计算机基础知识ppt课件.pptx

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1、项目一 计算机基础知识 莫 川,11/28/2022,1,项目一 计算机基础知识,电子 计 算 机 是 一 种 高 度 自 动 化 的 电 子 设 备 ， 它 以 信 息 交 换 为 主 要 手 段 应 用 存 储 在 其 内部的程序对输入的信 息 进 行 加 工 、 处 理、 输 出 处 理 结 果 。 半 个 世 纪 以 来，计 算 机 在 生 产 、 生活各个领域的应用极大地推动了社会发展。,11/28/2022,2,任务一 认识计算机,知识点一 计算机及其发展趋势 计 算 机 是 一 种 能 自 动 、 高 速 地 进 行 数 据 信 息 处 理 的 机 器 , 是 世 纪 人 类 最

2、 伟 大 、 最 卓越的科学技术发明之一 。 随 着 计 算 机 技 术 的 发 展 , 计 算 机 已 广 泛 应 用 于 现 代 科 学 技 术 、 国防 、 工 业 、 农 业 、 企 业 管 理 、 办 公 自 动 化 以 及 日 常 生 活 中 的 各 个 领 域 , 并 产 生 了 巨 大 的 效益 。,11/28/2022,3,知识点一 计算机及其发展趋势,( 一 ) 计算机基础知识及应用 当代计算机的基本设 计 思 想 继 承 了 世 纪 年 代 冯 . 诺 依 曼 提 出 的 计 算 机 结 构 原 理 , 即存储程序 、 顺序处理 、 按地址访问存储器 , 其软件和 硬 件

3、 完 全 分 离 。 计 算 机 现 已 成 为当 今 社 会 各 行 各 业 不 可 缺 少 的 工 具 , 它 有 许 多 特 点 , 其 中 最 重 要 的 是 : 高 速 度 、 能 “ 记 忆 ” 、 善判断 、 可交互 。,11/28/2022,4,、具有自动控制能力 计算 机 是 由 程 序 控 制 其 操 作 过 程 的 。 只 要 根 据 应 用 的 需 要 , 事 先 编 制 好 程 序 并 输 入 计 算机 , 计 算 机 就 能 自 动 、 连 续 地 工 作 , 完 成 预 定 的 处 理 任 务 。 计 算 机 中 可 以 存 储 大 量 的 程 序和数据 。 存储

4、程序是计算机工作的一个重要原则 , 这是计算机能自动处理的基础 。,11/28/2022,5,知识点一 计算机及其发展趋势,、 处理速度快 计算 机 由 电 子 器 件 构 成 , 具 有 很 高 的 处理 速 度 。 目 前 世 界 上 最 快 的 计 算 机每秒 可 运 算 万亿次 , 普通 每秒也可处理上百万条 指 令 。 这 不 仅 极 大 地 提 高 了 工 作 效 率 , 而 且 使 时 限性强的复杂处理可在限定的时间内完成 。,11/28/2022,6,、 具有强大的 “ 记忆 ” 能力 计算 机 的 存 储 器 类 似 于 人 的 大 脑 , 可 以 记 忆 大 量 的 数 据

5、 和 计 算 机 程 序 , 随 时 提 供 信 息 查询 、 处 理 等 服 务 。 早 期 的 计 算 机 , 由 于 存 储 容 量 小 , 存 储 器 常 常 成 为 制 约 计 算 机 应 用 的 “ 瓶颈 ” 。 今天 , 一台普通的 内存可达数 , 能 支 持 运 行 大 多 数 窗 口 应 用 程 序 。 当 然 , 有些 数 据 量 特 别 大 的 应 用 , 如 大 型 情 报 检 索 、 卫 星 图 像 处 理 等 , 仍 需 要 使 用 具 有 更 大 存 储容量的计算机 , 如巨型机 。,11/28/2022,7,知识点一 计算机及其发展趋势,、 具有逻辑判断能力 逻

6、辑判断是计 算 机 的 又 一 重 要 特 点 , 是 计 算 机 能 实 现 信 息 处 理 自 动 化 的 重 要 原 因 。 冯 . 诺依曼型计算机 的 基 本 思 想 , 就 是 将 程 序 预 先 存 储 在 计 算 机 中 。 在 程 序 的 执 行 过 程 中 , 计算机根据上一步的处理结果 ,能运用逻辑判断能力自动 决 定 下 一 步 应 该 执 行 哪 一 条 指令 。 这 样 , 计 算 机 的 计 算 能 力 、 逻 辑 判 断 能 力 和 记 忆 能力三者相结合 ,使得计算机的能力远远超过了任何一种工具而成为人类脑力延伸的有力助手 。,11/28/2022,8,、计算精

