【正文】 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 12 一、什么是計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)是一種能對(duì)各種信息進(jìn)行存儲(chǔ)和高速處理的工具或電子機(jī)器。 對(duì)上述定義要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)： ①計(jì)算機(jī)不僅是一個(gè)計(jì)算工具，而且還是一個(gè)信息處理機(jī)。 ②計(jì)算機(jī)不同于其它任何機(jī)器，它能存儲(chǔ)程序，并按程序的引導(dǎo)自動(dòng)存取和處理數(shù)據(jù)，輸出人們所期望的信息。 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 13 二、計(jì)算機(jī)的發(fā)展史 1946年 2月 ,美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)物理學(xué)家莫克利和工程師埃克特為首的數(shù)十人共同開(kāi)發(fā)了世界上第一臺(tái)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī) (ENIAC)。 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 14 Electronic Numerical Integrator And Calculator 簡(jiǎn)稱 ENIAC，譯為電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī) 電子管 :18000只 電阻 :70000個(gè) 電容 :10000只 繼電器 :1500個(gè) 耗電 :140kW/h 占地 :170m2 重量 :30噸 速度 :5000次 /秒 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 15 ENIAC的主要任務(wù)是分析炮彈軌跡。 當(dāng) ENIAC公開(kāi)展出時(shí)，一條炮彈的軌道用 20s 就能算出來(lái)，比炮彈本身的飛行速度還快。 1949： EDSAC(英國(guó)劍橋大學(xué) ) 1951： EDVAC(美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué) ) 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 16 代別 第一代 19461958 第二代 19591964 第三代 19651970 第四代 1971現(xiàn)在 電子器件 電子管 晶體管 集成電路 大規(guī)模和超大 規(guī)模集成電路 存儲(chǔ)器 水銀延遲線 磁鼓、磁芯 磁芯、磁鼓 磁盤(pán)、磁帶 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 磁盤(pán)、磁帶 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器 磁盤(pán)、光盤(pán) 運(yùn)算速度 5000幾萬(wàn) 幾十萬(wàn) 百萬(wàn) 百萬(wàn) 幾百萬(wàn) 幾百萬(wàn) 幾億 處理方式 機(jī)器語(yǔ)言 匯編語(yǔ)言 算法語(yǔ)言 操作系統(tǒng) 實(shí)時(shí)處理 分時(shí)處理 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 應(yīng)用領(lǐng)域 科學(xué)計(jì)算 數(shù)據(jù)處理 實(shí)時(shí)控制 各行各業(yè) 典型機(jī)種 ENIAC EDVAC IBM 7090 CDC 6600 IBM 360 PDPII VAXII IBM PC/Apple 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 17 第五代計(jì)算機(jī) (新一代計(jì)算機(jī) ) 創(chuàng)新：基本元器件 生物計(jì)算機(jī) 采用生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子制成生物芯片，其運(yùn)算過(guò)程是蛋白質(zhì)分子與周圍物理化學(xué)介質(zhì)的相互作用過(guò)程。 量子計(jì)算機(jī) 采用一種鏈狀分子聚合物的特性來(lái)表示開(kāi)與關(guān)的狀態(tài)，利用激光脈沖來(lái)改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動(dòng)，從而進(jìn)行運(yùn)算。 光計(jì)算機(jī) 采用光學(xué)技術(shù)，由光器件構(gòu)成的計(jì)算機(jī)。在光器件方面研制的基本部件有：用于進(jìn)行圖像處理的快速傅立葉變換部件，用于進(jìn)行信息處理的光乘法、加法運(yùn)算器。 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 18 發(fā)展趨勢(shì) 巨型化 (功能巨型化 ) 巨型化是指具有高速運(yùn)算、大存儲(chǔ)容量和功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如： ILLIACIV、銀河機(jī)、深超 21C( /秒 )。 微型化 (體積微型化 ) 微型化包括臺(tái)式微型機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦。摩爾定律：集成電路 → 翻一番 /18個(gè)月 網(wǎng)絡(luò)化 (資源網(wǎng)絡(luò)化 ) 網(wǎng)絡(luò)化是指利用通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，把分散在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互連起來(lái)，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以達(dá)到所有用戶都可共享數(shù)據(jù)、軟硬件資源的目的。如： Inter。 智能化 (處理智能化 ) 智能化就是要求計(jì)算機(jī)能模擬人的感覺(jué)和思維能力，如：專家系統(tǒng)和機(jī)器人。 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 19 三、計(jì)算機(jī)的分類 通用計(jì)算機(jī) ：為了能夠解決各種問(wèn)題，具有較強(qiáng)的通用性而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。 