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第一章计算机基础知识1.1 计算机系统的组成硬件系统和软件系统1.11计算机的发展阶段1946-1957年电子管计算机1958-1964年晶体管计算机1965-1970年集成电路计算机1971年以后大规模集成电路计算机1.12“储存程序”工作原理计算机使用储存程序工作原理1.13 计算机指令系统（1）计算机指令系统的发展系列计算机复杂指令系统计算机精简指令系统计算机（2）指令的类型数据传送类指令MOV算术逻辑类指令ADD判定控制类指令CMP（3）指令的寻址方式立即寻址指令中带操作数寄存器寻址指令中带寄存器编号,寄存器中存操作数直接寻址指令中带操作数的地址寄存器间接寻址指令中带寄存器的编号，寄存器中带操作数的地址寄存器相对寻址基址寄存器中的地址加上指令中的地址为操作数的地址1.14 计算机的硬件组成运算器控制器存储器输入设备输出设备运算器和控制器成为中央处理器1.15 微处理器具有中央处理器功能的大规模集成电路分为：通用微处理器嵌入式微处理器数字信号处理器1.16 总线Cpu-内存总线i/o总线有：PCI总线usb 通用串行总线1394 高速串行总线Firewire1.17 计算机的软件组成A : 系统软件包括：程序设计语言处理；操作系统；数据库管理软件；服务性程序机器语言汇编语言翻译为机器语言（目标程序）执行高级语言高级语言(源程序) 编译为机器语言（目标程序）执行或者边解释边执行B: 应用软件1.18 计算机的配置和技术指标运算速度与主频存取周期以及何种指令系统有关主频字长决定了可处理的指令的长度存储容量数据传输率1.19 计算机的应用领域科学和工程计算数据和信息处理过程控制计算机辅助系统工程辅助设计（CAD）辅助制造（CAM）辅助测试（CAT）辅助教学（CAI）人工智能逻辑推理；理解自然语言，辅助疾病诊断等网络应用1.2 计算机中的信息表示1.21 计算机中的信息单位二进制1.22 基本的二进制运算1.23 数据在计算机中的表达方式原码反码补码1.24 计算机中的非数值信息一个字节的ASCII码1.3 计算机网络基础1.31 网络的基本概念（1）网络的形成与发展（2）计算机网络的主要特征计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享（资源共享）互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议网络协议三要素：语法，语义，时序语法：规定了用户数据与控制信息的结构与格式语义：规定了用户控制信息的意义以及完成控制的动作与相应时序：是对事件实现顺序的详细说明1.32 网络的分类根据传输技术分为：广播式网络点—点式网络需要通过路由选择算法根据覆盖范围分为：局域网，城域网，广域网广域网（远程网）：主要使用分组交换技术X.25网：建立在速率较低，误码率较高的电缆传输介质上，包括了差错控制，流量控制，阻塞控制等功能。
第1章计算机基础知识1．1 思考题1．计算机的定义与特点是什么？计算机自1946年诞生以来，哪几件事情对它的普及影响最大？为什么？【答】计算机的定义：现代计算机通常指电子计算机，这是一种能够存储程序和数据、自动执行程序，快速而高效地完成对各种数字化信息处理的电子设备。
它能部分地代替人的脑力劳动，因此也俗称为电脑。
计算机的特点：运行速度快，计算精确度高，可靠性好，记忆和逻辑判断能力强，存储容量大而且不易损失，具有多媒体以及网络功能等。
计算机自1946年诞生以来，以下几个方面的发展对它的普及影响最大：（1）组成计算机的主要电子器件，由电子管到中小规模、大规模和超大规模集成电路的变化，使得计算机的成本不断下降，体积不断缩小，功能不断增强，特别是微型计算机的出现，使得计算机广泛普及进而走进寻常百姓家成为可能。
（2）多媒体技术的快速发展，使得多媒体计算机成为学习、办公和家庭电脑的主流。
（3）网络技术特别是1995年以后网络技术的迅速发展，并进入普通家庭，使计算机的发展进入了网络、微机、多媒体时代，或简称为进入了计算机网络时代，更进一步推动了计算机的普及。
2．什么是计算机的主要应用领域？试分别举例说明。
【答】计算机的主要应用领域有科学计算（也称数值运算）、数据处理（也信息处理）、自动控制（也称是实时控制或过程控制）、人工智能、网络应用、计算机模拟、计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助教育等。