7、度高 由于 计 算 机 采 用 二 进 制 数 字 进 行 计 算 , 因 此 可 以 用 增 加 表 示 数 字 的 设 备 和 运 用 计 算 技巧等手段 , 使数值计算的精度越来越高 。、支持多种人机交互形式 计算机具有多种输入 / 输出设 备 , 配 上 适 当 的 软 件 后 , 可 支 持 用 户 进 行 方 便 的 人 机 交 互 。 以广泛使用的鼠标为例 , 用户手握鼠标 , 只需将手指轻 轻 一 点 , 计 算 机 便 随 之 完 成 某 种操作功能 , 真可谓 “ 得心应手 , 心想事成 ” 。,11/28/2022,9,知识点一 计算机及其发展趋势,、通用性强 计算 机

8、能 够 在 各 行 各 业 得 到 广 泛 的 应 用 , 其 原 因 之 一 就 是 具 有 很 强 的 通 用 性 。 计 算 机 可以 将 任 何 复 杂 的 信 息 处 理 任 务 分 解 成 一 系 列 的 基 本 算 术 运 算 和 逻 辑 运 算 , 反 映 在 计 算 机 的指令操作中 。 按照各 种 规 律 要 求 的 先 后 次 序 把 它 们 组 织 成 各 种 不 同 的 程 序 , 存 入 存 储 器中 。,11/28/2022,10,知识点一 计算机及其发展趋势计算机的应用领域十分广泛 , 主要应用于以下方面 : 、科学计算 利用 计 算 机 进 行 科 学 计 算

9、 , 不 仅 可 以 节 省 大 量 的 时 间 、 人 力 和 物 力 , 而 且 可 以 提 高 计 探寻生命奥秘 华为GPU超算剑指生物科技算精度 , 是发展现代尖端技术必不可少的重要工具 。 、多媒体信息处理 多媒 体 计 算 机 系 统 融 合 多 媒 体 采 集 、 传 输 、 存 储 、 处 理 和 显 示 控 制 技 术 于 一 体 。这自然会与传统的电视广播网和电信网的功能逐步融合 , 即向 “ 三网合一 ” 的方向发展 。,11/28/2022,11,知识点一 计算机及其发展趋势、人工智能人工智能是计算机 应 用 的 一 个 重 要 领 域 和 前 沿 学 科 。 它 的

10、目 的 是 使 计 算 机 具 有 “ 推 理 ” 和 “ 学 习 ” 的 功 能 。 “ 自 然 语 言 理 解 ” 是 人 工 智 能 的 一 个 分 支 。 现 代 计 算 机 技 术 已 发 展到通过语言方式命令计算机完成特定的操作 。 “ 专 家 系 统 ” 是 人 工 智 能 的 又 一 个 重 要 分 支 。 它是使计算机具有某一方面的专门知识 , 利用这些知识 来 处 理 所 遇 到 的 问 题 , 如 人 机 对弈 、 模 拟 医 生 开 处 方 等 。 “ 机 器 人 ” 是 人 工 智 能 的 前 沿 领 域 , 可 以 代 替 人 进 行 危 险 作 业 、 流水线生产

11、安装等工作 。,11/28/2022,12,、 信息管理信息管理是目前计算机应 用 最 广 泛 的 领 域 。 所 谓 信 息 管 理 , 就 是 利 用 计 算 机 来 加 工 、 管理 和 操 作 任 何 形 式 的 数 据 资 料 。 例 如 , 生 产 管 理 、 企 业 管 理 、 办 公 自 动 化 、 信 息 情 报 检 索等 。,11/28/2022,13,、 计算机网络 计算 机 网 络 是 指 利 用 现 代 通 信 技 术 和 计 算 机 技 术 , 把 分 布 在 不 同 地 点 的 计 算 机 互 连 起来 , 按照网络协议互相通信 , 以便共享软 、 硬件资源 。

12、目前 , 计 算 机 网 络 技 术 已 成 为 计 算 机系 统 集 成 的 支 柱 技 术 。 网 络 的 发 展 将 改 变 人 类 传 统 的 生 活 方 式 , 在 交 通 、 金 融 、 企 业 管 理 、 教育 、 邮电 、 商业等各行各业中将得到更广泛的应用 。,11/28/2022,14,知识点一 计算机及其发展趋势、 计算机辅助系统 计算机用于 辅 助 设 计 ( ) 、 辅 助 制 造 ( ) 、 辅 助 测 试 ( ) 和 辅 助 教 学( ) 等方面 , 统称为计算机辅助系统 。 是指利用计算机来帮助设计人员进行工程设计 , 提高设计工作的自动化程 度 , 节 省人力

