《计算机应用基础》计算机基础知识一.docx

一、计算机的根本概念 计算机〔Computer〕也称电脑，它是一种能高速自动地进展算术运算和规律运算，具有内、外部存储力量，由程序自动掌握操作的电子设备。 二、近代计算机史上的风云人物 阿兰·图灵〔Alan Turing，1912～1954〕 阿兰·图灵，英国著名数学家、规律学家、密码学家，被称为计算机科学之父、人工智能之父。1912 年 6 月 23 日生于英国帕丁顿，1931 年进入剑桥大学国王学院， 师从著名数学家哈代，1938 年在美国普林斯顿大学取得博士学位，二战爆发后返回剑桥，曾帮助军方破解德国的著名密码系统 Enigma，帮助盟军取得了二战的成功。1954 年 6 月 7 日在曼彻斯特去世。 图灵是计算机规律的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。人们为纪念其在计算机领域的卓越奉献而特地设立了“图灵奖”。 冯·诺依曼〔Von Neumann，1903～1957〕 图 1-1-1 图 1-1-1 图灵 图 1-1-2 冯·诺依曼 冯·诺依曼对计算机的出色奉献主要表现在以下三个方面： 计算机是由五大部件组成，即运算器、掌握器、存储器、输入和输出设备。 计算机内部承受二进制进展运算和处理。 计算机“存储程序”的工作原理。 三、计算机的进展 世界上公认的第一台电子计算机于 1946 年 2 月诞生于美国宾夕法尼亚大学，取名为 ENIAC〔Electronic Numeric Integrator and Calculator〕，即电子数字积分计算机。计算机从诞生至今，总的来说，我们可以依据使用的物理元件分为四个阶 段，也称为四个时代，即电子管时代、晶体管时代、集成电路时代和超大规模集成电路时代。 1．第一代：电子管计算机〔1946～1957〕 1946 年 2 月 14 日，标志现代计算机诞生的 ENIAC〔The Electronic Numerical Integrator And Computer〕在费城公诸于世。ENIAC 由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发，使用了 18，000 个电子管，70，000 个电阻器，有 500 万个焊接点，耗电 160 千瓦，每秒执行 5000 次加法或 400 次乘法，是继电器计算机的 1000 倍、手工计算的 20 万倍。ENIAC 是第一台一般用途计算机。第一代计算机的特点是操作指令是为特定任务而编制的，每种机器有各自不同的机器语言，功能受到限制，速度也慢。另一个明显特征是使用真空电子管和磁鼓存储存数据。ENIAC 代表了计算机进展史上一个格外重要的里程碑。 图 1-1-3 图 1-1-3 电子管 图 1-1-4 晶体管1948 年，晶体管的制造大大促进了计算机的进展，晶体管代替了体积浩大的电子管，计算机的体积不断减小。1956 图 1-1-4 晶体管 3．第三代：集成电路计算机〔1965～1970〕 由于晶体管要产生大量的热量，这会损害计算机内部的敏感局部。1958 年制造 图 1-1-5 集成电路了集成电路(IC)，马上三种电子元件结合到一片小小的硅片上。科学家们使更多的元件集成到单一的半导体芯片上。于是，计算机变得更小，功耗更低，速度更快。此 图 1-1-5 集成电路 第四代：大规模集成电路计算机〔1971 至今〕 消灭集成电路后，唯一的进展方向是扩大规模。大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了 80 年月，甚大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件，后来的 ULSI〔超大规模集成电路〕将数字扩大到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积不断缩小，价格不断下降，而功能和牢靠性不断增加。基于“半导体”的进展，到了 1972 年，第一部真正的个人计算机诞生了。所使用的微处理器内包含了 2,300 个“晶体管”，可以一秒内执行60,000 个指令，体积也缩小很多。 图 1-1-6 图 1-1-6 大规模集 第五代：智能型时代 智能型计算机不是按其物理元件进展划分，而是着眼于处理功能。其根本元件使用的仍是超大规模集成电路，但计算机的主要功能从信息处理上升为学问处理，使计算机具有人的某些智能，这是与第四代计算机相比最本质的区分。 一般认为，第五代计算机〔即智能型计算机〕应具有以下几方面功能： ① 具有处理各种信息的力量；能对声音、文字、图象等信息进展识别处理。 ② 具有肯定的学习、联想、推理和解释问题的力量； ④ 具有对人类自然语言的根本理解力量和对自然语言编写的程序的处理力量。 四、计算机的特点 第一台计算机诞生至今仅有六十多年时间，其进展之快速、应用之广泛，是与计算机本身所具有的特点密不行分的。其特点主要表现在： 运算速度快 运算速度是指计算机每秒能够执行多少条指令，常用的单位是MIPS〔MIPS， Mil