第一章 计算机及其基本功能

计算机的结构

南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
计算机的存储格式
南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
计算机操作部分流程图

南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
冯诺依曼结构的主要思想
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南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
非冯诺依曼计算机的发展
! 非冯诺依曼结构的计算机
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南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风

南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风
公司的机
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同在年出现 与
相比 价格更低 更小巧 因而被称为小型机
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计算机的五个发展阶段
计算机时代划分
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问题 计算机的 基本功能是什么 问题 这些基本功 能如何实现

南京大学计算机系 多媒体技术研究所 袁春风

系列计算机
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IBM公司于1964年研制成功 引入了兼容机
兼容机的特征

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涉及到计算机科学的很多领域 计算机体系结构/硬件 软件设计 程序设计语言 数据结构 算法 网络 学习核心技术并能在其他地方应用之
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操作系统的工作

（1）程序的执行 负责启动每个程序， 以及结束程序的工作 （2）完成与硬件有关的工作 （3）完成与应用无关的工作 易于使用，基本服务，统一性 （4）计算机系统的效率与安全问题
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(3)提供输入输出的便利，简化用户的输入
输出工作。
(4)规定用户的接口，以及发现并处理各种 错误的发生。
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本章主要目录
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10
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操作系统的目标、作用和模型 操作系统的形成和发展 操作系统的特征和服务 操作系统的功能 操作系统的进一步发展 操作系统的结构 设计 Unix和Linux 总结 作业 典型问题分析和实战练习
库系统、计算机网络等课打下基础。
操作系统有如下的特点：内容庞杂、涉及面广。
它在计算机系统中处于裸机于应用层之间，对下直
接与硬件接口相连，对上要提供简单、方便的用户 界面。操作系统的实践性强。操作系统的概念在实 际操作系统中体现。
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本课程学习的主要问题
操作系统是干什么的？ 操作系统是如何干的？ 不是教你如何使用windows,也不是学习完本课程 后就可以设计一个复杂操作系统了。 本学期主要学习前七章，重点2、3、4、5、6章。

（2）反码表示法
数的最高位表示数的符号，数值部分对于正数 同真值，对于负数是真值各位取反，这种表示法 就叫反码表示法。
1．对于正数： 符号位用0表示，数字位同真值 2．对于负数： 符号位用1表示，数字位为真值 按位取反。
例 x＝+91＝+10l1011B [x]反=01011011B 例 y＝-91＝-1011011B [y]反=10100100B “0”的表示：[+0]反=00000000B [-0]反 =11111111B 对于8位机，反码可表示的数的范围：-127～ +127。
0⊕1＝1 读作0“异或”1等于1
1⊕0＝1 读作1“异或”0等于1
1⊕1＝0 读作1“异或”1等于0
例：
10101111
⊕11000010
01101101
1.2.2计算机中带符号数的表示方法
几个概念: 无符号数 机器数
带符号数 真值
机器数的三种表示方法: 原码表示法 反码表示法 补码表示法
（1）原码表示法
将传统计算机的运算器和控制器集成在一块大 规模集成电路芯片上作为中央处理部件，简称为微 处理器(CPU),微型计算机是以微处理器为核心，再 配上存储器、接口电路等芯片构成的。
微处理器按照其功能可以分为两大部分：总线接口单元 （BIU）和执行单元（EU）。 按照计算机CPU、字长和功能划分，经历了5代的演变: ➢ 第一代（1971年～1973年）：4位和8位低档微处理器 ➢ 第二代（1974年～1978年）：8位中高档微处理器 ➢ 第三代（1978年～1980年）：16位微处理器 ➢ 第四代（1981年～1992年）：32位微处理器 ➢ 第五代（1993年以后）：全新高性能奔腾系列微处理

