程师。1884年制造了第一台电动计算机。我国处于清朝光绪年间，帝后党争、卖国求荣。8、Godel（1906-1978）:奥地利数学家。30年代研究了数理逻辑中一些根本性的问题，提出了Godel不完备性定理，他让人们知道有些事情是做不到的。我国处于民国内战时期和抗战初期。9、

Turing(1912-1954):英国数学家。30年代提出了理想计算机的数学模型（计算模型）——图灵机，为存储程序式电子数字计算机奠定了重要理论基础。10、

Zuse（1910-1995）:德国工程师。1941年完成了一台全自动控制的机电式计算机，全部使用继电器构造。我国处于抗战最艰苦时期。11、VonNeumann（1903-1957）：匈牙利数学家。1945年6月，提出了存储程序的概念（VonNeumann机）。法西斯投降，我国抗战胜利。12、1946年：人类第一台电子数字式计算机ENIAC在宾夕法尼亚大学诞生。存储程序思想在其中发挥了关键作用。我国三年内战爆发。第一代计算机（电子管）1946～1957,由VacuumTube制作开关逻辑部件,使用Plugboard操作。第一代计算机的典型代表是ENIAC和EDVAC。ENIACENIAC：于1946年2月14日在宾西法尼亚由莫克利和艾克特领导下完成。占地170平方米重30吨功率150千瓦18800个电子管、6000个开关、7000个电阻、10000个电容、50万条导线5000次加法/秒。ENIAC第二代计算机（晶体管）第二代计算机形成于1958～1964,使用Transistor制作开关逻辑部件,以批处理方式操作,运算速度达到每秒几十到几百万次,开始使用汇编语言和Fortran等高级语言。第三代计算机（集成电路）第三代计算机形成于1965～1972,使用IC(IntegratedCircuit,集成电路)制作开关逻辑部件,配有功能简单的操作系统,运算速度达到每秒几百万到几千万次。第四代（大规模集成电路）从1972至今的计算机都属于第四代计算机,使用大规模集成电路和超大规模集成电路制作开关逻辑部件。CPU发展有：8088,8086,80286,80386,80486,80586,Pentium,PentiumPro，PII，PIII，P4……等P4中央处理器（CPU） --4200万个晶体管14亿个晶体管

特征项目第一代1946—1957第二代1957—1964第三代1964—1972第四代1972—至今逻辑元件电子管晶体管中小规模集成电路大规模与超大规模集成电路存储器延迟线，磁鼓，磁芯磁芯，磁带，磁盘磁芯，磁盘，磁带半导体，磁盘，光盘典型机器举例IBM—701IBM—650IBM—7090IBM—7094IBM—370（大型）IBM—360（中型）PDP—11（小型）ILLIAC—IV巨型IBM—3033大型VAX—11小型80486微型8098单片机软件机器语言汇编语言高级语言管理程序结构化程序设计操作系统数据库，软件工程程序设计自动化应用科学计算数据处理工业控制科学计算系统模拟，系统设计大型科学计算科技工程各个领域事务处理，智能模拟，大型科学计算，普及到社会生活各个方面年代计算机的发展动向多极化网络化智能化多媒体化计算机分类巨型机小巨型机工作站主机小型机个人计算机 个人计算机中的台式机笔记本电脑（便携式电脑）服务器未来的计算机光子计算机：人们对光子计算机的设想是：1）根据光学空间的多维特性，为计算机设计新的逻辑结构和运算原理。2）充分利用光子元件体积小，传送信息速度快的特点，用超高速大容量的光子元件替代目前计算机中使用的硅化学元件，用光导纤维或光波代替普通金属导线。

未来的计算机仿生计算机：仿生计算机的设计思路与光子计算机有异曲同工之妙：1）通过对生物的脑和神经系统中信息传递、信息处理等原理的进一步研究，设计全新的仿生模式计算机，并与人工智能的研究相互借鉴、共同发展。2）模拟生物细胞中的蛋白质和酶等物质的产生过程，制造出仿生集成芯片来替代目前计算机中使用的半导体元件。计算机的特点与应用计算机特点运算速度快记忆能力强可靠的逻辑判断能力工作自动化计算机的特点与应用计算机的性能指标主频（450MHz、2.0GHz）字长（8位、16位、32位、64位...)内存容量（64MB、128MB、256MB）存取周期（ns纳秒）运算速度（MIPS每秒执行百万指令）计算机的特点与应用计算机的应用科学计算机自动控制系统数据处理与信息加工计算机辅助系统人工智能计算机内的信息表示数制及其特点10进制7进制（星期）12进制（每年十二个月）24进制二进制（只有0和1）二进制的概念0100011011两位二进制所能表示的状态一位二进制的状态1个比特Bit状态数22=4种三位二进制可表示的状态=？23=8四位二进制可表示的状态=？24=16八位二进制可表示的状态=？28=256Byte字节=8个Bit0+0=0+1=1+1=0110二进制加法（逢二进一）(110+011)2=? 110 011+________1001639012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110至15的二进制八进制1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13....