13、和物力 。 是 指 利 用 计 算 机 来 进 行 生 产 设 备 的 管 理 、 控 制 和 操 作 , 提 高 产 品 质 量 , 降低生产成本 。 是指利用计算机进行复 杂 而 大 量 的 测 试 工 作 。 是 指 利 用 计 算 机辅助教学的自动系统 。,11/28/2022,15,知识点一 计算机及其发展趋势,( 二 ) 计算机的发展历程,1946年由美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子数字计算机，取名ENIAC。由此诞生了“第一个电子的大脑”,重30吨，占地167m2，耗电150千瓦主要元件为电子管、继电器，可保存80个字节，每秒钟做5000次加减法或400次乘法运算。,致命

14、缺陷：没有存储程序。,11/28/2022,16,11/28/2022,17,11/28/2022,18,知识点一 计算机及其发展趋势,我国从 世纪 年代开始研制 计 算 机 。 年 , 我 国 研 制 出 第 一 台 电 子 管 计 算 机 , 逐步形成了计算机工业 。 年 , 我 国 研 制 成 功 了 每 秒 运 算 亿 次 的 “ 银 河 ” 巨 型 计 算机 。 年 , 我国又研制成功了每秒运 算 亿 次 的 “ 银 河 ” 巨 型 计 算 机 。 年 , 每秒运算 亿次的 “ 银河 ” 巨型计算机 的 研 制 成 功 , 标 志 着 我 国 计 算 机 研 制 达 到 了 一个新的

15、水平 。,图 天河一号千万亿次超级计算机系统,11/28/2022,19,知识点一 计算机及其发展趋势,年月日 ,随着第一台国产千万亿次超级计算机在湖南长沙亮相 , 作为 算 盘 这一古老计算器的发明国 , 中国 拥 有 了 历 史 上 计 算 速 度 最 快 的 工 具 。 每 秒 钟 万 亿 次 的峰值速度 , 和每秒 . 万亿次的 实 测 性 能 , 使 这 台 名 为 “ 天 河 一 号 ” 的 计 算 机位居同日公布的中国超级计算机前 强之首 ,11/28/2022,20,也使中国 成 为 继 美 国 之 后 世 界 上 第 二 个 能够 自 主 研 制 千 万 亿 次 超 级 计

16、算 机 的 国 家 。 这 个 速 度 意 味 着 , 如 果 用 “ 天 河 一 号 ” 计 算 一 秒 , 则相当于全国 亿人连续计算 年 。 如果用 “ 天河一号 ” 计算一天 , 一台 当 前 主 流 微机得算 年 。 “ 天河一号 ” 的存储量 , 则相当于 个国家图书馆藏书量之和 。,11/28/2022,21,知识点一 计算机及其发展趋势, 年 , 国防科学技术大学 在 “ 天 河 一 号 ” 的 基 础 上 , 对 加 速 节 点 进 行 了 扩 充 与 升 级 , 新的 “ 天河一号 ” 系 统 已 经 完 成 了 安 装 部 署 , 其 实 测 运 算 能 力 从 上 一

17、代 的 每 秒 . 万亿次倍增至 万亿次 , 成为目前世界上最快的超级计算机 ! 在全球超级计算机 强名 单 中 , 中 国 的 “ 天 河 二 号 ” 以 “ 六 连 冠 ” 成 就 了 一 个 传 奇 。 这一纪录 , 在 年 月 被 终 结 , 而 终 结 者 , 是 同 样 来 自 中 国 的 “ 神 威 . 太 湖 之 光 ” 。,11/28/2022,22,“ 神威 . 太湖之光 ” 的峰值计算速度达每秒 . 亿亿次 , 持续计算速度每秒 . 亿 亿次 , 性能功耗比为每瓦 . 亿次 , 这三项指标均 位 列 世 界 第 一 。 这 一 次 , 新 超 算 冠 军 更首度采用中国自

18、主知识产品芯片 , 完成中国超算界的一大突破,11/28/2022,23,知识点一 计算机及其发展趋势( 三 ) 计算机的发展趋势计算 机 技 术 是 世 界 上 发 展 最 快 的 科 学 技 术 之 一 , 产 品 不 断 升 级 换 代 。 当 前 计 算 机 正 朝 着巨 型 化 、 微 型 化 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 向 发 展 , 计 算 机 本 身 的 性 能 越 来 越 优 越 , 应 用 范 围也越来越广泛 , 从而使计算机成为工作 、 学习和生活中必不可少的工具,计算 机 技 术 是 世 界 上 发 展 最 快 的 科 学 技 术 之 一 , 产 品 不 断

