天河一号(中国)
1.1 计算机基础知识
② 微型化
计算机不再是单一的计算机器，而是个人的信息机器。
③ 网络化
通过计算机网络可共享远程资源， 实现通信和合作。
④ 智能化
智能计算机将是一种具有类似于人的思维能力， 能听会说，能想会做，能代替人的体力劳动以及脑力 劳动的智能机器人。
1.1 计算机基础知识
大学计算机基础
第一章 计算机及信息技术概 述
本章主要介绍计算机的发展史和特点、 类型及应用，以及计算机的未来发展趋势； 计算机系统的硬件和软件系统构成；最后介 绍信息技术的基本概念。
1.1 计算机基础知识
这是一幅很著名的人类进化幽默图 20世纪以来人类最重大的科技发明当
数电子数字计算机，计算机改变了人们 传统的工作和生活方式。
时代。多媒体和图形界面的出现使电脑真正进 入家庭。
微机的发展(1995- )
• 1995 年 以 来 ， Intel 的 CPU 频 率 （ 2000 年 P4 ， 2GHz；2004年P4，3.8GHz）。
• 2001年Windows XP，集成大量应用程序，例如 IE、Media Player、图像浏览等。
英国诗人拜伦的女儿
1.1 计算机基础知识
图灵机：这个在当时看来是纸上谈兵的简单
机器，隐含了现代计算机中“存储程序”的
基本思想。半个世纪以来，数学家们提出的
各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等
价的。
英国科学家阿兰图灵
控制器（含运算功能）
(理论计算机的奠基人
1912-1954)
姚期智：2000年 首位获奖图灵奖 的华裔学者
1.1 计算机基础知识
1.1.4 计算机的特点及应用 领域
计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、 高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化 智能电子设备。
运算速度快
计
计算精度高
算 机
存储容量大
特
具有逻辑判断能力
点
按照程序自动运行
1.1 计算机基础知识
科学计算
计
数据处理
算 机
过程与实时控制
应
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。
致命缺陷：没有存储程序。
电子数字积分计算机
Electronic Numerical Integrator And Calculator
1.1 计算机基础知识
第一代计算机
例：(1100101001011.1101)2 = (14513.64)8
八进制数 二进制数
每1位八进制，变为3位二进制。
例：
(16347.52)8=(001 110 011 100 111.101 010)2 =(1110011100111.10101)2
2.1 计算机所使用的数制
二进制 十六进制
2.1 计算机所使用的数制
由一种数制转换成另一种数制
十进制数
①
②
二、八、十六进制的转换 ③
2.1 计算机所使用的数制
2.1.3 二进制和其它进制 的转换
十进制 二进制、八进制、十六进制
十进制转二进制：整数部分除以2取余，直至商 为0；小数部分乘以2取整，直至小数部分为0或达 到所需精度为止。
十进制转八进制：方法同上。整数部分除以8， 小数部分乘以8。
本章主要介绍计算机中采用的二进制及其 运算规则，二进制与其它进制之间的转换；计 算机中度量信息的数据单位；不同类型的数据 采用的信息编码等。
2.1 计算机所使用的数制
2.1.1 数制的概
常用数念制 十进制
数字符号 0～9
基数
10
二进制 0，1
2
八进制 0～7
8
十六进制 0～9,A,B,C,D,E,F
应用软件
其它系统软 件
操作系统
硬件
应用软件是指用户为解决各种实际问题而编写的程序。应 用软件可分为两类：一类是针对某个应用领域的具体问题开发 的程序；第二类是一些大型专业软件公司开发的通用型应用软 件。
1.3 信息技术基础知识
1.3.1 信息技术概 信息念、材料、能源是组成社会物质文明的三大
要素。 信息是一种知识，是接受者事先不知道不了解
可在纸带上左右移动的读写头， 可无限延伸的纸带。用于
用于读写数据(输入输出设备)
存储程序和数据（存储器）
1.1 计算机基础知识
• 计算机应由运算器、控制器、存储器、 输入设备和输出设备五大部件组成；
• 应采用二进制简化机器的电路设计；
美籍匈牙利数学家 冯诺依曼
(计算机鼻祖)
• 采用“存储程序”技术,以便计算机能保 存和自动依次执行指令。
除： 0÷0=0 0÷1=0 1÷0(无意义) 1÷1=1
2.1 计算机所使用的数制
二进制的逻辑运算
0表示“假、否”，1表示“真、是”
与AND： 0∧0=0 0∧1=0 1∧0=0 1∧1=1
或OR： 0∨0=0 0∨1=1 1∨0=1 1∨1=1