计算机硬件的发展
电子计算机按其性能分类：
巨型计算机 大型计算机 中型计算机 小型计算机 微型计算机
4
微型计算机是第四代计算机的典型代表
微型计算机的发展
5
发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代， 产生了微型计算机 以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以 集成了计算机主要部件——控制器和运算器的 微处理器为核心所构造出的计算机系统 微处理器(Microprocessor)/微型计算机 (Microcomputer) 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处 理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机 时代
同余的概念
同余的性质：
a+M=a(mod M)； a+nM=a(mod M)； 例：以12为模，-4+12=-4 (mod 12) 8= -4 (mod 12) 我们称8与-4对模12来说互为补数。
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小结：
通过补数，将负数变成正数(减法变成加法) 计算机字长为n时，其模为2n (1 00······00) 计算机的序数是从0开始的，故2n在n位系统中是无 法表示的，它的表示形式与0的表示形式是一样的。
原码
数0的原码有两种不同形式:
[+0]原=00000000B [-0]原=10000000B
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原码范围：
-127~127 11111111~01111111(0FFH~7FH)
例：8位原码机器数：
真值：x1＝ 84 = +1010100B x2 ＝－84＝－ 1010100B 机器数：[x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100
符号位 数值位
机器数及真值
当一个数据用16位表示时，用最高位 D15表示符号

计算机基础教案（周南岳版）第一章：计算机概述1.1 计算机的发展历程介绍计算机的发展阶段：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机、超大规模集成电路计算机。

讲解我国计算机的发展概况：如银河-I、银河-II、神威·太湖之光等。

1.2 计算机的组成介绍计算机的硬件组成：中央处理器（CPU）、内存、输入/输出设备等。

讲解计算机的软件组成：系统软件、应用软件等。

1.3 计算机的性能指标讲解计算机的主要性能指标：字长、主频、内存容量、运算速度等。

介绍如何衡量计算机的性能：性能评价方法、性能指标比较等。

第二章：操作系统2.1 操作系统的概念与功能讲解操作系统的定义、作用和重要性。

介绍操作系统的功能：进程管理、存储管理、文件管理、用户接口等。

2.2 常见操作系统简介讲解Windows操作系统：版本发展、界面特点、基本操作等。

讲解Linux操作系统：发展历程、特点、常见发行版等。

2.3 操作系统的基本操作讲解计算机的启动与关闭过程。

讲解文件的基本操作：创建、删除、移动、复制等。

第三章：计算机网络3.1 计算机网络概述讲解计算机网络的定义、作用和组成。

介绍计算机网络的类型：局域网、城域网、广域网等。

3.2 网络协议与网络设备讲解网络协议的概念与分类：TCP/IP、、FTP等。

介绍常见的网络设备：交换机、路由器、网卡等。

3.3 网络的基本应用讲解互联网的应用：浏览网页、发送电子邮件、文件等。

介绍网络安全的概念与措施：防火墙、杀毒软件、密码保护等。

第四章：计算机编程基础4.1 编程语言概述讲解编程语言的定义、作用和分类：机器语言、汇编语言、高级语言等。

介绍常见的高级编程语言：C、C++、Java、Python等。

4.2 编程的基本概念讲解编程的基本元素：变量、数据类型、运算符、控制结构等。

介绍编程的规范与技巧：代码风格、注释、函数等。

4.3 简单的编程实例通过实例讲解如何编写一个简单的程序：如计算器、打招呼等。

Android
基于Linux的移动操作系统，广泛应用于智 能手机和平板电脑。
操作系统的功能
资源管理
操作系统负责分配和管理计算机硬件资 源，如CPU、内存、磁盘空间等。
用户界面
操作系统提供用户界面，使用户能够 方便地与计算机进行交互。
任务调度
操作系统根据任务优先级和系统负载 情况，合理分配CPU时间，确保任务 高效执行。
THANKS
感谢观看
03
Excel
学习电子表格的制作，掌握单元 格的编辑、公式和函数的使用、
数据分析和图表制作等。
02
Word
掌握文档的创建、编辑、排版和 打印等操作，学习使用样式、表
格、图片、超链接等功能。
04
PowerPoint
了解演示文稿的制作，掌握幻灯 片的编辑、动画效果和放映设置
等操作。
操作系统的维护
总结词
操作系统的重要性
操作系统是计算机系统的关键组成部分，对计算 机性能、稳定性和安全性具有重要影响。
常见的操作系统
Windows
由微软公司开发的桌面操作系统，广泛应用 于个人和商业领域。
Mac OS
苹果公司开发的专有操作系统，主要用于苹 果设备。
Linux
开源的操作系统，适用于服务器、桌面和移 动设备，具有高度的可定制性。
课程内容
本课程将涵盖计算机体系结构、操 作系统、编程语言、数据结构和算 法等方面的知识。
学习目标
掌握计算机科学的基本概 念和原理。
了解计算机系统的基本组 成和功能。
掌握常用的计算机编程语 言和开发工具。
培养分析和解决问题的能 力。
02
计算机基础知识
计算机的发展历程

