计算机概述课件

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I、计算机概述

1.什么是计算机

2.计算机的历史和发展

3.计算机的特点

4.计算机的分类

5.计算机的应用

6.我国计算机的发展

1.什么是计算机(1)

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这是一台我们常见的计算机一微型计算机

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1.什么是计算机(2)

“计算机”题名思义是一种计算的机器，它是由一条

列也子器件组成一类语名称为Computer。

计算机可以对教李、丈字、颜色、声音、图形、图

像等各种形式的数据进行加工处理。

计算机具有各种计算的能力：当用计算机进行数据

处理时，首先杷要解决的实际问题，用计算机语言编

写成计算机程序，然后将待处理的数据和程序输入到

计算机中，计算机楼程序的要求，一步一步地之行各

种运算，直到存入的整个程序执行完毕为止。

计算机具有逻科到断的能力：在数据处理过程中，

计算机不仅能进行加，臧、乘，除等算术运算，而且

还能进行逐辑运算并对运算结果进行判断，从而决定

⑥1.什么是计算机(3)

计算机具有信息处理能力：在当今的信息社会

里，各行各业，陵时能处产生大量的信息，人们为了

高效地获取，传送，检奈信息及从信息中产生各种报

表数据，必须将信息在计算机的控制下进行有效的组

织和管理。

综上所述，可以给计算机下一个定义：

计算机是一种能按照事先存储的程

序，自动、高速地进行大量数值计算和

各种信息处理的现代化智能电子设备O

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⑥1.什么是计算机(4)

计算机的基本操作：

♦输入：接受由输入设备提供的数据

♦处理：对各种类型的数据进行操作，并接指定的

方式进行转换

♦输出：将处理所产生的结果等数据由输出设备进

行输出

♦存储：计算机可以存储程序和数据。

IPOS循环：即输入(Input)、处理(Processing)、

输出(Output)和存储(Storage),它反映了计算机

进行数据处理的基本步骤。

2.计算机的历史和发展

2.1历史回顾

♦中国东汉时期发明了十进住计教法；家朝发明了珠算

盘。

♦1617年，苏格兰发明彖约翰•秦皮东(JohnNapier)发明

了计算尺。

♦1622年，英格兰的威廉•奥特雷得(WilliamOughtred)

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2.1历史回顾

♦1623年：德国科学家奥克卡德(W・Schickard)制造

了人类有史以来第一台机械计算机，这台机器能够

进行六传数的加臧乘隙运算：

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2.1历史回顾

♦1642年：法国科学家帕斯卡(B・Pascal)发明了著名的

帕斯卡机械计算机,首次确立了计算机器的概念。

2.1历史回顾

♦1674年:莱布尼茨（6.。\1^砧11让2,德国伟大的教学家）

通过对帕斯卡的计算机的女造，建造了一种能够进行

连续运算的机器，并且提出了“二进制”数的概念（据说

这个概念来源于中国的八卦），轰动了整个欧洲。

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♦1834年：巴贝奇提出了分析机的概念，机票共分为三

个部分：堆找，运算器，控制器。他的助手，美国著

名诗人拜伦的独生女艾达•典古斯缘(AdaAugusta)为分

析机编制了人类历史上第一批计算机程序。(现在我们

知道的Ada语言就是以她的名字命名的。Ada语言多用

在软件工程中，可读性很强。)

2.1历史回顾

♦1847年：英国教学家布东

(G.Boole)发表著作《遗辑的教学

分析》。1854彖：布东发表《思

维规律的研究---透辑与概率的

教学理光基础》,并综合自己的

另一篇文章《谡科的教学分析》

,从而创立了一门全新的学科-

布东代教，为百年后出现的救李

计算机的开关也路设计提供了重

要的教学方法和理论基础。

2.1历史回顾

♦1884年:美国工程师、博士赫东曼・

霍勒雷斯(HermanHollerith,1860-

1929)制逵了第一台也动计算机；

1890年，美国在第12次人口普查中使

用了Hollerith发明的制表机，从而

完最了人类历史上第一次大规模教

据处理。此后霍勒雷斯根据自己的

发明成立了自己的制表机公司，并

录终演变成为IBM公司。

2.1历史回顾

1936年：阿兰•图灵发表论文《论可计算数及其在

判定问题中的应用》，首次阐明了现代也脑原理，从

理论上证明了现代通用计算机存在的可能性，图灵把

人在计算时所做的工作分解成简单的动作，与人的计

算类似，机器需要：（1）存储器，用于贮存计算结果；

⑵一种语言，表示运算和教李；（3）扫描；（4）计算意

向，即在计算过程中下一步打算做什么；（5）执行下一

步计算。具体到一步计算，则分成：①改变数学可符

号；②扫描区改支，如往左进住和往右添住等；③女

变计算意向等。

整个计算过程采用了二进住制，这就是后来

图灵与图灵机

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。

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”

