第一章：计算机基础知识.ppt

计算机应用基础授课老师:李剑联系方式:**********。1938年,香侬在发表的论文中,首次用布尔代数进行开关电路分析,并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则:1)以二进制的逻辑基础来实现数字运算,以保证精度;2)利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算,以保证计算速度;3)采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的结构。图灵与图灵机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。JohnvonNeumann冯诺依曼1949EDSAC冯·诺依曼计算机存储程序工作原理: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。第一台电子计算机(ENIAC)在ENIAC的研制过程中,美国数学家冯诺伊曼针对它存在的问题,提出一个全新的通用计算机方案,这就是EDVAC方案。在这个方案中,冯诺伊曼提出了三个重要设计思想:(1)计算机由5个基本部分组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备;(2)采用二进制形式表示计算机的指令和数据;(3)将程序(由一系指令组成)和数据存放在存储器中,并让计算机自动地执行程序——这就是“存储程序”思想的基本定义。5000次加法/秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW第一代(1946~1958)电子管5千~4万(次/秒)第二代(1959~1964)晶体管几十万~百万(次/秒)第三代(1965~1970)集成电路百万~几百万(次/秒)第四代(1971~至今)集成电路几百万~几亿(次/秒)1964年911机1966年112机计算机的发展按硬件划分计算机年代(四代——电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路)计算机的发展阶段逻辑器件运算速度起止年代代表的机型特点第1代电子管几千次/秒1946~1958UNIVAC-I、IBM650(小型机)和IBM709(大型机)内存储器采用水银延迟线,外存储器有纸带、卡片、磁带和磁鼓。程序设计语言还处于最低阶段,使用机器语方编程,尚无操作系统出现,操作机器困难。第2代晶体管几十万次/秒1959~1964IBM-7090IBM-7094CDC7600内存储器使用磁性材料制成的磁芯,外存储器有磁盘、磁带。出现了监控程序并发展为后来的操作系统,出现了高级程序设计语言BASIC、FORTRAN和COBOL,大大提出了计算机的工作效率。第3代集成电路几千万次/秒1965~1970IBM-360系列富士通F230系列体积、重量、功耗都进一步减小,出现了结构化、模块化的程序设计思想,出现了结构化的程序设计语言PASCAL。第4代大规模集成电路几亿次/秒1971~至今IBM-4300系列3080系列、3090系列和9000系列开始引入光盘,外部设备种类和质量都有很大提高。操作系统向虚拟操作系统发展、数据库管理系统不断完善和提高,,即大型机阶段、微型机阶段和计算机网络阶段。1946~1981年,计算机应用主要是在传统大型计算机中进行的;1981~1991年,掀起了微型计算机(简称微型机、微机或PC机)的普及应用热潮;从1991年开始进入了以计算机网络为中心的新时代。1965年Intel公司的创始人之一戈登·摩尔曾预言,集成电路中的晶体管数每年(后来改成了每隔18个月)将翻一番,芯片的性能也随之提高一倍。这一预言,被计算机界称为“摩尔定律”,近代计算机的发展历史充分证实了这一定律。随着芯片集成度的日益提高和计算机体系结构的不断改进,将会不断出现性能更好、体积更小、价格更低的计算机产品。从用户使用计算机资源角度来看晶体管数单位时间执行的指令数百万条/每秒每18个月芯片能力增长一倍。计算机第一定律——摩尔定律