• MS-DOS 2.0
– 1983年3月，微软发布了MS-DOS 2.0，引进了UNIX系 统的目录树文件管理模式，开始超越CP/M系统。
• MS-DOS 3.3
– 1987年4月，微软推出了MS-DOS 3.3，支持1.44MB的 磁盘驱动器，支持更大容量的硬盘等。它的流行使 MS-DOS渐渐成为16位操作系统的标准。
DOS
• DOS是一个单用户、单任务的操作系统，只支持一 个用户使用，并且一次只能运行一个程序。 • DOS采用的是字符操作界面，用户对电脑的操作一 般是通过键盘输入命令来完成的。所以想要操作 DOS就必须学习相应的命令。
UNIX的历史
1965年，AT&T贝尔电话实验 室、通用电气公司、麻省理工 学院MAC课题组联合开发Multics 操作系统。 1969年，Multics的原始版本 在GE645计算机上运行，但没能 提供预定的服务 。 Multics项目中止后， AT&T贝尔电话实验室中参加开发的主要人员开始寻找其他有趣 的项目。其中，Ken Thompson写了名叫“太空漫游”的游戏程序。 他找到了一台无人使用的DEC PDP-7计算机运行他的程序。

冯· 诺依曼式计算机
• 1945年冯· 诺依曼以“关于 EDVAC的报告草案”为题 ，起草了长达101页的总结 报告。 • EDVAC是世界上第一台存 储程序式计算机，成为所 有现代计算机的原型和范 本。
冯·诺依曼结构
程序存储计算机

控制器（Control unit）
– 统一指挥并控制计算机各部件协调工作的中心部件
– 它们能以尽量有效、合理的方式组织和管理计算机的 软硬件资源，合理的组织计算机的工作流程，控制程 序的执行并向用户提供各种服务功能，使得用户能够 灵活、方便、有效的使用计算机，使整个计算机系统 能高效地运行 – 有效：系统效率，资源利用率
• 如：CPU利用的充足与否，内存、外部设备是否忙碌
– 合理：公平与否
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计算机分类
• 大型计算机
– 速度快、体积庞大、价格昂贵， 用于一般的大型公司，银行和 研究单位，具有很强的管理能 力。
• 巨型计算机
– 功能最强, 速度最快(几万亿次) – n万亿次以上浮点运算 / 秒 – 天气预报、地震分析、人工智 能、数据可视化。 – 国家科技水平的重要标志
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程序是如何被执行的？
程序是如何被执行的？
示例小结
得到以下结论：
程序必须要经过编译才能转换成CPU所能接受的指 令； 一句程序有可能转换为多句指令； 在控制器的协调下连续、依次执行相应的指令； 程序的执行过程是在内存中完成的；
程序在执行过程中，在内存中的不同区域，存放 代码和相关数据。
– 通用：计算机是一种通用信息处理设备，只要有合适 的软件，它能适用于各种用途。
– 电子：是计算机硬件实现的物理基础，计算机的运行 最终都通过电子电路中的电流、电位等实现
– 数字化：是计算机的信息表示方式。一切信息，无论 原本是数值、文字、图形、声音等，在计算机里都统 一到二进制的数字化表示上。数字化是计算机的一种 基本特征，是通用性的重要基础。
• 为了方便太空漫游的开发，Thompson和Dennis Ritchie一起着手 开发DEC PDP-7上的操作环境，并将这个操作环境命名为UNIX。
– 软件系统
• 系统软件
–操作系统
–其它系统软件
• 应用软件
计算机对我们来说。。。
计算机软件系统的组成
计 最算 核机 心中 的最 软基 件础 、 面向硬件连接 面向应用软件开发
面 向 人 们 的 各 类 实 际 需 求
操作系统的定义
• 操作系统是计算机系统中的一个系统软件，是一些程 序模块的集合
• Atanasoff由此被称为
“电子计算机之父”
– 这其实也是很有争议的 – 通常认为“ABC is a near‐miss”
从ENIAC到EDVAC
• 不能通过重新“组合不同电路”的方式，去完 成新的计算任务！ • 而应该：
通过某种命令来控制计算机，让计 算机按照这种命令来运行，这种命令 可以用电信号表示； 这种命令不是“临时输入”到计算 机，而是存放到某个地方，可以随时 更改； 命令改了，计算机的功能也就改了! 这就是EDVAC!
研究蛋白质折叠，误 折，聚合及由此引起 的相关疾病的分布式 计算工程。 使用联网式的计算方 式和大量的分布式计 算能力来模拟蛋白质 折叠的过程，并指引 对由折叠引起的疾病 的一系列研究。
SETI@home
Search for ExtraTerrestrial Intelligence at Home
总结
• CPU是制造好的电路，它能完成指令集里的 运算！ 指令是二进制的码，CPU能看懂，并执行 它。 • 想让CPU按照我们的想法做事，就应该：
把我们想做的事写出来（用某种程序设 计语言）。 把这个写出来的东西，翻译成CPU能看懂 的二进制指令。
计算机的软件系统
• 计算机系统包括
– 硬件系统
– 宾夕法尼亚大学摩尔学院 莫契利（J. Mauchly）和埃克特（J.Eckert） – 1943年开始，1945年完成，1946年2月14日正式启动