理解图灵机图灵与图灵奖华人与灵奖

2.2现代计算机的诞生

♦世界公认的第一台通用也子数李计算机是美国宾夕

法尼亚大学莫东学院电工系莫克利(JohnMauchly)和

埃克特(J.PresperEckert)领导的科研小组建造的，取

名为ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAnd

Culculator),直译名为“也子数李积分式计算机”。

♦ENIAC诞生的背景是解决弹道计算问题，它是在

1946年2月14日正式启动运行。

关于ENICA

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冯・诺依曼原理

・计算机的基本工作原理是存储程序和程序控制。该原

理最初是由美籍匈牙利教学家垩强依曼于1945年提出

来的，故称为冯•诺依曼原理。

•冯•诺依曼原理：

-计算机依靠执行程序来完成指定的任务一程序用二进制代码

耒-<1?O

-程序预先存放在计算机内部存储器中一存储程序

-计泉机不要人的干预而自动执行一程序控制

-计*机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五

大部分组成一冯•诺依曼计算机结构。

・按照冯•诺依曼原理构造的计算机又称冯•诺依曼计算

机，其体系结构称为冯•诺依曼结构

9

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号2.3计算机的发展

从1946年第一台电子计算机诞生到现在虽

然只有六十多年，但却取得了惊人的发展，已

经经历了五代的变革。

计算机发展史中的“代”通常以其所使用的

主要器件（如电子管、晶体管、集成电路、大

规模集成也路和娓大规模集成也路）来划分。

此外，在计算机发梭的各个阶段，所配置的软

件和使用方式也有不同的特点，成为划分“代”