计算机的应用实例随处可见，读者可自行列举生活、工作中的许多例子。
3．计算机的主要类型有哪些？自从1975年到现在的这些年中，PC发生了哪些巨大的变化试用几句话概括这些变化的特点。
【答】计算机的主要类型有巨型机、大型主机（也称大型机）、小巨型机、小型机、工作站和微型机6类。
20世纪70年代中期出现的苹果机和20世纪80年代初期出现的IBM PC，均属卫星计算机（简称微型机或微机）。
IBM PC及其兼容机又简称为PC。
1.第一台电子计算机是1946年在美国诞生的，该机的英文缩写是ENIAC。
2. 第一台电子数字计算机使用的主要元器件是电子管。
3.人们习惯于将计算机的发展划分为四代，划分的主要依据是计算机所使用的主要元器件。
4.第一台电子数字计算机的运算速度为每秒5000次。
5.第一代计算机的主要应用领域是军事和国防。
6.形成冯.诺伊曼计算机基本结构是在第一代计算机时代，编程采用机器语言和汇编语言。
7.第一代计算机体积大、耗电多、性能低，其主要原因是制约于元器件。
8. 第二代电子计算机的主要元件是晶体管。
9.第二代计算机的运算速度大约为每秒几十万次。
10.计算机发展过程中，提出操作系统概念和开始出现鼠标，并作为输入设备是在第二代计算机的时代。
11.开创计算机处理文字和图形的新阶段是在第二代计算机的时代。
12. 第三代计算机采用的主要电子器件为小规模集成电路。
13. 以集成电路为基本元件的第三代计算机出现的时间为1965-1970。
14. 出现分时操作系统和出现结构化程序设计方法是在第三代计算机的时代。
15. 第三代计算机的运算速度大约是每秒100万次。
16.当前的计算机一般被认为是第四代计算机，它所采用的逻辑元件是大规模、超大规模集成电路。
17.以微处理器为核心组成的微型计算机属于计算机的第四代。
18.LSI的含义是大规模集成电路，VLSI的含义是超大规模集成电路。
19.现代计算机之所以能够自动、连续地进行数据处理，主要是因为具有存储程序的功能。
20.第四代计算机问世的标志是1971年，Intel推出微处理器4004。
21.计算机可分为数字计算机、模拟计算机和混合计算机，这种分类是依据处理数据的方式。
22.以数字量作为运算对象的计算机称为电子数字计算机。
23.用连续变化的模拟量作为运算量的计算机是电子模拟计算机。
24.既可以接收、处理和输出模拟量，也可以接收、处理和输出数字量的计算机是数模混合计算机。
25.将计算机分为通用计算机、专用计算机两类的分类标准是计算机使用范围。
第一章计算机基础一、计算机的发展1.计算机的发展ENIAC（电子数字积分计算机）：1946年2月诞生于美国宾夕法尼亚（州立）大学。
是世界上第一台电子计算机，ENIAC也被称为“埃尼阿克”，它占地170平方米，重达30吨。
运算速度为每秒5000次加法或者400次乘法。
EDVAC（离散变量自动电子计算机）：首次提出的第一台采用二进制的冯.诺依曼计算机，一条加法指令约为864微秒，乘法指令2900微秒（2.9毫秒），于1949年8月交付于弹道研究实验室。
EDSAC（存储程序式计算机）：是世界上第一台投入使用的采用二进制的冯.诺伊曼计算机，它属于程序存储式计算机，1949年5月6日首次运行成功。
103型电子数字计算机：我国第一台小型计算机，1958年由中科院研究成功109丙计算机：被称为我国的“功勋机”（“两弹”实验中发挥了重要作用）天河2号：是世界上最快的计算机，2013年6月由国防科技大学研制成功我国高性能计算机：银河、神威、天河、星云、曙光（都是巨型机）2.相关人物事迹计算机之父：冯.诺伊曼（首次提出程序存储控制思想，发明了第一台具有存储功能的计算机EDSAC）。
计算机科学之父、人工智能之父”：阿兰.麦席森.图灵我国计算机发展奠基人：华罗庚和钱三强（泰斗）。
1956出台《十二年科学技术发展规划》，1957以华罗庚为代表筹建了我国第一个计算机研究所。
3.计算机的发展历程是按照电子元器件划分的，如下表所示发展阶段电子元器件——运算速度主存储器软件第一代1946-1957电子管—毫秒（ms）磁鼓和磁芯机器语言、汇编语言第二代1958-1964晶体管—微秒（us）磁芯高级语言、操作系统第三代1965-1971集成电路—纳秒（ns）半导体高级语言、操作系统第四代1972-至今大/超大规模集成电路—皮秒（ps）半导体DBMS、NOS 第一代提出“人工智能”理念（1956年），第二代出现高级程序设计语言和鼠标（1964年）。