19、 升 级 换 代 。 当 前 计 算 机 正 朝 着巨 型 化 、 微 型 化 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 向 发 展 , 计 算 机 本 身 的 性 能 越 来 越 优 越 , 应 用 范 围也越来越广泛 , 从而使计算机成为工作 、 学习和生活中必不可少的工具。,11/28/2022,24,、计算机技术的发展的特点 ( ) 多极化 如今 , 个 人 计 算 机 已 席 卷 全 球 , 但 由 于 计 算 机 应 用 的 不 断 深 入 , 对 巨 型 机 、 大 型 机 的 需求 也 稳 步 增 长 , 巨 型 、 大 型 、 小 型 、 微 型 机 各 有 自 己 的 应 用

20、 领 域 , 形 成 了 一 种 多 极 化 的 形势 。 如 巨 型 计 算 机 主 要 应 用 于 天 文 、 气 象 、 地 质 、 核 反 应 、 航 天 飞 机 和 卫 星 轨 道 计 算 等 尖端 科 学 技 术 领 域 和 国 防 事 业 领 域 , 它 标 志 一 个 国 家 计 算 机 技 术 的 发 展 水 平 。 目 前 运 算 速度为每秒几百亿次到上万亿次的巨型计算机已经投入运行 , 并正在研制更高速的巨型机 。,11/28/2022,25,知识点一 计算机及其发展趋势( 三 ) 计算机的发展趋势计算 机 技 术 是 世 界 上 发 展 最 快 的 科 学 技 术 之

21、一 , 产 品 不 断 升 级 换 代 。 当 前 计 算 机 正 朝 着巨 型 化 、 微 型 化 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 向 发 展 , 计 算 机 本 身 的 性 能 越 来 越 优 越 , 应 用 范 围也越来越广泛 , 从而使计算机成为工作 、 学习和生活中必不可少的工具,( ) 智能化 智能 化 使 计 算 机 具 有 模 拟 人 的 感 觉 和 思 维 过 程 的 能 力 , 使 计 算 机 成 为 智 能 计 算 机 。 这 也是目前正在研制的 新 一 代 计 算 机 要 实 现 的 目 标 。 智 能 化 的 研 究 包 括 模 式 识 别 、 图 像 识 别

22、 、 自然语言的生成和理解 、 博弈 、 定理自动证明 、 自动 程 序 设 计 、 专 家 系 统 、 学 习 系 统 和智能机器人等 。 目前 , 已研制出多种具有人的部分智能的机器人 。,11/28/2022,26,( ) 网络化 网络 化 是 计 算 机 发 展 的 又 一 个 重 要 趋 势 。 从 单 机 走 向 联 网 是 计 算 机 应 用 发 展 的 必 然 结 果 。 所谓计算机网络化 , 是指用现代通信技术和计算机技术把 分 布 在 不 同 地 点 的 计 算 机 互 联起 来 , 组 成 一 个 规 模 大 、 功 能 强 、 可 以 互 相 通 信 的 网 络 结 构

23、 。 网 络 化 的 目 的 是 使 网 络 中 的软 件 、 硬 件 和 数 据 等 资 源 能 被 网 络 上 的 用 户 共 享 。,11/28/2022,27,目 前 , 大 到 世 界 范 围 的 通 信 网 , 小 到 实验室内部的局域网已经很普及 , 因特网 ( ) 已经连接包括我国在内的 多个国 家和 地 区 。 由 于 计 算 机 网 络 实 现 了 多 种 资 源 的 共 享 和 处 理 , 提 高 了 资 源 的 使 用 效 率 , 因 而 深受广大用户的欢迎 , 得到了越来越广泛的应用 。,11/28/2022,28,知识点一 计算机及其发展趋势( 三 ) 计算机的发展

24、趋势计算 机 技 术 是 世 界 上 发 展 最 快 的 科 学 技 术 之 一 , 产 品 不 断 升 级 换 代 。 当 前 计 算 机 正 朝 着巨 型 化 、 微 型 化 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 向 发 展 , 计 算 机 本 身 的 性 能 越 来 越 优 越 , 应 用 范 围也越来越广泛 , 从而使计算机成为工作 、 学习和生活中必不可少的工具,( ) 多媒体化 多媒 体 计 算 机 是 当 前 计 算 机 领 域 中 最 引 人 注 目 的 高 新 技 术 之 一 。 多 媒 体 计 算 机 就 是 利 用计 算 机 技 术 、 通 信 技 术 和 大 众 传