的”—o

计算机的发展

⑴第一代计算机（1946—1957）电子管阶段

特点是：基本特征集用曲子管作为计算机的逻辑元

器件，每抄运算速度仅为几千次，用段鼓或胸带作为

外存储器，内存余量仅教KB。其数据表示主要是定点

数，使用机器语言或汇编语言编写程序。第一代电子

计算机体积庞大，连价吊责，主要用于军事和科学研

究工作。其代表机型有IBM650（小型机）、IBM709（大

型机）。虽然第一代计算机的体积大、速度慢、能耗

高、使用不便且经常发生故障，但是它一开始就显示了

强大的生命力o

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计算机的发展

⑵第二代计算机(1958-1964)晶体管阶段

特点是：用晶体管代替了电子管;内存储器采用了磁

心体;引入了变址寄存器和浮点运算硬件;利用了I/O处理

机提高了输出能力;在软件方面配置了子程序库和批处

理管理程序，并且推出了FORTRAN、COBOL.ALGOL

等高级程序设计语言及相应的编译程序。

由于第二代计算机使用了晶体管,与第一代计算机相比，它的

体积小、速度快、能耗低、可靠性高。由于高级程序设计语言的

广泛使用，将计算机从少数专业人员手中解放出来，成为广大科技

人员都能够使用的工具，推进了就计算机的普及与应用。

计算机的发展

⑶第三代计算机(1965-1971)集成电路阶段

1958年，第一个集成电路(integratedcircuit,IC)问世。所谓

集成电路是将大量的晶体管和电子线路组合在一块硅晶片上，故

又称其为芯片。小规模集成电路每个芯片上的元件数为100个以

下，中规模集成电路每个芯片上则可以集成100-10000个原件。

特点是：用小规模或中规模的集成电路来代替晶体

管等分立元件；用半导体存储器代替磁心存储器；使用

微程序设计技术简化处理机的结构；在软件方面则广泛

引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统及功能完备的

操作系统，同时还提供了大量的面向用户的应用程序。

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计算机的发展

⑷第四代计算机(1972-)大规模/超大规模集成电路阶段

特点是：使用了大规模集成电路和超大规模集成电

路。大规模集成电路(largescaleintegration,LSI)每个

芯片上则可以集成10000个以上的元件。此外，使用了大

容量的半导体存储器作为内存储器;在体系结构方面进

一步发展了并行处理、多机系统、分布式计算机系统和

计算机网络系统;在软件方面则推出了数据库系统、分

布式操作系统以及软件工程标准等。

®微型计算机的发展

在第四代计算机中要算微型计算机最为引人注目了，微型计

算机的诞生是超大规模集成包路应用的直接结果。

微型计算机(简称微机)属于第四代计算机，微型计算机的诞

生和迅速普及是计算机发展史中最重大的事件。微型计算机具有

体积小、重量轻、功耗小、可靠性高、使用环境要求不严格、价

格低廉、易于成批生产等特点。

世界上第一台微机是由美国Intel公司年轻的工程师马西安.霍

夫(M.E.Hoff)于1971年研制成功的。他大胆地提出了一个设想，

把计算机的全部包路做在四个恙片上，即一片4佳微处理器

lntel4004,一片320佳的随机存取存储器、一片256字节的只读

存储器和一片10枚的寄存器，它们通过忍线连接起来就组成了世

界第一台4佳微型计算机一MCS-4o

微型计算机的核心部件是微处理器(MPU),根据微处理器集

，形成了微型计算机的不同发是一阶段。

微型计算机的发展

1975年，第一台商业化的微型计算机MITSAltair问世，它使

用了Inter公司的808。芯片。不过，当时的微型计算机并未形成主

流，仅仅是面向计算机业余爰好者而已。

1977年革果讨算机公司成立，并先后成功开发了“APPLE-i''和

“APPLE-ir'型的微型计算机系统，使得羊果计算机公司成为微型

计算机市场的主导力量之一O

1980年IBM公司与微软公司合作，为个人微型计算机IBM-

PC配置了专门的操作条统，1980年IBM-PC机问世。此后许多厂

商陆续生产了现在称之为IBM兼衮机的类似产品。

时至今日，奔腾米列微处理器应运而生，使得现在的微型计

算机体积越来越小、性能越来越强、可靠性越来越高、价格越来

越低、应用范围越来越广。出现了笔记本和掌上型等超微型计算

⑥计算机的发展

(5)第五代计算机

第五代计算机尚在研制之中，而且进展比较缓慢。第五代计

算机的研究目标是试图打破计算机现有的体系结构，使得计算机

能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。也就是说，第五

代计算机的主要特征是人工智能，它具有一些人类智能

的属性，例如自然语言理解能力、模式识别能力和推理

判断能力等。

生物计算机

量子计算机

®3.计算机的特点

•计算机作为一种通用的信息处理工具，它具有极高的

处理速度，很强的存储能力，精确的计算能力和逻辑

判断能力。虽然各类计算机在性能上、用途上、规模

结构上有所不同，但它们都具备以下一些特点：

⑴运算速度快、精度高

计算机的运算速度，慢则每秒数万次，快则每秒上亿次。现

在世界上最快的计算机每秒可以运算几十亿次以上。如果与每秒

一百万次的计算机相比，它连续工作一小时所完成的工作量，一

个人一生也做不完。

计算机的字长越长，其精度越高。目前的个人计算机的精度

已经达到了十位、十六有效数字。对于气象预报等复杂、时间性

强的工作，没有计算机进行数据处理，单靠手工已无法实现。

03.计算机的特点

(2)具有逻辑判断和记忆能力

计算机有准确的逻辑判断能力和高超的记忆

能力。可以把庞大的国民经济信息或一个大图书

馆的全部文献资料目录和索引存储在计算机系统

中，随时提供情报检索服务。

计算机的计算能力、逻辑判断能力和记忆能

力三者的结合，使之可以模仿人的某些智能活

动。因此，计算机已经远远不只是计算的工具，

而是人类脑力延伸的重要助手。有时把计算机称

作“电脑”，就是这个原因。

3.计算机的特点

(3)能自动运行且支持人机交互

计算机采取存储程序方式工作，即把编好的程序

输入计算机，机器便可依次逐条执行。这就使计算机

实现了运行的自动化。

每台计算机提供的基本功能是有限的，这是在设

计和制造时就决定了的。然而，计算机区别于其他机

器之处，就在于这些有限的功能，可以在人的精心编

排设计下，快速自动地完成多种多样基本功能序列。

从而实现计算机的通用性，达到计算机应用的各种目

的。

同时，计算机还可以支持交互式工作，以友好的

界面来实现人机交互。_.

