计算机导论第一章计算机的基本概念课件

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以下为本文档部分文字说明：

是什么？我们怎么定义计算机？我们考虑人的定义是什么？比如：两足行走的灵长类动物？比如：能使用工具的动物？唯一用背睡觉的动物？为什么外星人（如果有的话）会被我们毫不犹豫地承认为“人”？（我们似乎不在乎他

PtyLtd.3计算机是什么？计算机（或者称为“电脑”），我们随处可以见到、听到。超级计算机、小型机、图形工作站、服务器、微机、笔记本电脑、单片机……甚至很多设备（如机床）或日用品（如手机、洗衣机、微波炉、照相机）中也大量采用电脑控制。Evaluationonly.eatedwithAspos

能不能断定、或者说根据什么断定它是人或不是人？如果商店里摆放着一台电扇，说明书写着：微电脑控制。你能不能断定、根据什么断定它是电脑或不是电脑控制？1．给它出一道数学题，看它会不会做？2．看它的设计资料或干脆拆开，看有没有电脑

案1：能够进行数学计算的机器？•方案2：由基本的通用硬件组成，通过执行预先编制好的程序，完成程序所规定的功能。计算机最早确实是为完成计算任务设计和发展起来的。但是，由于“程序控制”技术的出现，“计算”已经成为次要的或从属的任务了！

eelectronicdevicesthatcanfollowinstructionstoacceptinput,processtheinputandthenproduceinformation.定义：计算机是能够依

r）——对离散的数字量进行处理，输出的结果仍然是离散的数字量。•模拟计算机（analogcomputer）——对连续的物理量（电流、电压等）进行处理，获得的输出仍然是连续的物理量。电子计算机的分类由于数字计算机

.8计算机是什么？•通用数字计算机（general）——计算机的设计与制造并不针对某一具体应用，而是通过所执行的程序完成具体的功能。•专用数字计算机（special）——专门针对某一具体应用设计的、靠硬件（有时有少量软件）完成其功能。•

分类•超级计算机（Supercomputers)•主机（Mainframecomputers）•工作站（Workstations）•微机（Microcomputers），PC•微处理器（Microcontroller）Evaluationonly.eatedwithAs

2011AsposePtyLtd.12计算机的基本原理问题的上述两个说法是完全等价的。为了解决这类问题，布尔创立了布尔代数。布尔代数中，可以证明这两个命题等价（摩尔定理）。EDCBAREDCBAREvaluationonly.ea

，考虑它们的关系：K1K2LK1K2LK1K2L：K1K2LK1andK2都为真时，L为真。我们称这种运算为“与”运算（即and运算）记作：L＝K1andK2Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProf

tyLtd.15逻辑运算•设一个开关K与继电器R串联，而R的常闭触点与一盏灯L串联，考虑它们的关系：KLRKLRK为真时，L为假；K为假时，L为真。我们称这种运算为“非”运算（即not运算）记作：L＝KEvaluationonly.eatedwit

很有意思，布尔代数中表达的所有逻辑关系，用对应的逻辑电路就可以实现。实际上布尔代数的表达式本身就已经设计好了逻辑电路！用布尔代数对逻辑表达式化简，等价于化简逻辑电路！这其实也不奇怪，很多事物都有其对立的两方面！Evaluationonly.eatedwith

电路的输入，而逻辑电路的输出代表了表达式在这种输入状态下的输出。这种输出只与输入有关的逻辑称为组合逻辑。有些逻辑电路的输出不仅与当前输入有关，还与上一次的状态有关。这种电路叫做时序电路。时序电路的逻辑可

晶体管和集成电路实现。过去就有全部用继电器制造的自动电话交换机，它用非常复杂的逻辑电路实现成千上万部电话的自动交换功能。令人惊奇的是：有一种继电器控制的自动电话交换机（纵横制交换机），其原理居然与现在电子计算机控制的程控交换机几乎完全一样！Ev

的机器呢？当然能！但是数学计算的逻辑关系过于复杂，导致了这样的机器成本过高，难于设计和制造。能否将数学计算分解成若干简单的步骤，只设计一个能够实现这些简单步骤的机器，一步一步地完成整个计算？只要这些计算能够自动进行，只要计算足够快…..

：如何设计一个自动织地毯机？如果我们设计了一个能够根据卡片上的穿孔控制色线的抬或落的机器，然后将花样信息穿孔在一大叠卡片上，每读一张卡片织一行，所有的卡片读完，一块美丽的地毯就织好了！如果要想换一种花样，只要再穿孔一叠卡片就行了！一台简单的计算机几乎就要诞生了！Evaluat

纽曼（VonNeumann）在1946年提出了一个计算机体系结构：把程序象数据一样存储在计算机的存储器中，用一个指令计数器指向所要执行的指令，这个指令将会被取出来执行。执行完毕之后指令计数器自动增加，指向下一条指令。必要时，指令会修改指令计数

tyLtd.22计算机的基本原理既然程序象数据一样存储在普通的存储器中，它们当然能被程序修改。“正在执行的指令修改内存中的指令”这一技术最早可以用来产生循环，现在则能用来将高级语言程序转换成可执行程序。这一技术也被计算机病毒利用，将有害程序到处传播。直到现在，冯•纽曼的