25、播 技 术 , 来 综 合 处 理 多 种 媒 体 信 息 的 计 算 机 。,11/28/2022,29,这 些 信 息 包括 文 本 、 视 频 图 像 、 图 形 、 声 音 、 文 字 等 。 多 媒 体 技 术 使 多 种 信 息 建 立 了 有 机 联 系 , 并 集成 为 一 个 具 有 人 机 交 互 性 的 系 统 。 多 媒 体 计 算 机 将 真 正 改 善 人 机 界 面 , 使 计 算 人类接受和处理信息的最自然的方式发展 。,11/28/2022,30,、未来的计算机 许多 科 学 家 认 为 以 半 导 体 材 料 为 基 础 的 集 成 技 术 日 益 走 向

26、它 的 物 理 极 限 , 要 解 决 这 个 矛盾 , 必须开发新的材料 , 采用 新 的 技 术 。 于 是 人 们 努 力 探 索 新 的 计 算 材 料 和 计 算 技 术 , 致力 于 研 制 新 一 代 的 计 算 机 , 如 生 物 计 算 机 、 量 子 计 算 机 等 。 现 在 许 多 国 家 正 在 研 制 新代计算机 , 称之为第五代计算 机 。 第 五 代 计 算 机 将 从 根 本 上 突 破 传 统 的 冯 . 诺 依 曼 结 构 , 采用 崭 新 的 计 算 机 设 计 思 想 , 是 微 电 子 技 术 、 光 学 技 术 、 超 导 技 术 、 电 子 仿

27、生 技 术 等 多 学 科相结合的产物 。,11/28/2022,31,知识点一 计算机及其发展趋势( 三 ) 计算机的发展趋势计算 机 技 术 是 世 界 上 发 展 最 快 的 科 学 技 术 之 一 , 产 品 不 断 升 级 换 代 。 当 前 计 算 机 正 朝 着巨 型 化 、 微 型 化 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 向 发 展 , 计 算 机 本 身 的 性 能 越 来 越 优 越 , 应 用 范 围也越来越广泛 , 从而使计算机成为工作 、 学习和生活中必不可少的工具,( ) 高速计算机 计算 机 运 行 速 度 的 快 慢 与 芯 片 之 间 信 号 传 输 的

28、速 度 直 接 相 关 , 然 而 , 目 前 普 遍 使 用 的 硅二 氧 化 物 在 传 输 信 号 的 过 程 中 会 吸 收 一 部 分 信 号 , 从 而 延 长 了 信 息 传 输 的 时 间 。 保 利 技 术公司研制的 “ 空 气 胶 滞 体 ” 导 线 几 乎 不 吸 收 任 何 信 号 , 因 而 能 够 更 迅 速 地 传 输 各 种 信 息 。 此外 , 它还可以降低电耗 , 而且不需要对计算机的芯片进行任何改 造 , 只 需 换 上 “ 空 气胶滞体 ” 导线 , 就可以成倍 地 提 高 计 算 机 的 运 行 速 度 。,11/28/2022,32,2022/11/

29、28,33,不 过 , 这 种 “ 空 气 胶 滞 体 ” 导 线也有不足之处 , 主 要 是 其 散 热 效 果 较 差 , 不 能 及 时 将 计 算 机 中 电 路 产 生 的 热 量 散 发 出 去 。 为了解决这个问题 , 保利技术公司的科研小组研究出计 算 机 芯 片 冷 却 技 术 , 它 在 计 算 机电路里内置了许多装着液 体 的 微 型 小 管 , 用 来 吸 收 电 路 散 发 出 的 热 量 。 当 电 路 发 热 时 , 热量 将 微 型 管 内 的 液 体 汽 化 , 当 这 些 汽 化 物 扩 散 到 管 子 的 另 一 端 之 后 , 又 重 新 凝 结 , 流

30、 到 管子底部 。 据悉 , 美国宇航局 ( ) 将对该项 技 术 进 行 太 空 失 重 状 态 下 的 实 验 , 如 果 实验成功 , 这 种 新 技 术 将 被 广 泛 应 用 于 未 来 的 计 算 机 , 使 计 算 机 的 运 算 速 度 得 以 大 大 提高 。,11/28/2022,34,知识点一 计算机及其发展趋势( 三 ) 计算机的发展趋势计算 机 技 术 是 世 界 上 发 展 最 快 的 科 学 技 术 之 一 , 产 品 不 断 升 级 换 代 。 当 前 计 算 机 正 朝 着巨 型 化 、 微 型 化 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 向 发 展 , 计