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⑥4.计算机的分类

•计算机科学技术的发展日新月异，它已成为一个庞大

的彖族。计算机的种类很多，从不同角度对计算机有

不同的分类方法：

(1)从规模和性能指标分类

A巨型机(supercomputer):ES/9004艮河3

»大中型机(mainframe)：370系列

»小型机(minicomputer)：PDP系列

A微机(microcomputer)：PC机

A工作站(workstation)

»笔记本

全球超级计算机排名榜

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⑥4.计算机的分类

⑵按处理对象分类

»数字计算机(digitalcomputer)

»模拟计算机(analogcomputer)

A数字模拟混合计算机(hybridcomputer)

⑶按用途分类

»通用计算机(generalpurposecomputer)

»专用计算机(specialpurposecomputer)

⑷按网络使用分类

A服务器(server)

»网.络计算机(networkcomputer)(客户机)

⑥5.计算机的应用

•由于计算机具有运算速度快、精度高、存储

能力强以及逻辑判断等特点，因而它对人类科

学技术的发展产生了深远的影响，极大的增强

了人类认识世界、改造世界的能力，在国民经

济和社会生活的各个领域有着广泛的应用。

•按照应用领域划分，计算机有以下几个方面

用途：科学计算、数据处理、实时控制、人工

智能、计算机辅助工程和辅助教育、娱乐与游

戏等。

(1)科学计

•所谓科学计算是指使用计算机来完成科学研究和

工程技术中所遇到的数学问题的计算，又称为数

值计算。

•在科学研究和工程技术中通常要将实际问题归结

为某一数学模型，这些数学模型内容复杂、计算

量大、要求的精度高，只有以计算机为工具来计

算才能快速地取得满意地结果。诸如天气预报、

宇宙飞船和火箭的发射与控制、人造卫星的研

制、原子能的利用、生命科学、材料科学、海洋

工程等现代科学技术研究成果无一不是在计算机

地帮助下才取得的。

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(2)数据处理

•所谓数据处理即使计算机对数据进行输入、分

类、加工、整理、合并、统计、制表、检索以

及存储等，是计算机又一重要的应用领域。在

当今信息化的社会中，每时每刻都在生成大量

的信息，只有利用计算机才能管理和充分利用

浩如烟海的信息。

•例如，利用数据库技术开发的管理信息系统和

决策支持系统等，可大大提高企业或政府部门

的现代化管理水平。

⑥(3)实时控制

・所谓实时控制是指及时地采集检测数据、

使用计算机快速地进行处理并自动地控制

被控对象的动作，实现生产过程的自动

化。此外，在计算机应用于实时控制中还

具有故障检测、报警和诊断等功能。

•在钢铁、石油、化工、制造业等工业企业

都需要进行实时控制，以提高生产效率和

产品质量。

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(4)人工智能

•所谓人工智能是由计算机来模拟或部分模拟

人类的智能。传统的计算机程序虽然具有逻

辑判断的能力，但它只能执行人预先设计好

的动作，而不能像人类那样进行思维。例如

专家系统属于人工智能的应用范畴，但现在

的专家系统还远不能具备像人类那样的分析

问题、解决问题的能力。

•计算机应用于人工智能研究的主要领域包

括：自然语言理解、专家系统、机器人、机

器学习、定理自动证明等。

(5)计算机辅助工程

•计算机辅助工程包括

计算机辅助设计(computer-aideddesign,

CAD)

•计算机辅助制造(computer-aided

manufacturing,CAM)

•计算机集成制造系统(computer-integrated

manufacturingsystem,CIMS)