《大学计算机基础》章节知识点汇总第一章计算机基础知识1、简述计算机的发展情况。

答：1946年2月，美国的宾夕法尼亚大学研制成功了世界上第一台计算机~ ENIAC至今，按计算机所采用的电子元件的变化来划分计算机的发展阶段，大致辞可分为四代：第一代为电子管计算机（1946~1958）计算机所采用的主要电子元件是电子管。

第二代为晶体管计算机（1959~1964）计算机所采用的主要电子元件是晶体管，这一时期了出现了管理程序及某些高级语言。

第三代为集成电路计算机（1965~1970）计算机所采用的主要电子元件是中小规模集成电路，出现操作系统，出现了分时操作系统和实时操作系统等。

第四代为大规模、超大规模集成电路计算机（1971至今）计算机所采用的主要电子元件是大规模、超大规模集成电路，出现了微型计算机及巨型计算机等多种类型的计算机，并向微型化、巨型化、智能化和多媒体化方向发展。

2、计算机在信息技术中的作用（1）能够快速高质量的实现人工无法完成的数据处理工作。

（2）大容量存储设备的记忆能力使得世界空间变大了。

（3）不断发展的多媒体技术进入到信息技术领域。

（4）计算机网络的应用，拉近了世界各地人们的距离。

（5）计算机在决策系统的使用，有助于决策的科学化。

3、简述摩尔定律（1）摩尔定律是由英特尔（Intel）的创始人之一戈登·摩尔（Gordon·Mo ore）提出来的。

（2）其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

（3）这一定律揭示了信息技术进步的速度。

4、电子计算机的系统结构5、ROM和RAM（1）ROM（只读存储器）计算机工作过程中，只能从ROM读取数据，不能写入，ROM内的信息是在制造时用专用设备一次写入的常用来存放重要的系统程序或数据内容是永久性的，在关机或断电的情况下也不会丢失，目前常见PROM、EPROM、EEPROM、MROM（2）RAM（随机读写存储器）CPU运行期间既可从RAM中读取信息，也可向其写入信息，断电后，所存信息会丢失又分为SRAM（静态）和DRAM（动态）6、软件和硬件的关系硬件和软件同是构成计算机系统的两大要素，缺一不可。

(2)应用软件 在计算机软硬件基础上为某一专门应用目的而设计开发的软件称为应 用软件.应用软件大致可以分为三大类:通用应用软件,用于专门行业的应 用软件和定制软件. 1.2.4 微型计算机系统的硬件组成 1.CPU(Central Processing Unit) CPU即中央处理单元,又称微处 CPU即中央处理单元,又称微处 理器.是一块集成了运 算器和控制器的半导体芯片,是整个计算机系统的 "大脑". 大脑" 2.系统主板(Main board)系统主板又称为母板是微型计算机中最大的一块集 .系统主板(Main board)系统主板又称为母板是微型计算机中最大的一块集 成电路板.
1.2 计算机系统的基本组成及工作原理
1.2.1 计算机系统的组成 一个完整的计算机系统有硬件系统和软件系统两部分组成.
运算器 CPU 控制器 主 机 内存(主存) 硬件系统 计 算 机 系 统 输入设备:键盘,鼠标,扫描仪 输出设备:显示器,打印机,绘图仪
系统软件:操作体统,语言处理程序
软件系统
CMOS ISA 插槽 主板电池 控制芯片 PCI 插槽 串 行/并 口 插 槽 Socket7 插槽 键盘插座 CACHE 内存插槽
3.内存储器 (1)随机存取存储器(Random Access Memory,简称RAM) )随机存取存储器(Random Memory,简称RAM)
(2)只读存储器(Read Only Memory,简称ROM) )只读存储器(Read Memory,简称ROM) 只读存储器简称ROM.CPU从它们中读取信息,而不能写入信息. 只读存储器简称ROM.CPU从它们中读取信息,而不能写入信息. (3)高速缓冲存储器(Cache) )高速缓冲存储器(Cache)