非(取反)： 0=1 1=0
∧表示串联， ∨表示并联
当时，19岁的帕斯卡为了帮 助父亲计算税款，开始研究机械 计算装置，最后制成了手摇驱动 的齿轮进位式计算器，可完成六 位数字的加减法。
1.1 计算机基础知识
德国数学家莱布尼茨：在1673年发明了机械式乘 除法器。基本原理继承于帕斯卡的加法机，也是由一 系列齿轮组成，但它能够连续重复地做加减法，从而 实现了乘除运算。据记载，莱布尼兹曾把自己的乘法 机复制品送给康熙皇帝。
Deepblue
Garry Kasparov
1996年2月10日，卡斯帕罗夫战胜“深蓝” 1997年5月12日，卡斯帕罗夫负于“更深的蓝”
1.2 计算机系统构成
中央处理器
硬件
存储器
运算器 控制器 内存 外存
计算机系统
输入/输出设备
软件
系统软件 应用软件
1.2 计算机系统构成
1.2.1 计算机硬件系 计算机统由运算器、控制器、存储器、输入设备、
人工智能
用
计算机辅助设计与制造
领
远程通信与网络应用
域
多媒体与虚拟现实
微机的发展(1975-1995)
• 1975年第一台个人电脑问世。 • 1981年第一台IBM-PC问世。 • 1985年386；1989年486；1993年奔腾出现。
CPU进入32位时代。 • 1989年多媒体声卡问世。 • 1995年个人电脑出现CD-ROM光驱。 • 1995年Win 95问世，操作系统进入Windows
1.1 计算机基础知识
1.1.1 计算机发展历史上的重要人物 和思想
人类从远古时代就产生了计算的需要。钟表业， 特别是齿轮传动装置技术的发展，诞生了最早的机 械式计算机。
下面介绍几位在电子计算机诞生前后对计算机 发展有过突出贡献的几位早期历史人物。
1.1 计算机基础知识
法国物理学家帕斯卡(1623-1662)：在 1642年发明了第一台机械式加法机。该机 由齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔 来拨动转轮以输入数字。
第四代计算机
▪ 1971年至今 ▪ 以大规模/超大集成电路为主要元件 ▪ 巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机
未来的第五代计算机是智能计算机
电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。
1.1 计算机基础知识 1.1.3 计算机类 型
按计算机规模分类
巨型机
大型机 小型机 微型机 工作站 服务器 嵌入式计算机
整数部分从右向左，小数部分从左向右， 每4位二进制一组，变为1位十六进制。 不足4位时分别在最左端和最右端补0凑够4位。
例： (1011.1)2 = 1×23 + 0×22 + 1×21 + 1×20 + 1×2-1
= 8 + 0 + 2 + 1 + 0.5 = (11.5)10
2.1 计算机所使用的数制
二进制数 八进制数
整数部分从右向左，小数部分从左向右， 每3位二进制一组，变为1位八进制。
不足3位时分别在最左端和最右端补0凑够3位。
七十多年来，现代计算机基本结构仍然是 “冯·诺依曼计算机”。
冯·诺依曼： “如果不考虑巴贝奇、爱达和其他人早先提出的 有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰·图灵”
1.1 计算机基础知识
1.1.2 电子计算机发展 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”
• 2005年4月，64位Windows XP操作系统问世。 • 2005年4月，CPU进入双核和多核时代。 • 2006年，Windows Vista 32位/64位操作系统发
布。 • 2009年， Windows7操作系统发布。
1.1 计算机基础知识 1.1.5 计算机发展趋
计算机正势向巨型化、微型化、网络化和智能化方向发展。
17
F
16
10000
20
10
2.1 计算机所使用的数制
2.1.2 二进制的运算 二进制的算术运算
加： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
本位为0， 向高位进位1
减： 0-0=0 0-1=1 1-0=1 1-1=0
乘： 0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1
本位为1， 向高位借1当2
① 巨型化
存储容量大、运算速度达每秒百万亿、千万亿次的巨型 机是衡量一个国家科技实力的指标之一。
2009年，我国成功研制出每秒1206万亿次的“天河一号” 超级计算机，成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿 次计算机的国家。