.,項(xiàng)目一計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)莫川,.,項(xiàng)目一計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),電子計(jì)算機(jī)是一種高度自動(dòng)化的電子設(shè)備，它以信息交換為主要手段應(yīng)用存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序?qū)斎氲男畔⑦M(jìn)行加工、處理、輸出處理結(jié)果。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)、生活各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用極大地推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展。,.,任務(wù)一認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī),知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)是一種能自動(dòng)、高速地進(jìn)行數(shù)據(jù)信息處理的機(jī)器,是世紀(jì)人類(lèi)最偉大、最卓越的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、國(guó)防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、企業(yè)管理、辦公自動(dòng)化以及日常生活中的各個(gè)領(lǐng)域,并產(chǎn)生了巨大的效益。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì),(一)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用當(dāng)代計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)思想繼承了世紀(jì)年代馮.諾依曼提出的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)原理,即存儲(chǔ)程序、順序處理、按地址訪問(wèn)存儲(chǔ)器,其軟件和硬件完全分離。計(jì)算機(jī)現(xiàn)已成為當(dāng)今社會(huì)各行各業(yè)不可缺少的工具,它有許多特點(diǎn),其中最重要的是:高速度、能“記憶”、善判斷、可交互。,.,、具有自動(dòng)控制能力計(jì)算機(jī)是由程序控制其操作過(guò)程的。只要根據(jù)應(yīng)用的需要,事先編制好程序并輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)就能自動(dòng)、連續(xù)地工作,完成預(yù)定的處理任務(wù)。計(jì)算機(jī)中可以存儲(chǔ)大量的程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)程序是計(jì)算機(jī)工作的一個(gè)重要原則,這是計(jì)算機(jī)能自動(dòng)處理的基礎(chǔ)。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì),、處理速度快計(jì)算機(jī)由電子器件構(gòu)成,具有很高的處理速度。目前世界上最快的計(jì)算機(jī)每秒可運(yùn)算萬(wàn)億次,普通每秒也可處理上百萬(wàn)條指令。這不僅極大地提高了工作效率,而且使時(shí)限性強(qiáng)的復(fù)雜處理可在限定的時(shí)間內(nèi)完成。,.,、具有強(qiáng)大的“記憶”能力計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器類(lèi)似于人的大腦,可以記憶大量的數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)程序,隨時(shí)提供信息查詢(xún)、處理等服務(wù)。早期的計(jì)算機(jī),由于存儲(chǔ)容量小,存儲(chǔ)器常常成為制約計(jì)算機(jī)應(yīng)用的“瓶頸”。今天,一臺(tái)普通的內(nèi)存可達(dá)數(shù),能支持運(yùn)行大多數(shù)窗口應(yīng)用程序。當(dāng)然,有些數(shù)據(jù)量特別大的應(yīng)用,如大型情報(bào)檢索、衛(wèi)星圖像處理等,仍需要使用具有更大存儲(chǔ)容量的計(jì)算機(jī),如巨型機(jī)。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì),、具有邏輯判斷能力邏輯判斷是計(jì)算機(jī)的又一重要特點(diǎn),是計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)信息處理自動(dòng)化的重要原因。馮.諾依曼型計(jì)算機(jī)的基本思想,就是將程序預(yù)先存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。在程序的執(zhí)行過(guò)程中,計(jì)算機(jī)根據(jù)上一步的處理結(jié)果,能運(yùn)用邏輯判斷能力自動(dòng)決定下一步應(yīng)該執(zhí)行哪一條指令。這樣,計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力、邏輯判斷能力和記憶能力三者相結(jié)合,使得計(jì)算機(jī)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了任何一種工具而成為人類(lèi)腦力延伸的有力助手。,.,、計(jì)算精度高由于計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行計(jì)算,因此可以用增加表示數(shù)字的設(shè)備和運(yùn)用計(jì)算技巧等手段,使數(shù)值計(jì)算的精度越來(lái)越高。、支持多種人機(jī)交互形式計(jì)算機(jī)具有多種輸入/輸出設(shè)備,配上適當(dāng)?shù)能浖?可支持用戶(hù)進(jìn)行方便的人機(jī)交互。以廣泛使用的鼠標(biāo)為例,用戶(hù)手握鼠標(biāo),只需將手指輕輕一點(diǎn),計(jì)算機(jī)便隨之完成某種操作功能,真可謂“得心應(yīng)手,心想事成”。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì),、通用性強(qiáng)計(jì)算機(jī)能夠在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,其原因之一就是具有很強(qiáng)的通用性。計(jì)算機(jī)可以將任何復(fù)雜的信息處理任務(wù)分解成一系列的基本算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算,反映在計(jì)算機(jī)的指令操作中。按照各種規(guī)律要求的先后次序把它們組織成各種不同的程序,存入存儲(chǔ)器中。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,主要應(yīng)用于以下方面:、科學(xué)計(jì)算利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算,不僅可以節(jié)省大量的時(shí)間、人力和物力,而且可以提高計(jì)探尋生命奧秘華為GPU超算劍指生物科技算精度,是發(fā)展現(xiàn)代尖端技術(shù)必不可少的重要工具。、多媒體信息處理多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)融合多媒體采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和顯示控制技術(shù)于一體。這自然會(huì)與傳統(tǒng)的電視廣播網(wǎng)和電信網(wǎng)的功能逐步融合,即向“三網(wǎng)合一”的方向發(fā)展。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)、人工智能人工智能是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域和前沿學(xué)科。