第一章计算机基础知识[目的要求]1、掌握计算机的定义、用途、特点、发展历史、分类，熟练掌握计算机系统的基本组成、结构和常用外设的使用。

[课时安排]本章总教学课时为8节，其中理论课时6节，上机课时2节。

[教学手段]使用计算机多媒体设备进行教学，使用计算机设备进行实践训练。

[教学内容]1.1 计算机概述1.1.1 计算机的概念计算机是一种能够高速且自动地执行算术运算和逻辑运算的数字化电子设备，它能够按照人们预先编写的程序高效准确地处理信息。

1.1.2 计算机的发展世界上第一台电子计算机称为ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator)，即电子数字积分计算机，它于1946年诞生于美国。

计算机”是一种非冯·诺伊曼型计算机，其目标是使计算机具有人工智能，使其能模拟甚至替代人的智能，具有人—机自然交流的能力。

1.1.3未来计算机的发展趋势1．巨型化2．微型化3．网络化4．智能化1.1.4 计算机的特点1.记忆能力强2.运算速度快且精度高3.具有逻辑判断能力4.在程序控制下自动完成各种操作1.1.5 计算机的分类电子计算机是一种通过电子线路对信息进行加工处理以实现其计算功能的机器，按照不同的原则可以有多种分类方法。

1.按信息在计算机内的表示形式划分2.按计算机的大小、规模、性能划分3.按计算机使用范围来划分4.按计算机的字长位数来划分1.1.6 计算机的应用1. 科学计算2. 数据处理3.辅助技术CAI、CAD、CAM等。

4.自动控制5.人工智能6.网络应用7.多媒体技术1.2 数制与编码1.2.1 计算机中的进位计数制在生产实践和日常生活中人们创造了多种表示数的方法，这些数的表示规则就称为数制。

为区分不同的数制本书约定对于任一R进制的数N记作：（N）R。

如：(1100)2表示二进制数1100，(567)8表示八进制数567，(ABCD)16表示十六进制数ABCD。

第一章计算机及其基本功能1.1计算机硬件和处理1.计算机系统软件和硬件总和统称为计算机系统，它包括处理器和其相关的外部设备。

2. 冯•诺伊曼“存储程序”思想体系（1946年，提出“存储程序”的概念）1、存储程序将要执行的程序以编码的形式存放在存储器中，以实现计算机的自动计算2、顺序控制是将中央处理器的控制器通过反复执行三种操作。

三种系统分别是：（1）、从存储器取出要执行的指令。

（2）、分析指令以了解指令的含义。

（3）、执行指令以使计算机完成指令规定的操作。

3、二进制表示指令和数据都是二进制数据的形式表示。

3、计算机系统组成在“存储程序”基础上，提出以运算器和控制器为中心的组成方案。

确立了计算机五个组成部分：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备1、微处理器计算机系统的核心是中央处理器（CPU），由运算器和控制器组成。