计算机辅助工程

•计算机辅助设计（CAD）利用计算机的计算、逻辑

判断、数据处理以及绘图等功能与人的经验和判断

能力相结合，共同完成各种产品或者工程项目的设

计工作，实现设计过程的自动化或半自动化。

•计算机辅助制造（CAM）使用计算机辅助人们完成

工业产品的制造任务。从对设计文档、工艺流程、

生产设备等的管理，到对加工与生产装置的控制和

操作，都可以在计算机的辅助下完成。

•计算机集成制造系统（CIMS）将计算机技术集成到

制造工厂的整个制造全过程中，使企业内的信息

流、物流、资金流和人员活动形成了一个统一协调

的整体。CIMS的对象是制造业。

(6)计算机辅助教育

•计算机辅助教育(computer-aided

instruction,CAI)涉及的层面很广，从

校园到Internet,从CAI课件的制作到远程教

学、从辅助儿童的智力开发到中小学和大学

的教学，从辅助学生自学到辅助教师授课，

从计算机辅助实验到学校的教学管理等，都

可以在计算机的辅助下进行，从而提高教学

质量和学校管理水平与工作效率。

(7)娱乐与游戏

•随着计算机技术、多媒体技术、动画技术

以及网络技术的不断发展，使得计算机能

够以图像与声音的集成形式向人们提供最

新的娱乐和游戏的方式。在计算机上可以

观看影视节目，播放歌曲和音乐等。许多

影视节目、歌曲、和音乐也可以从计算机

网络上下载，供人们欣赏。

6.我国计算机的发展

（1）我国计算机的发展

1952年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究

小组，组长:闵大可也机宗数授

1954年小组经犷充和调整，并入中科院近代物理研

究所，负责人：钱三强

1958年完成第一台电子计算机103

1959年完成大型电子计算机104

1959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（集成也路）

1974年研制成功中国第一台微机DJS430

中国计算机发展简史第1个计算机研究小组王选奖

06.我国计算机的发展

(2)Internet与中国

Internet的起源可以追溯到其前身ARPA网。该网络是美国

国防部高级研究计划局为进行国防研究项目而开发的一

个实验型网络，它把美国许多大学和研究机构连接起

来，构成一个广域网。

随着小型机、微型机和局域网技术的发展，ARPA启动

了一个称为Internet的研究计划，主要研究局域网和广域

网的互联技术。作为该计划的重要成果就是研制出传输

控制协议TCP和网络协议IP,从而使计算机网络通信有

了统一的规范。以ARPA网为主干网、以TCP/IP协议为

核心，将众多计算机网络互联起来，从而形成了Internet

的雏形，并于20世纪80年代初成为了一个实用性的网络。

6.我国计算机的发展

(2)Internet与中国

在Internet的发展历程中NSF网也曾起到重要作用。NSF

网是美国国彖科学基金会咨助建立的一个广域网，最初

连接了美国的五个超级计算机中心，并与Internet互联。

从而使美国的100多所大学和研究机构共享超级计算机

中心的资源。

20世纪80年代后期，由于NSF网的能力不断强化，已经逐

步取代了ARPA网演变成为Internet的主干网。

Internet的不断完善使其成为美国信息高速公路最重要的基

础设施。覆盖全美的数字化、大叁量、高速的光纤通信

网使Internet延伸到了许多国彖，大大促进了现代社会信

息化、全球化的选程，对社会政治、经济、生活带来了

深刻的影响。

⑥Internet的特点

»系统的广域性和开放性：是在全球范囹内开发分布的互张网

络。

»信息的共享性和时效性：信息可以为广大用户所共享，并可

以长期储存、长效发布、随时更新。

»入网方式的灵活性和多样性：TCP/IP协议解决了不同网络产

品、不同硬件平台、不同操作系统之间的兼叁性，各类计算机

都可以灵活地接入，并通过TCP/IP协议与Internet进行通信。

»强大的眼务功能：提供远程私录、曲子邮件、信息浏览、文

档杳询、网络新闻以及全球范围内的超媒体信息浏览服务等。

»网络安全的脆弱性和复杂性：信息流的多渠道交叉和路径的

不确定性、Internet的开放性、管理的松散性以及TCP/IP协议在

安全方面的薄弱性，造成Internet在安全上的脆弱性和复杂性

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:确我国Internet的发展

梃》1986年，北京计算机应用技术研究所开始了国际联网，建立中

国学术网(ChinaAcademicNetwork)87年9月正式建成我国第一

个Internet电子邮件节点。

》1989年，开始了中国国彖计算机与网络设施(NCFC)高技术信息

基础设施项目的建设。

A1990年10月，CANET向InterNic申请注册了我国的最高域名

“cn”,从此，我国发出的曲子邮件有了自己的域名。

A1993年，以高速光缆和路由器组成的NCFC主干网建成，它将

中科院网、请华大学校园网和北京大学校园网互联起来。

A1993年2月，教育部主持的CERNET(ChinaEducationand

ResearchNetwork)开始进入规划阶段，它将我国大部分的大专

院校和中学互联起来，改善套国的教育和制研环境，推动教育

和科研事业的发展。

>1994年，由邮电部投资建设的中国公用讨算机互张网

CHINANET开始启动，目的是为公次用户提供各种Internet服

(1)中国教育科研网

•中国教育科研网(简称CERNET)是国家教育

部管理的覆盖全国的学术性计算机网络。

CERNET将全国的主要大学的校园网、研究机

构以及大型图书馆连接起来，实现信息交换和

资源共享。同时，该网络也提供了连接

Internet的国际出口，可以向用户提供

Internet的所有服务功能。利