31、算 机 本 身 的 性 能 越 来 越 优 越 , 应 用 范 围也越来越广泛 , 从而使计算机成为工作 、 学习和生活中必不可少的工具,( ) 生物计算机 生物计算机于 世纪 年代中期开始研制 , 其最 大 的 特 点 是 采 用 了 生 物 芯 片 , 它 由 生物工程技术产生的 蛋 白 质 分 子 构 成 。 科 学 家 们 在 生 物 计 算 机 研 究 领 域 已 经 有 了 新 的 进 展 , 预计在不久的将来 , 就能制造出分子元件 , 即通过在分子 水 平 上 的 物 理 化 学 作 用 对 信 息进行检测 、 处理 、 传输和存 储 。,11/28/2022,35,目 前 ,

32、 科 学 家 们 已 经 在 超 微 技 术 领 域 取 得 了 某 些 突 破 , 制造 出 了 微 型 机 器 人 。 科 学 家 们 的 长 远 目 标 是 让 这 种 微 型 机 器 人 成 为 一 部 微 小 的 生物机它们不仅小巧玲珑 ,而且可以像微生物那样自我复制和 繁 殖 , 可 以 钻 进 人 体 里 杀 死 病 毒 , 对损伤的血管 、 心脏 、 肾脏等 内 部 器 官 进 行 修 复 , 或 者 使 引 起 癌 变 的 突 变 发 生 逆转 , 从而使人们延年益寿 。,11/28/2022,36,知识点一 计算机及其发展趋势( 三 ) 计算机的发展趋势计算 机 技 术 是

33、 世 界 上 发 展 最 快 的 科 学 技 术 之 一 , 产 品 不 断 升 级 换 代 。 当 前 计 算 机 正 朝 着巨 型 化 、 微 型 化 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 向 发 展 , 计 算 机 本 身 的 性 能 越 来 越 优 越 , 应 用 范 围也越来越广泛 , 从而使计算机成为工作 、 学习和生活中必不可少的工具,（3）光学计算机 所谓光学计算机，就是利用光作为信息的传输媒体。与电子相比，光子具有许多独特的优点，它的速度永远等于光速、具有电子所不具备的频率及偏振特征。此外，光信号的传输根本不需要导线，光学计算机的智能水平也将远远超过电子计算机的智能水平，是

34、人们梦寐以求的理想计算机。,11/28/2022,37,最显著的研究成果是由法国、德国、英国、意大利等国的60多名科学家联合研发成功的世界上的第一台光脑。该台光脑的运算速度比目前速度最快的超级计算机快1 000多倍，并且准确性极高。,11/28/2022,38,知识点一 计算机及其发展趋势( 三 ) 计算机的发展趋势计算 机 技 术 是 世 界 上 发 展 最 快 的 科 学 技 术 之 一 , 产 品 不 断 升 级 换 代 。 当 前 计 算 机 正 朝 着巨 型 化 、 微 型 化 、 智 能 化 、 网 络 化 等 方 向 发 展 , 计 算 机 本 身 的 性 能 越 来 越 优 越

35、 , 应 用 范 围也越来越广泛 , 从而使计算机成为工作 、 学习和生活中必不可少的工具,（4）量子计算机 在人类刚进入21世纪之际，量子力学梅开二度，科学家们根据量子力学理论，在研制量子计算机的道路上取得了新的突破。美国科学家宣布，他们已成功地实现了4量子位逻辑门，取得了4个锂离子的量子缠结状态。这一成果意味着量子计算机如同含苞待放的蓓蕾，必将开出绚丽的花朵。,11/28/2022,39,知识点二 计算机系统的组成,一个完整的计算机系统包括硬件系统与软件系统，图1-3描绘了计算机系统的组成。人们将没有装备任何软件的计算机称为“裸机”。,图 计算机系统的构成,11/28/2022,40,知识

36、点二 计算机系统的组成,计算机的硬件与软件系统是相辅相成的，共同构成了完整的计算机系统。计算机的硬件配置提供给软件良好的工作基础，而计算机软件则使计算机的硬件性能和价值得以体现。由于计算机软件的丰富性，人们通过它控制各种任务的完成，使得计算机能够广泛应用在各个领域。,11/28/2022,41,（一）计算机的硬件系统硬件是计算机工作的物质基础，指组成计算机的各种物理装置，它包括计算机系统中的一切电子、机械、光电等设备。具体由五大功能部件组成，即:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。如图14所示。图示的实线指示数据流，即计算机中各种原始数据、中间结果等，虚线知识控制流，即计算机中的各种控