集成于集成电路的芯片，这样的芯片叫做微处理器控制器：是计算机的指挥和控制。

通过向其他部件发出控制信号来指挥和控制各部件自动、协调的工作。

具体来讲，就是从存储器不断取出指令，经过译码一系列按一定时序排列的控制信号，以控制计算机其他四个部分有条不紊的运行。

2、存储器是计算机的记忆装置，用于存储数据和0，1代码的表示程序。

存储器分为内存储器和外存储器内存储器：又称主存储器（主机的一部分）外存储器：又称辅助存储器，它是内存储器的后备，数据计算机的外围设备。

如：内存、硬盘、硬盘、和光盘都是存储器。

3、输入设备重要的输入设备键盘、鼠标等。

4、输出设备计算机，计算和处理的结果及一些有关于文字信息，必须经过输出设备及转化为人或其他设备能够接受或识别的形式。

主要输出设备是显示器和打印机。

5、外围设备输入设备、输出设备和外存储器统称为外围设备。

外围设备为处理器提供服务1.1.2计算硬件与软件的区别1、硬件硬件是指计算机系统中看得见、摸得着的设备部分。

主要是机械部件、电子元器件及电子线路等组成。

可将硬件系统划分为主机（中央处理器和内存储器构成）、输入设备、输出设备、外围设备。

第二十八页，共一百一十页。
目前使用最广泛的操作系统包括DOS，Windows和UNIX。 其中DOS属于(shǔyú)单用户单任务磁盘操作系统，曾是世界上最流
行的操作系统；Windows属于多用户多任务操作系统，它的窗口 式工作方式为用户提供了良好的工作界面，从而使用户更加简单、 方便地使用计算机。
第十六页，共一百一十页。
（6）信息高速公路。21世纪是一个信息时代，为了便于大
量信息快速交流，各国都在建设高速传递信息的通信骨干网络，并 且组成互联网，国际互联网（Internet）就是其中之一。任何人都 可以利用计算机辅助教学和通过计算机网络在家里听著名(zhùmíng) 教授讲课，也可以查阅世界各国部分图书馆的电子音像资料，以 及和其他人进行各种学术交流、传递信件和网上聊天等。
第二页，共一百一十页。
一、计算机的发展史 1946年2月，第一台电子计算机ENIAC（Electronic
Numerical Integrator And Computer）即“电子数字计算机”在 美国加州研制成功。这台计算机的诞生标志着电子计算机时代 (shídài)的到来，它的出现具有划时代(shídài)的意义。
处理器、存储器和输入/输出设备组成。
第二十一页，共一百一十页。
1．中央处理器 中央处理器简称为CPU，它是整个计算机的核心部分，由
运算器和控制(kòngzhì)器两个部件组成。运算器负责对数据进行算 术和逻辑运算；控制(kòngzhì)器负责对程序所规定的指令进行分析， 控制(kòngzhì)并协调输入、输出操作或对内存的访问。
第二十九页，共一百一十页。
2．应用软件 应用软件是除了系统软件以外的其他所有软件，它是用户利用计算 机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编制的计算机程序。由于 计算机已广泛应用于多个领域，因此，应用软件的种类也是各种各样(ɡè

简述计算机的基本组成及功能
1. 中央处理器（CPU）：中央处理器是计算机的“大脑”，它负责执行指令和处理数据。

它可以进行算术运算、逻辑运算、控制操作等。

2. 内存：内存是计算机用于存储正在运行的程序和数据的临时存储空间。

它比硬盘更快，但容量通常较小。

3. 硬盘：硬盘是计算机用于长期存储程序和数据的设备。

它比内存慢，但容量通常较大。

4. 输入设备：输入设备用于将数据和指令输入到计算机中，例如键盘、鼠标、扫描仪等。

5. 输出设备：输出设备用于将计算机处理后的结果输出出来，例如显示器、打印机、音箱等。

6. 操作系统：操作系统是管理计算机硬件和软件资源的系统软件，它为用户提供了一个友好的操作界面，使用户可以方便地使用计算机。

7. 应用软件：应用软件是为了满足用户特定需求而开发的软件，例如办公软件、游戏软件、图像处理软件等。

总之，计算机的基本组成部分包括中央处理器、内存、硬盘、输入设备、输出设备、操作系统和应用软件。

这些组成部分协同工作，使得计算机能够执行各种任务，为人们的工作和生活带来了极大的便利。

从而一步一步地自动算完题目。
计算机工作原理
3．计算机由五大部件组成
原始数据 命令/程序
I/O设备
结果
读
取数
内存储器
写
存数
指令
存取命令
运算器
数据线： 控制线：
控制器
输入/输出命令
运算命令
1.5 微型计算机及硬件系统
微型机的硬件结构亦遵循冯·诺依曼型计算 机的基本思想。由中央处理器（CPU）、 存储器和输入/输出接口等集成电路组成， 各部分之间通过总线连接而实现信息交换。
1.2 计算机的特点，应用及分类
计算机的特点:
高速运算能力 计算精度高和可靠的判断能力 具有记忆和逻辑判断能力 具有自动控制能力 通用性，适合各界人士使）
如：天文、地质、气象、航天等涉及的大量计算
信息管理（数据处理）
对信息进行收集、存储、加工、展示、分析和传送 等操作
外部设备
CPU
运算器 控制器
硬件系统
内存（ROM / RAM /Cache）
总线
I/O接口
外存储器
输入设备 输出设备
1.4计算机工作原理
1．计算机采用二进制形式来表示数据和指令 数据：以器件的两种物理状态，如晶体管的“通” 和“断”等来表示，这种器件只能表示二进制代 码。因此，计算机处理的所有数据都要转换成二 进制代码。 指令：计算机中另一种重要信息， 计算机的所有动作都按一条条指令的规定来进行。 指令也用二进制代码表示 操作码 操作数 操作码：指出操作的性质
什么是计算机
计算机是一种能按照事 先存储的程序，自动、 高速进行大量数值计算 和各种信息处理的现代 化智能电子装置。
1.1 计算机的过去，现在和未来