它具有一定的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量，帶有通用的外設(shè)，配備各種系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。 專用計(jì)算機(jī) ：為了解決一個(gè)或一類特定問(wèn)題而專門設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。 其軟硬件的配置依據(jù)解決問(wèn)題的需要而定。 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 110 數(shù)字式電子計(jì)算機(jī) ：處理非連續(xù)變 化的數(shù) 據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上是離散的。 其基本運(yùn)算部件是數(shù)字邏輯電路。 模擬式電子計(jì)算機(jī) ：處理連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在時(shí)間上是連續(xù)的。 其基本運(yùn)算部件是由運(yùn)算放大器構(gòu)成的微分器、積分器和通用函數(shù)運(yùn)算器等組成。 混合式電子計(jì)算機(jī) ：可處理數(shù)字量和模擬量 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 111 (IEEE) 巨型機(jī) ：超級(jí)計(jì)算機(jī) ,功能最強(qiáng) ,價(jià)格最貴。 小巨型機(jī) ：與巨型機(jī)相比，價(jià)格大幅降低。 大型機(jī) ：主機(jī)，具有很強(qiáng)的管理和處理數(shù)據(jù)的能力，在大企業(yè)、銀行等單位使用。 小型機(jī) ：中小企業(yè)， VAXII, DJS2022。 工作站 ：高檔微機(jī)，具有很強(qiáng)的圖形處理能力，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)， Sun工作站。 個(gè)人計(jì)算機(jī) ： IBM PC， Apple 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 112 四、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn) ：每秒數(shù)萬(wàn)億次，氣象預(yù)報(bào) ：理論上不受限制，圓周率 ：中等規(guī)模圖書(shū)館 ：算術(shù)運(yùn)算 邏輯運(yùn)算 判斷或比較 ：無(wú)需人工干預(yù) 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 113 五、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成科學(xué)研 究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算。 實(shí)際問(wèn)題 → 數(shù)學(xué)模型 → 計(jì) 算量大。 指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、整理、分類、統(tǒng)計(jì)、加工、檢索和傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱。 信息時(shí)代海量數(shù)據(jù)的管理和有效利用。 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 114 利用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，按最優(yōu)值迅速地對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)或自動(dòng)控制。 無(wú)人自動(dòng)化工廠。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)： CAD 計(jì)算機(jī)輔助制造 ： CAM 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) ： CAI 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 115 利用計(jì)算機(jī)模擬或部分模擬人的智能活動(dòng)，如感知、判斷、理解、學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別等。 實(shí)用技術(shù)：智能機(jī)器人、專家系統(tǒng) Inter→ 網(wǎng)上銀行、網(wǎng)上訂票 網(wǎng)上教學(xué)、網(wǎng)上醫(yī)療 網(wǎng)上稅收、網(wǎng)上出版 計(jì)算機(jī)概述 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 116 一、數(shù)制及其轉(zhuǎn)換 數(shù)制是用一組固定的數(shù)碼和一套統(tǒng)一的規(guī)則來(lái)表示數(shù)目的方法。 非進(jìn)位記數(shù)制 ：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置無(wú)關(guān)。典型的非進(jìn)位記數(shù)制是羅馬數(shù)字，例如羅馬數(shù)字中 :Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ ,┄, Ⅹ 進(jìn)位記數(shù)制 ：表示數(shù)值大小的數(shù)碼與它在數(shù)中的位置有關(guān)。例如，十進(jìn)制數(shù) 計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 117 進(jìn)位記數(shù)制的要素 ： ①基數(shù)：指各種進(jìn)位記數(shù)制中允許選用基本數(shù)碼的個(gè)數(shù)。例如十進(jìn)制的數(shù)碼有： 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9→ 基數(shù)是 10 ②位權(quán)：每個(gè)數(shù)碼所表示的數(shù)值等于該數(shù)碼乘以一個(gè)與數(shù)碼所在位置相關(guān)的常數(shù)，這個(gè)常數(shù)叫做權(quán)值。例如： ＝ 1 102+2 101+3 100 +4 101 計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī) 基礎(chǔ)知識(shí) 118 數(shù)制 十進(jìn)制 二進(jìn)制 八進(jìn)制 十六進(jìn)制 數(shù)碼個(gè)數(shù) 0,1, ?