37、制指令。,11/28/2022,42,知识点二 计算机系统的组成,控制器：负责将存储器中的指令取出并进行分析判断，并根据指令向计算机的其他部分发出控制信号，协调计算机各部件工作，使计算机系统有条不紊地运行。数据和程序从输入设备输入到内存储器，该过程由控制器控制完成。控制器取出存储器中的指令。控制器分析指令，指挥运算器、存储器执行指令规定的操作。i控制器控制运算结果输出到存储器或输出设备。,冯诺依曼计算机结构,图14,11/28/2022,43,知识点二 计算机系统的组成,B运算器：用于执行指定的运算，包括算术运算和逻辑运算。C存储器(Memory)：这里的存储器指内存储器，简称“内存”，用于存

38、储程序和数据。内存储器(Memory)直接和运算器、控制器交换信息，分为随机存取存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read-Only Memory)两种。随机存储器中的信息可随机地读出或写入，一旦关机(断电)后，信息不再保存。,11/28/2022,44,而只读存储器中的信息只有在特定条件下才能写入，通常只能读出而不能写入，断电后，只读存储器中的原有内容保持不变，它一般用来存放自检程序、配置信息等。（保存信息到存储单元的操作称为“写”，从存储单元中获取信息的操作称为“读”）。控制器、运算器和内存储器三个部分组成主机。,11/28/2022,45,知识点

39、二 计算机系统的组成,D输入设备：将外界信息(数据、程序、命令及各种信号)送入计算机的设置。计算机常用输入设备为键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏、数字化仪、摄像头、麦克风（传声器）、数码照相机、光笔、磁卡读入机、条形码阅读机等。E输出设备：将计算结果或中间结果用人所能识别的形式输出，常用输出设备有屏幕显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统和语音输出系统等。这些设备可根据计算机工作的需要以多种颜色和多种速度输出结果。,11/28/2022,46,外存储器外存储器，简称外存，是计算机主机之外的辅助存储器。包括硬盘、光盘、闪存盘盘等。外存储器有补充内存和长期保存程序、数据及运算结果的作用，其内容在供计算机使

40、用时，要先送入内存，再从内存提供给计算机。外存的特点是容量大、能够长时间保存内容，存取速度比内存慢。,11/28/2022,47,知识点二 计算机系统的组成,（二）计算机的软件系统 计算机软件系统是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的集合。计算机的软件系统可以分为系统软件和应用软件两大类。系统软件是为计算机提供管理、控制、维护和服务等的软件，如操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、实用程序与软件工具等。,11/28/2022,48,应用软件是为解决某个应用领域中的具体任务而开发的软件，如各种科学计算程序、企业管理程序、生产过程自动控制程序、数据统计与处理程序、情报检索程序

41、等。常用应用软件的形式有文字处理软件、表格处理软件、图形图像处理软件、网络通信软件、简报软件、统计软件、多媒体软件等。下表为常见的计算机软件系统及其介绍。,11/28/2022,49,项目一 计算机基础知识,(二) 计算机的软件系统,表 计算机软件系统, ,知识点二 计算机系统的组成,11/28/2022,50,知识点二 计算机系统的组成,在计算机中，任何由软件实现的操作，都可以由硬件来实现，反之亦然。只不过由硬件实现的操作速度更快，但缺乏软件实现的灵活性。软、硬件的这种特性，称为逻辑等价性，这是特指在实现计算机指令和程序功能上的逻辑等价。,11/28/2022,51,知识点三 计算机的工作原

42、理,计算机采用二进制形式表示指令和数据。其工作过程是一个执行指令和程序的过程。 指令就是让计算机完成一个操作所发出的指示或命令，通过输入设备进入计算机系统。指令由操作码和操作数两个部分组成，分别指明要完成的操作和参加操作的数据或数据存放地址。一台计算机所拥有的指令集合称为计算机的指令系统。,11/28/2022,52,计算机执行指令一般分为两个阶段。第一阶段称为取指令周期，将要执行的指令从内存取到CPU内。第二阶段称为执行周期，CPU对取入的该条指令进行分析译码，判断该条指令要完成的操作，然后向各部件发出完成该操作的控制信号，完成该指令的功能。当一条指令执行完后就进入下一条指令的取指令操作。

43、程序由一系列指令的有序集合构成，计算机按照程序设定的顺序完成一系列相关操作直到程序终止的过程称为程序的执行过程。,11/28/2022,53,任务二 数制表示和信息编码,知识点一 数制的概念 用一组固定的数字(数码符号)和一套统一的规则来表示数值的方法称为数制(Number System，也称计数制)。人们通常采用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。,表 计算机中常用的几种进制,11/28/2022,54,知识点一 数制的概念,学习数制，首先必须掌握表1-2中涉及的几个概念： 规则：在各种数制中，有一套统一的规则。R进制的规则是逢R进1，或者借1为R。例如我们通常使用的十进制运算的规则就