计算机软件的基本功能和操作流程第一章：计算机软件的概述计算机软件是指计算机系统所运行的程序及其相关文档。

它是计算机硬件的重要组成部分，可以实现各种功能和任务。

计算机软件可以分为系统软件和应用软件两大类，系统软件是为了管理和控制计算机系统而存在的，而应用软件则是为了满足特定用户需求而设计的。

在本章中，我们将介绍计算机软件的基本功能和操作流程。

第二章：系统软件的功能和操作流程2.1 操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，它可以管理和控制计算机的硬件资源，并提供用户界面和服务。

操作系统的功能包括进程管理、文件管理、内存管理、设备管理等，它的操作流程包括系统启动、登录、文件管理、应用程序运行等。

2.2 编译器和解释器编译器和解释器是将高级语言代码转换为机器语言的工具。

编译器将整个程序一次性编译成机器语言，生成可执行文件，然后用户通过执行可执行文件运行程序。

解释器则是逐行解释执行源代码，不需要生成可执行文件。

这两者的操作流程包括代码编辑、编译（解释）和执行。

第三章：应用软件的功能和操作流程3.1 办公软件办公软件是广泛应用于办公场景中的应用软件，包括文字处理、电子表格、演示文稿等工具。

文字处理软件的功能包括文字编辑、格式设置、插入图表等，操作流程包括打开文档、编辑文本、保存和打印。

电子表格和演示文稿软件也有类似的功能和操作流程。

3.2 图像处理软件图像处理软件是处理和编辑图像的工具，常见的有Photoshop、GIMP等。

它们的功能包括图像编辑、滤镜效果、图层处理等，操作流程包括打开图像、调整参数、保存和导出等。

3.3 数据库软件数据库软件用于管理和存储大量数据，常见的有MySQL、Oracle等。

数据库软件的功能包括数据存储、检索、更新等，操作流程包括数据库设计、表结构定义、数据插入和查询等。

第四章：开发软件的功能和操作流程4.1 集成开发环境（IDE）IDE是集成了多种开发工具的软件，方便程序员进行开发和调试。

史准确无误地验证着
系统结构
基本概念
1.1 计算机的发展与应用
计算机从总体上来说分为两大类:
模拟计算机和数字计算机。
各自主要特点： 模拟计算机由模拟运算器件构成，其变量由连续量 （如：电压、电流等）来表示，运算过程也是连续的
数字计算机则是由逻辑电子器件构成，其变量为开 关量（离散的数字量），采用数字式按位运算，运算 模式是离散式的
系统结构
基本概念

国际TOP500组织本月 2015年7月13日在德国举 行的 2015 年国际超级计算机大会上发布全球超 级计算机500强最新榜单，中国“天河二号”以 每秒3.386万万亿次的浮点运算速度第五次蝉联 冠军。该计算机由国防科技大学与中国的IT公司 浪潮合作制造。天河二号包含16000个计算机节 点，其中每个节点都包含两个 Intel Ivy Bridge Xeon处理器和三个Xeon Phi高性能计算卡。
系统结构
基本概念
冯·诺依曼
20 世纪 30 年代中期，冯·诺依曼大胆
的提出 : 抛弃十进制，采用二进制作为 数字计算机的数制基础。同时，他还说: 预先编制计算程序，然后由计算机来按 照人们事前制定的计算顺序来执行数值 计算工作。
系统结构
基本概念
根据冯诺依曼体系结构构成的计算机， 必须具有如下功能：
灵测验”。
系统结构
基本概念
阿兰·图灵（Alan Turing）