第一章计算机基础知识电子计算机奠基人：英国科学家艾兰·图灵和美籍匈牙利科学家冯·诺依曼。
图灵在1936年提出了图灵机的理论模型，发展了可计算性理论。
冯·诺依曼首先提出了在电子计算机中储存程序的概念，从而确立了现代计算机的基本结构——冯·诺依曼结构（即电子计算机由控制器、运算器、储存器、输入和输出等5部分组成）。
美国宾夕法尼亚大学教授莫奇莱和学生埃克特在1946年退出了世界首台电子计算机——ENIAC。
电子器件：计算机时代划分标志。
计算机已经经历了电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路四代。
计算机的性能指标：运算速度、储存容量、功能强弱、规模大小以及软件系统的配置程度。
一般将计算机分为巨型计算机、大型机、中型机、小型机、微型机等类型。
现在计算机主要朝着巨型化、微型化、网络化、智能化方面发展。
微机:它是随着集成电路集成度不断提高和位处理器的出现而产生的。
它是由美的设想，弗金于1971年11月实现，构成了CPU（中央处理器）即四位微处理器Intel4004。
CPU人们又习惯称为微处理器。
微机的升级换代一般都是按CPU的集成度来划分的。
微机的主要技术指标就是：字节、主频、运算速度、内存容量等。
字节即运算器能并行处理的二进制数的位数。
运算速度不仅与主频有关，而且还取决于指令执行周期，也常用单位时间内执行多少条指令来表示。
内存容量表示计算机储存信息的能力，由当时的1MB发展到现在的512MB。
科学计算（最早的应用领域）：也称数值计算，主要涉及复杂的数学问题。
例如：宇宙火箭、人造卫星、宇宙飞船的研究和发射。
信息处理（最广泛的应用领域）：信息处理也称数据处理或事务处理。
它不涉及复杂的数学问题，只是处理的数据量大、实践性强。
例如：人事管理、生产管理、库存管理、金融业务处理、财务处理、电子商务、情报信息检索、图书资料以及报表统计等。
自动控制：也称过程控制、实时控制，是指不需要人工干预的控制。
第1章认识计算机计算机是一种能够按照指令对各种数据和信息进行自动加工和处理的电子设备，其特点是擅长完成快速计算、大型数据库分类和检索等规模较大且重复性较强的任务，此外还能够在现有指令的引导下有条不紊地完成各种各样的工作。
如今，生活中的很多地方都可以看到计算机的身影。
例如，在图书馆借阅图书的过程中，需要通过计算机检索和管理图书的具体位置和借阅情况。
在商场、购物中心等场所，能够见到用于票务输出、财务管理等各种工作的计算机。
可以看出，在现在的生活、学习和工作中，计算机已经无处不在，并在许多方面为人们提供便利及帮助。
在计算机出现之前，人工计算一直是解决问题时的主要计算方式，算盘、对数计算尺、手摇或电动的机械计算器等物品则是使用的主要计算工具。
直至20世纪40年代，近代科学技术的发展对计算精度和计算速度的要求不断提高，参与计算的数据长度与数量也使得原有的计算工具无法满足应用的需求，这些都促使人们在研究和创造新型的计算工具。
与此同时，计算理论、电子学和自动控制技术的发展也为计算机的出现奠定了坚实的基础。
与其他新生事物一样，计算机的产生与发展经历了一个不断完善的过程。
从第一台电子计算机诞生至今，根据其内部物理器件的不同，通常将计算机的发展划分为以下几个时代。
1．第一代电子管计算机（1946~1955年）1946年，世界第一台电子计算机ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，电子数字积分器和计算器）在美国的宾夕法尼亚大学诞生，这是一台由1.8万支电子管组成的庞然大物，占地170m2，重达30吨，其运算速度为5000次/秒。
此外，ENIAC能够通过不同部分间的重新接线进行编程，并拥有并行计算的能力，因此被称为计算机发展史上的重要里程碑。
第一代电子计算机的主要特点是采用电子管作为逻辑元件，用阴极射线管或汞延迟线作为主存储器，外存主要使用纸带或卡片。
在实际应用过程中，主要使用机器指令或符号指令来编写解决实际问题的程序，但由于使用方法过于复杂和设备造价过高等原因，其应用领域被局限在复杂的科学计算等方面。