是手指。Digit的本意就是手指。中文也说“屈指可数”，可见远古时期世界各地的人都用过手指计算。人类所用的十进制数也起源于十指。最早制造的计算工具有石子、算筹等。中国人创造了算盘（abacus），直到现在还在使用。工业时代出

现了手摇计算机和对数计算尺。现在已经见不到工程师腋下夹着一米或者半米长的计算尺在工地上匆匆走路的情景了。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5Clie

，英国人利用巴贝奇的资料和遗物，终于完成了这台具有历史意义的计算机。乔治•布尔的布尔代数以数学方法研究逻辑问题，奠定了计算机理论的数学基础。美国在1900年将穿孔卡片机用到人口统计中。穿孔卡片对以后的计算机发展起了很大的作用。Evaluationonly.eatedwith

或“三角函数表”等大量数据。二战时期，工业技术发展到了顶峰，可以说是“想到的，就能造出来”！为了战争的需要，德国发明了“密码机”。每发一个字符，齿轮都要转动，因此每一个字符加密都是不同的，而且与上一个字符有关。如果没有事先给定的密码，有了密码机也解不了密…...1642年，法国数学家、物

.26计算机的历史为了对付德国，波兰人研究了解密装置。但是，仅凭机械装置，如果不知道密码，还是无法解密。因此，急需高速的电子装置代替机械的解密装置。1946年，美国制成了世界上第一台电子计算机，电子计算机时代开始了！据有关资料，实际上第一台计算机是英国在1944年首先造出

来的，但是为了战争期间的保密，很多年以后才透漏出来。美国的第一台计算机叫做ENIAC，ElectronicNumericalIntegratorandComputer，电子数字积分器和计算机。Evalu

.32电子计算机的发展历史•1833年巴贝奇（Babbage）的AnalyticalEngineEvaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0Copyrig

ht2004-2011AsposePtyLtd.33电子计算机的发展历史－古代到近代•公元前五世纪，中国的算盘•1612年，JohnNapier的对数•1622年，WillianOughtred的计算尺•1642年，BlaisePas

cal的自动进位加法机器•1822年，CharlesBabbage的差分机•1833年，CharlesBabbage的解析机，具有现代计算机的基本部件。因而巴贝奇被认为是计算机之父。Evaluationonly.eatedwi

年上研究生时发表了一篇论文，提出了图灵机（TuringMachine），奠定了计算机科学的理论基础。Turing与Church合作给出了数学证明，断言未来的计算机能够象人那样具有思维能力（因而汉语中有了“电脑”）。全世界计算机学科的

最高荣誉，是图灵奖（美国计算机学会）。第二次世界大战中，Turing领导的小组制造出了破译德军Enigma密码的计算机，并成功地完成了任务。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5

年，提出了存储程序的概念，他碰到的第一台计算机是霍华德文肯的HarvardMarkI。作为Eckert和Mauchly研发ENIAC时的顾问，他为计算机体系结构设计了一个沿用至今的概念。存储程序计算机后来被称为“冯·诺伊曼体

系结构”，在一个“草案报告”中描述了这种带有中央处理器，I/O，以及内存的存储程序计算机(指令和指令所操作的数据都一起放在内存中的计算机)，同时，存储程序计算机也为现代计算铺平了道路。Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5Clien

Ltd.42计算机的历史•第一代计算机——电子管（vacuumtube）计算机•第二代计算机——晶体管（transistor）计算机•第三代计算机——集成电路（integratedcircuit，IC）计算机•第四代计算机——大规模（large-scal

eintegrated，LSI）和超大规模（verylarge-scaleintegrated，VLSI）集成电路计算机现代电子计算机经历过四代Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile

间远大于运行的时间。当时最大型的计算机的处理能力比不过现在一个芯片！但是它能完成人作不了的工作！Evaluationonly.eatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientPro

posePtyLtd.45计算机的历史第三代（1964——1970）集成电路计算机平面晶体管技术的出现，使得人们可以在一个硅片上同时制造大量的晶体管，再把它们切割、封装，再组装成电路。那么，为什么不把它们在硅片上直接连成电路呢？集成电路诞生了！当时集成的规模是每片1到十

计算机的历史第四代（1971——现在）大规模和超大规模计算机集成度越高，电路板的工艺就越简单，可靠性和速度也越高！70年代集成电路的集成度越来越高，甚至可以将整个计算机集成到一个芯片中！现代CPU已经集成了数千万个基本单元！计算

PtyLtd.47计算机的历史回顾历史，计算机的面貌已经今非昔比，它的前途不可估量。可能受到80年代日本第五代计算机失败的影响，人们并未对计算机再划分时代。但是我们已经离不了计算机了！也许我们已经不关心计算机的过去，而只关心它的将来！Evaluationonly

sedinformationsystem?page1.5-1.8•1.6typesofcomputersystem:what'sthedifference?page1.13-1.16•1.7milestonesincomputerdevelopment.pa

ge1.16-1.21•翻译：page1.5-1.6Thetermcomputerdescribesadevice.......isanelementofthetotalcomputersystemEvaluationonly.eatedw

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