（32）8=(26)10十六进制1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F、

10、11、12、13.... (25)16=(37)10二进制转十进制（1101)2=1x23+1x22+0x21+1x20 =1x8+1x4+0x2+1x1=8+4+1=(13)10不同数制之间的转换八进制转十进制（32)8=3x81+2x80 =24+2=(26)10十六进制转十进制（25)8=2x161+5x160 =32+5=(37)10十进制转二进制 整数部分采用除2取余法 例：（13）10=（？）2213261……a0230……a1211……a201……a3=(1101)2

（53）8=（101011）2

（A85）16=（101010000101）2为二进制转八进制、十六进制（按三位或四位一组转为八或十六进制数即可）（11101）2=011101=（35）8

（11101）2=00011101=（1D）160123456789ABCDEF0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111八进制、十六进制转为二进制（只要把每位的八或十六进制数展开为3位或4位进进制数即可）二进制运算算术运算：逢2进1逻辑运算：与（AND）运算（A^B）或（OR）运算（AvB）非（NOT）运算（¯）逻辑运算的真值表5.原码、补码与反码原码（机器数）：最高位为数符：0表正，1表负。反码：正数反码同原码；负数反码除符号位外其余全部取反。补码：正数补码同原码；负数补码为反码加1。6.数的定点与浮点表示定点表示：小数点位置事先定好不变定点整数：规定小数点在最低数字后定点小数：规定小数点在最高数字左边浮点表示：小数点位置浮动N=M*2E,M为尾数,E为阶码存储格式:阶符+

阶码

+数符+

尾数

（1）

整数的表示（定点整数）符号位：1表示负数

0表示正数定点整数的机器表示分为原码、反码和补码三种形式X=+90(十进制真值)=1011010(二进制真值)用八位二进制表示[X]原=01011010[X]反=01011010[X]补=01011010正数，其原码、反码和补码的形式是完全一致的。X=-90(十进制真值)=-1011010(二进制真值)用八位二进制表示[X]原=11011010[X]反=10100101[X]补=10100110负数的符号位为1，原码数值部分是该数绝对值的二进制表示、反码数值部分是原码各位变反，补码的数值部分是在反码的基础上加1。定点正数表示举例（2）

小数的表示（定点小数）符号位：1表示负数

0表示正数定点小数绝对值均小于等1，定点小数的机器表示分为原码、反码和补码三种形式X=+0.8125(十进制真值)=2-1+2-2+2-4=0.1101(二进制真值)用八位二进制表示[X]原=01101000[X]反=01101000[X]补=01101000正数，其原码、反码和补码的形式是完全一致的。定点小数表示举例X=-0.8125(十进制真值)=-（2-1+2-2+2-4）=-0.1101(二进制真值)用八位二进制表示[X]原=11101000[X]反=10010111[X]补=10011000负数的符号位为1，原码数值部分是该数绝对值的二进制表示、反码数值部分是原码各位变反，补码的数值部分是在反码的基础上加1。（3）

浮点数的表示25.75=11001.11(二进制真值）

=0.1100111

x10101(二进制)

阶和尾数均用补码表示，结果为：010101100111

7.信息单位比特：Bit,二进制位，指0或1。字节：Byte,8个比特。字：指CPU能同时处理和传送的数据单位。字长：字的长度，即CPU能同时处理数据的二进制数位数。字长为字节的整数倍。通常1个字符占1b,1个汉字占2b1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB8.ASCII码ASCII:美国信息交换标准码(每一个符号用7位二进制数表示,见表1-4，)1个字节(8位)存放1个ASCII码(7位),最高位通常为校验位,以提高信息传输的可靠性.

76543210000010100111001011101110000NULDLESP0@P′p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv表1-47位ASCII码表76543210000010100111001011101110111BELETB’7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；K[k{1100FFFS，<L\l|1101CRGS–=M]m}1110SORS.>N↑n~1111SIVS/？O↓o