1945年，图灵被调往英国国家物理研究所工作。他
结合自己多年的理论研究和战时制造密码破译机的
经验，起草了一份关于研制自动计算机器（ACE： Automatic Computer Engine ）的报告，以期实 现他曾提出的通用计算机的设计思想。图灵预言， 总有一天计算机可通过编程获得能与人类竞争的智

4
常见计算机图片
5
1.1.2 计算机的发展
• • • • 1．第一台计算机和计算机之父 2．计算机发展的四个阶段 3．微机的发展 4．计算机技术发展的趋势
6
1．第一台计算机和计算机之父
• 第一台计算机ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）即“电 子数字积分计算机”， 它诞生于1946年2月， 由美国宾夕法尼亚大学 莫希莱和埃克等人研制 并使用，直至1955年10 月停止使用，服务了9 年多。
17
1.2.2 计算机硬件系统
• 运算器 又称为算术逻辑单元，是数据处理装置，其主要功能 是用来完成对数据的算术运算和逻辑运算。 • 控制器 是发布操作命令的装置，其主要功能是控制整个计算 机自动执行程序，指挥和协调计算机各部件的工作。 • 存储器 是计算机记忆信息的装置，其主要功能是保存程序和 数据。存储器可分为内部存储器和外部存储器两大类。 • 输入设备 是将程序、数据和命令转换成计算机能够接收的代 码信息的设备。 • 输出设备 是将计算机处理的中间结果和最终结果，以人们通 常能够识别的字符、表格、图形和图像等形式表示出来的设备。
7
1．第一台计算机和计算机之父
• 冯· 诺依曼提出计算机的基本体系主要表现在如下 两方面： • 1）硬件思想：计算机由运算器、控制器、存储器、 输入设备、输出设备等五个部分组成。 • 2）软件思想：计算机中程序和数据均以二进制数 的形式存放在同一个存储器中。
8
2．计算机发展的四个阶段
9
3．微机的发展
20
1.3 微型计算机硬件组成
• • • • • • • 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.3.7 主板 中央处理器CPU 内部存储器 外部存储器 总线和接口 输入设备 输出设备

第一章计算机及其应用概述第一节计算机的发展历史一、计算的概念计算就是映射或基于规则的符号串的变换过程。

算法是求解某类问题的通用法则或方法，即符号串变换的规则。

二、计算工具的发展人类社会很早就有了各种各样的计算工具，纵观计算工具的发展历史，经过了算筹、算盘、计算尺、机械计算机、电子管计算机、晶体管计算机、大规模和超大规模集成电路计算机等多个阶段，继而又在生物计算、光计算、量子计算等方面进行新的探索。

计算工具发展的动力，主要来自两个方面的需求：一是提高计算的速度和精度；二是使计算更方便，降低计算的成本，减小计算工具的体积。

1.手工计算阶段算筹，算筹是由木头或竹子做成的小木棍，多个长短粗细相同的小木棍可以通过纵横相间的摆放来表达超过十的数字。

算盘是另一种用来扩展手指运算功能的计算工具。

中国很早就出现了算盘，配套有完整的运算口诀和操作方法。

口诀是针对算盘结构特点设计的基本操作规则，算盘从中国传到了日本、朝鲜、东南亚、西亚和欧洲，成为使用最广泛、价格最低廉的计算工具。

17世纪出现了计算尺。

它是一种可滑动的尺子，以长度来模拟运算数字，除了能进行简单的四则运算外，还能进行三角函数、对数等比较复杂的运算。

2.机械计算阶段1642年，法国人帕斯卡发明了用齿轮计算的机械加法器。

1666年，英国人莫兰发明了可以进行加减运算的机械计算器。

1673年，德国人莱布尼兹改进帕斯卡的设计在机械计算器中增加了乘除运算。

1822年，英国人巴贝奇首先提出计算过程自动化的概念设计出了第一台通用自动时序控制机械式计算机，称为“巴贝奇差分机”。

这台机器不仅自提高乘法速度，而且改进了对数表等数字表的精确度。

巴贝奇研制的差分机和分析机为现个计算机设计思想的发展奠定了基础。

3.电子计算阶段20世纪电子技术和电子元器件不断发展，为电子计算机的诞生奠定了基础，尤其是军事对于计算能力的巨大需求，促使大量的人力物力投入到电子计算机的研究开发之中。

1946年2月，在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台真正意义上的电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer,电子数字积分计算机）。