44、是逢十进一，借一当十。即每位满10时向高位进1。对于任意一个十进制数，可用小数点把数分成整数和小数两部分。十进制数中小数点向右移一位，数就扩大10倍:反之，小数点向左移一位，数就缩小10倍。,11/28/2022,55,基数：具体使用多少个数字来表示一个数值的大小，就称为该数制的基数(Base)。例如，十进制数(Decimal)的基数是10，使用09十个数字；二进制数(Binary)的基数为2，使用0，1两个数字。数位：在一种数制中，只能使用一组固定的数字来表示数的大小。数字在一个数中所处的位置称为数位。 权：或称位权，是指数位上的1所表示的数值的大小，可以将其理解为所处位置的价值。例如，十进

45、制的123，1的位权是100，2的位权是10，3的位权是1。,11/28/2022,56,知识点一 数制的概念,十六进制数的基数为16，所用的16个数字符号是09以及A，B，C，D，E，F，其计数特点是“逢十六进一”。其中，符号A，B，C，D，E，F分别代表十进制数10，11，12，13，14，15。与十进制数一样，在十六进制数中，每一个数字符号(09以及A，B，C，D，E，F)在不同的位置各有不同的值,各位上的权值是基数16的若干次幂。 位权与基数的关系是:各进位制中位权的值是基数的若干次幂。因此，用任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。例如:十进制数“82345.67”可以

46、表示为:(82345.67)10=8104+2103+3102+4101+5100+610-1+710-2,11/28/2022,57,二进制数“1001.01”可以表示为:(1011.01)2=123+022+121+120+02-1+12-2八进制数“2007.34”可以表示为:(2007.34)8=283+082+081+780+38-1+48-2十六进制数“A2B”可以表示为:(A2B)16=10162+2161+11160,11/28/2022,58,知识点一 数制的概念,形式表示：在计算机文献中，十进制数是在数的末尾加字母D来标识。例如257D，表示十进制数257。一般情况下，25

47、7就是一个十进制数，不在后面加D。二进制数是在数的末尾加字母B来标识。例如101B，表示二进制数101，相当于十进制数的5。 常用十进制、二进制、八进制、十六进制数的基数对照表，如表1-3所示。,表 常用数制的基数对照表,11/28/2022,59,知识点二 各数制的相互转换,（一）非十进制数转换成十进制数 利用按权展开的方法，可以把任意数制的一个数转换成十进制数。下面是将二进制、十六进制数转换为十进制数的例子。例1 将二进制数1010.101转换成十进制数。1001.101B=123+022+021+120+12-1+02-2+12-3=8+1+0.5+0.125=9.625D,11/28/

48、2022,60,例2 将二进制数110101转换成十进制数。100101B=125+024+023+122+021+120=32+0+4+1=37D例3 将十六进制数2BF转换成十进制数。2BFH=2162+11161+15160=512+176+15=703D,11/28/2022,61,知识点二 各数制的相互转换,（二）十进制数转换成二进制数1.整数转换 十进制整数转换为二进制整数采用“除2取余，逆序排列”法。具体做法是：用2去除十进制整数，可以得到一个商和余数；再用2去除商，又会得到一个商和余数，如此进行，直到商为零时为止，然后把先得到的余数作为二进制数的低位有效位，后得到的余数作为二进

49、制数的高位有效位，依次排列起来。例如：(302) 10=(100101110) 2302/2 = 151余0 151/2 = 75余1 75/2 = 37余1 37/2 = 18余1 18/2 = 9余0 9/2 = 4余1 4/2 = 2余0 2/2 = 1余0 1/2=0余1故二进制为100101110,11/28/2022,62,知识点二 各数制的相互转换,2.小数转换 十进制小数转换成二进制小数采用“乘2取整，顺序排列”法。具体做法是：用2乘十进制小数，可以得到积，将积的整数部分取出，再用2乘余下的小数部分，又得到一个积，再将积的整数部分取出，如此进行，直到积中的小数部分为零，或者达到

50、所要求的精度为止。 然后把取出的整数部分按顺序排列起来，先取的整数作为二进制小数的高位有效位，后取的整数作为低位有效位。例如：0.3125=0.0101B0.31252=0.62500.6252=1.25 10.252=0.5 00.52=1.0 1,11/28/2022,63,知识点二 各数制的相互转换,（三）二进制数与十六进制数的相互转换1.二进制整数转换成十六进制整数 将一个二进制数转换成十六进制数的方法是从个位数开始向左按每四位二进制数一组划分，不定位的组前面以0补足，然后将每组四位二进制数代之以一位十六进制数即可。 例如 将二进制整数1111101011011B转换成十六进制整数。