17468只电子管、7200个二极管、 70000多电阻器，10000多只电容器 和6000只继电器，电路的焊接点多 达50万个；174000瓦功耗 30米长、3米高、30吨重、占地面积 为170平方米 每秒5000次加法可以在3/1000秒时间 内做完两个10位数乘法。
Simulating hunderd and thousand characters
从计算机的工作原理来认识---
计算机的组成与结构

普遍认为的“世界上的第一台计算机”
• • ENIAC （Electronic Numeric Integrator and Computer） 电子数字积分计算机
• 如果不公平则会产生“死锁”或“饥饿”
操作系统的发展历史
• 什么叫“任务”：
– 用户请求计算机系统完成的一个计算过程。
• 单用户、单任务的操作系统
– 代表：CM/P、MS-DOS等
• 单用户、多任务的操作系统
– 代表：Windows、OS/2等
• 多用户、多任务和分时系统。
– 代表：UNIX、XENIX等

运算器
– 算术逻辑单元，Arithmetic and Logic Unit（ALU） – 对数据进行算术运算和逻辑运算

内存储器
– –
内存（Memory 或 Primary Storage） 存储现场待操作的信息与中间结果，包括机器指令和数据。 外存（Permanent Storage） 存储需要长期保存的各种信息
• How much energy does a google seach consume?
A single google query consumes as much energy as an 11-watt light bullb does in one hour.
It consumes as much as preparing a cup of coffee. (google and you’ll damage the planet,Jan 11)
IBM PC
• 1980年，IBM推出了IBM PC新机 型，它采用INTEL 8086CPU，具 有160KB的磁盘驱动器和其他的 输入输出设备。 • 为了配合这种机型，IBM公司需 要一个16位的操作系统。 • 此时就出现了三个互相竞争的系 统：CP/M-86、P-System，以及 微软公司的MS-DOS。
Discussion
What can you do with 1 computer? What can you do with 100 computers? What can you do with an entire data center?
Folding@home
what if … even whlile you sleep,you could help find a cure
关于超级计算机（巨型机）
• 当前处理能力最强的巨型机（2013.11）
Tianhe-2
National super computer center in Guangzhou(广州国家超算中心) CPU数目：312万个 峰值计算速度：5.49亿亿次 持续计算速度：3.39亿亿次 采用的CPU：Intel Xeon E5-2692 12 (0.2112TFLOPS) 存储总容量：12400万亿字节 操作系统：麒麟操作系统
计算机的发展速度 - 摩尔定律
• 芯片密度每 18 个月 增加1倍
• 体积越来越小
• CPU性能价格比 大约 18个月翻一番
• 速度越来越快
• 价格越来越便宜
摩尔定律
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现代计算机
• 全称：“通用电子数字计算机”（General ‐Purpose Electronic Digital Computer）
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TOP500(2013.11)
GREEN TOP 500
• 世界上最节能的巨型机--2013.6 意大利超级计算机----Eurora 每瓦运算次数：3.208gflops Top500排名：第467位
天河2号：第31位 每瓦运算次数：1.9gflops
We need green computing!
DOS
• 1981年，微软花费半年时间编写的MS-DOS 1.0和IBM PC同时在IT界亮相。
– MS-DOS为了和CP/M系统相兼容，在许多方面都和 CP/M相似 – DEC、COMPAQ公司都采用MS-DOS. – 微软公司为IBM-PC机开发的操作系统软件MS-DOS曾用 在数以亿计的IBM-PC机及其兼容机上.