第一章 計(jì)算機(jī)的基本概念
[基本要求]
通過教師講授，讓學(xué)生了解什么是計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理、計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展。
[基本要點(diǎn)]
1.1 什么是計(jì)算機(jī)（第一臺計(jì)算機(jī)：1946年2月，正式交付使用的、由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制的ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator即電子積分計(jì)算機(jī)）標(biāo)志著第一代電子計(jì)算機(jī)的誕生。）
1.2 計(jì)算機(jī)的組成和工作原理
圖1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本工作原理（由馮·諾依曼提出）
·計(jì)算機(jī)的指令和數(shù)據(jù)均采用二進(jìn)制表示；
·由指令組成的程序和要處理的數(shù)據(jù)一起存放在存儲(chǔ)器中。機(jī)器一啟動(dòng)，控制器按照程序中指令的邏輯順序，把指令從存儲(chǔ)器中讀出來，逐條執(zhí)行；
·由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器五個(gè)基本部件組成計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)，在控制器的統(tǒng)一控制下，協(xié)調(diào)一致地完成由程序所描述的處理工作。
存儲(chǔ)程序原理是計(jì)算機(jī)與—切其它計(jì)算工具的根本區(qū)別。
1.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及分類
特點(diǎn)： 分類：
•巨型機(jī)(Super Computer)
•小巨型機(jī)(Minis Supercomputer)
•大型主機(jī)(Main Frame)
•小型機(jī)(Mini Computer)
•工作站(Workstation)
•個(gè)人 計(jì)算機(jī)(微型機(jī))(PC)
•高速度
•高精度
•大容量
•通用性強(qiáng)
•記憶和邏輯判斷
•自動(dòng)控制
1.4 計(jì)算機(jī)的發(fā)展
度表1-1 計(jì)算機(jī)發(fā)展階段示意表
年代
器件
第一代
1946-1957
第二代
1958-1964
第三代
1965-1969
第四代
1970-至今
電子器件
電子管
晶體管
中、小規(guī)模集成電路
大規(guī)模和超大
規(guī)模集成電路
主存儲(chǔ)器
磁芯、磁鼓
磁芯、磁鼓
磁芯、磁鼓、
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器
外部輔助存儲(chǔ)器
磁帶、磁鼓
磁帶、磁鼓
磁帶、磁鼓、磁盤
磁帶、磁盤、光盤
處理方式
機(jī)器語言
匯編語言
監(jiān)控程序
連續(xù)處理作業(yè)
高級語言編譯
多道程序
實(shí)時(shí)處理
實(shí)時(shí)、分時(shí)處理
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
運(yùn)算速度
5千-3萬次/秒
幾十萬-百萬次/秒
百萬-幾百萬次/秒
幾百萬-千億次/秒
未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展表現(xiàn)為四種趨勢 ：
多極化
網(wǎng)絡(luò)化
智能化
多媒體化
1.5 計(jì)算機(jī)與社會(huì)
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)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)
[典型例題]
1. 目前計(jì)算機(jī)將向巨型化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化和 智能化 方向發(fā)展。
2. 一臺計(jì)算機(jī)主要由 硬件 和 軟件 兩大系統(tǒng)組成。
3. 計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于 科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和 人工智能 領(lǐng)域。
4. 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要由 輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存貯器、運(yùn)算器和 控制器 五部分組成。
5. 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)可以分為 系統(tǒng)軟件 和應(yīng)用軟件 兩大類。
[補(bǔ)充習(xí)題]
1． 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括＿D＿＿＿
A）計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備 B）主機(jī)、鍵盤、顯示器
C）系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件 D）硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)
2.計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于 科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和 人工智能 領(lǐng)域。
3．目前使用的計(jì)算機(jī)采用(D)為主要電子元器件。
A. 電子管 B. 晶體管 C. 中小規(guī)模集成電路 D. 超大規(guī)模集成電路
4.目前使用的計(jì)算機(jī)屬于第(D )代計(jì)算機(jī)A. 一 B. 二 C. 三 D. 四
5.個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)屬于(B)類型。
A. 大型計(jì)算機(jī) B. 微型計(jì)算機(jī) C. 小型機(jī) D. 超級計(jì)算機(jī)
