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第1章 计算机概论 《大学计算机》 1.1 初识计算机 1.2 剖析冯·诺依曼结构 1.3 购机前要了解的硬件知识 1.4 0和1的世界 1.5 计算机如何存储文字 1.6 多媒体信息如何数字化 1.7 软件的来龙去脉 1.1 初识计算机 1.1.1 计算机从无到有 1904年 1936年 1946年 17世纪中叶 17世纪末 1832年 远古时期 1.1.1 计算机从无到有 时代 年份 元器件 软件 应用 一 1945-1956 电子管 机器语言汇编语言 科学计算 二 1956-1963 晶体管 高级语言 数据处理工业控制 三 1964-1971 集成电路 操作系统 文字处理图形处理 四 1971-现在 大规模集成电路 数据库、网络等 社会的各个领域 计算机发展的未来 摩尔定律 戈登·摩尔于1965年提出：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。 1 何时进入第五代计算机？ 对于这样的问题，并没有一个明确统一的说法。通常认为，第五代计算机指具有人工智能的新一代计算机，它具有推理、联想、判断、决策、学习等功能。 2 3 新型计算机 超导计算机、纳米计算机、光计算机、DNA计算机、量子计算机等。 英特尔芯片的发展符合摩尔定律 1.1.2 计算机的分类 微型计算机的各种外观 (a) 台式计算机 (b) 笔记本式计算机 (c) 嵌入式计算机 (d) 平板计算机 (e) 智能手机 1.1.3 计算机的应用 利用计算机的高速计算、大存储容量和连续运算能力，可以实现人工无法解决的各种科学计算问题。 数据处理是指对各种数据进行收集、存储、整理、分类、统计、加工、利用、传播等一系列活动的统称。这类工作量大且应用面宽，决定了计算机应用的主导方向。 计算机辅助设计(CAD)； 计算机辅助制造(CAM)； 计算机辅助教学(CAI)。 利用计算机及时采集检测数据，按最优值迅速地对控制对象进行自动调节或自动控制。 计算机技术与现代通信技术的结合构成了计算机网络。 1.2 剖析冯·诺依曼结构 1.2.1 图灵机 图灵机，又称图灵计算、图灵计算机，是由数学家艾伦·麦席森·图灵提出的一种抽象计算模型。 沿着图灵开辟的方向，计算科学理论在其后的几十年里得到迅速发展，有力地推动了计算科学的高速发展。直到今天，绝大多数关于计算科学理论和技术的研究仍然没有跳出图灵机所确定的范围。 为纪念图灵对计算科学的巨大贡献，美国计算机协会在1966年设立了具有计算机界诺贝尔奖之称的“图灵奖”，以表彰在计算机科学领域中做出突出贡献的科学家。 艾伦·图灵 图灵机 1.2.2 冯·诺依曼结构 五大核心部件 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。 冯·诺依曼 图灵机 冯氏计算机工作步骤 “存储程序和程序控制”原理 “存储程序和程序控制”把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式存储。 冯·诺依曼结构与哈佛结构 在冯·诺依曼计算机结构中，指令和数据共享同一存储器和同一传输总线，有时会造成指令与数据传输的冲突。例如，计算机在播放高清视频时，数据流巨大，而指令流很小，一旦数据流发生拥塞现象，则会导致指令无法传输。这种现象一旦发生在工业控制领域，将产生不可预计的后果。 一是使用两个独立的存储器模块，分别存储指令和数据； 二是使用两条独立的总线，分别作为CPU与存储器之间的专用通信路径，这两条总线之间毫无关联，避免了指令传输与数据传输的冲突。 哈佛结构原理图 采用哈佛结构的CPU和微处理器有：IBM公司的PowerPC处理器，SUN公司的UltraSPARC系列处理器，MIPS公司的MIPS系列处理器，安谋公司的ARM9、ARM10和ARM11等。大部分RISC（精简指令系统）计算机采用哈佛结构。 1.3 购机前要了解的硬件知识 1.3购机前要了解的硬件知识 台式计算机主机箱背部和内部结构 台式计算机外观 1.3.1 主板和CPU 主板（Mainboard）是计算机中最大的一块集成电路板，安装在机箱内，主板采用开放式结构来连接各种计算机部件，组装计算机时，把相应的部件插到主板上对应的插槽中即可。 中央处理器（Central Processing Unit，CPU）是计算机的心脏，起到控制整个计算机工作的作用，包括控制器与运算器两大模块。CPU主要的工作就是提取指令，将指令译码和执行。在指令执行之前，程序指令和数据必须先从输入设备或外存储设备放进内存中。 主板电路设置和功能 酷睿i7-8700K处理器和CPU的安装 1.3.2 内存和外存的区别是什么? 内存储器（简称内存）是外存与CPU进行沟通的桥梁。