[基本要求]
通過教師講授，讓學(xué)生了解什么是計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)、計(jì)算機(jī)的基本組成和工作原理、計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展。
[基本要點(diǎn)]
1.1 什么是計(jì)算機(jī)（第一臺計(jì)算機(jī)：1946年2月，正式交付使用的、由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制的ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator即電子積分計(jì)算機(jī)）標(biāo)志著第一代電子計(jì)算機(jī)的誕生。）
1.2 計(jì)算機(jī)的組成和工作原理
圖1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本工作原理（由馮·諾依曼提出）
·計(jì)算機(jī)的指令和數(shù)據(jù)均采用二進(jìn)制表示；
·由指令組成的程序和要處理的數(shù)據(jù)一起存放在存儲(chǔ)器中。機(jī)器一啟動(dòng)，控制器按照程序中指令的邏輯順序，把指令從存儲(chǔ)器中讀出來，逐條執(zhí)行；
·由輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器五個(gè)基本部件組成計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)，在控制器的統(tǒng)一控制下，協(xié)調(diào)一致地完成由程序所描述的處理工作。
存儲(chǔ)程序原理是計(jì)算機(jī)與—切其它計(jì)算工具的根本區(qū)別。
1.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及分類
特點(diǎn)： 分類：
•巨型機(jī)(Super Computer)
•小巨型機(jī)(Minis Supercomputer)
•大型主機(jī)(Main Frame)
•小型機(jī)(Mini Computer)
•工作站(Workstation)
•個(gè)人 計(jì)算機(jī)(微型機(jī))(PC)
•高速度
•高精度
•大容量
•通用性強(qiáng)
•記憶和邏輯判斷
•自動(dòng)控制
1.4 計(jì)算機(jī)的發(fā)展
度表1-1 計(jì)算機(jī)發(fā)展階段示意表
年代
器件
第一代
1946-1957
第二代
1958-1964
第三代
1965-1969
第四代
1970-至今
電子器件
電子管
晶體管
中、小規(guī)模集成電路
大規(guī)模和超大
規(guī)模集成電路
主存儲(chǔ)器
磁芯、磁鼓
磁芯、磁鼓
磁芯、磁鼓、
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器
外部輔助存儲(chǔ)器
磁帶、磁鼓
磁帶、磁鼓
磁帶、磁鼓、磁盤
磁帶、磁盤、光盤
處理方式
機(jī)器語言
匯編語言
監(jiān)控程序
連續(xù)處理作業(yè)
高級語言編譯
多道程序
實(shí)時(shí)處理
實(shí)時(shí)、分時(shí)處理
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
運(yùn)算速度
5千-3萬次/秒
幾十萬-百萬次/秒
百萬-幾百萬次/秒
幾百萬-千億次/秒
未來計(jì)算機(jī)的發(fā)展表現(xiàn)為四種趨勢 ：
多極化
網(wǎng)絡(luò)化
智能化
多媒體化
1.5 計(jì)算機(jī)與社會(huì)
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)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)
[典型例題]
1. 目前計(jì)算機(jī)將向巨型化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化和 智能化 方向發(fā)展。
2. 一臺計(jì)算機(jī)主要由 硬件 和 軟件 兩大系統(tǒng)組成。
3. 計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于 科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和 人工智能 領(lǐng)域。
4. 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主要由 輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存貯器、運(yùn)算器和 控制器 五部分組成。
5. 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)可以分為 系統(tǒng)軟件 和應(yīng)用軟件 兩大類。
[補(bǔ)充習(xí)題]
1． 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括＿D＿＿＿
A）計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備 B）主機(jī)、鍵盤、顯示器
C）系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件 D）硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)
2.計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于 科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)和 人工智能 領(lǐng)域。
3．目前使用的計(jì)算機(jī)采用(D)為主要電子元器件。
A. 電子管 B. 晶體管 C. 中小規(guī)模集成電路 D. 超大規(guī)模集成電路
4.目前使用的計(jì)算機(jī)屬于第(D )代計(jì)算機(jī)A. 一 B. 二 C. 三 D. 四
5.個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)屬于(B)類型。
A. 大型計(jì)算機(jī) B. 微型計(jì)算機(jī) C. 小型機(jī) D. 超級計(jì)算機(jī)