它的目的是使計(jì)算機(jī)具有“推理”和“學(xué)習(xí)”的功能?！白匀徽Z(yǔ)言理解”是人工智能的一個(gè)分支?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)已發(fā)展到通過(guò)語(yǔ)言方式命令計(jì)算機(jī)完成特定的操作?！皩?zhuān)家系統(tǒng)”是人工智能的又一個(gè)重要分支。它是使計(jì)算機(jī)具有某一方面的專(zhuān)門(mén)知識(shí),利用這些知識(shí)來(lái)處理所遇到的問(wèn)題,如人機(jī)對(duì)弈、模擬醫(yī)生開(kāi)處方等?！皺C(jī)器人”是人工智能的前沿領(lǐng)域,可以代替人進(jìn)行危險(xiǎn)作業(yè)、流水線生產(chǎn)安裝等工作。,.,、信息管理信息管理是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。所謂信息管理,就是利用計(jì)算機(jī)來(lái)加工、管理和操作任何形式的數(shù)據(jù)資料。例如,生產(chǎn)管理、企業(yè)管理、辦公自動(dòng)化、信息情報(bào)檢索等。,.,、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指利用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互連起來(lái),按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互相通信,以便共享軟、硬件資源。目前,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成的支柱技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展將改變?nèi)祟?lèi)傳統(tǒng)的生活方式,在交通、金融、企業(yè)管理、教育、郵電、商業(yè)等各行各業(yè)中將得到更廣泛的應(yīng)用。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)用于輔助設(shè)計(jì)()、輔助制造()、輔助測(cè)試()和輔助教學(xué)()等方面,統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。是指利用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程設(shè)計(jì),提高設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化程度,節(jié)省人力和物力。是指利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本。是指利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜而大量的測(cè)試工作。是指利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的自動(dòng)系統(tǒng)。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì),(二)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,1946年由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，取名ENIAC。由此誕生了“第一個(gè)電子的大腦”,重30噸，占地167m2，耗電150千瓦主要元件為電子管、繼電器，可保存80個(gè)字節(jié)，每秒鐘做5000次加減法或400次乘法運(yùn)算。,致命缺陷：沒(méi)有存儲(chǔ)程序。,.,.,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì),我國(guó)從世紀(jì)年代開(kāi)始研制計(jì)算機(jī)。年,我國(guó)研制出第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī),逐步形成了計(jì)算機(jī)工業(yè)。年,我國(guó)研制成功了每秒運(yùn)算億次的“銀河”巨型計(jì)算機(jī)。年,我國(guó)又研制成功了每秒運(yùn)算億次的“銀河”巨型計(jì)算機(jī)。年,每秒運(yùn)算億次的“銀河”巨型計(jì)算機(jī)的研制成功,標(biāo)志著我國(guó)計(jì)算機(jī)研制達(dá)到了一個(gè)新的水平。,圖天河一號(hào)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì),年月日,隨著第一臺(tái)國(guó)產(chǎn)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)在湖南長(zhǎng)沙亮相,作為算盤(pán)這一古老計(jì)算器的發(fā)明國(guó),中國(guó)擁有了歷史上計(jì)算速度最快的工具。每秒鐘萬(wàn)億次的峰值速度,和每秒.萬(wàn)億次的實(shí)測(cè)性能,使這臺(tái)名為“天河一號(hào)”的計(jì)算機(jī)位居同日公布的中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)前強(qiáng)之首,.,也使中國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)能夠自主研制千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。這個(gè)速度意味著,如果用“天河一號(hào)”計(jì)算一秒,則相當(dāng)于全國(guó)億人連續(xù)計(jì)算年。如果用“天河一號(hào)”計(jì)算一天,一臺(tái)當(dāng)前主流微機(jī)得算年。“天河一號(hào)”的存儲(chǔ)量,則相當(dāng)于個(gè)國(guó)家圖書(shū)館藏書(shū)量之和。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì),年,國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)在“天河一號(hào)”的基礎(chǔ)上,對(duì)加速節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了擴(kuò)充與升級(jí),新的“天河一號(hào)”系統(tǒng)已經(jīng)完成了安裝部署,其實(shí)測(cè)運(yùn)算能力從上一代的每秒.萬(wàn)億次倍增至萬(wàn)億次,成為目前世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)!在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)強(qiáng)名單中,中國(guó)的“天河二號(hào)”以“六連冠”成就了一個(gè)傳奇。這一紀(jì)錄,在年月被終結(jié),而終結(jié)者,是同樣來(lái)自中國(guó)的“神威.太湖之光”。,.,“神威.太湖之光”的峰值計(jì)算速度達(dá)每秒.億億次,持續(xù)計(jì)算速度每秒.億億次,性能功耗比為每瓦.億次,這三項(xiàng)指標(biāo)均位列世界第一。這一次,新超算冠軍更首度采用中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)品芯片,完成中國(guó)超算界的一大突破,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)(三)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)是世界上發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一,產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)本身的性能越來(lái)越優(yōu)越,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,從而使計(jì)算機(jī)成為工作、學(xué)習(xí)和生活中必不可少的工具,計(jì)算機(jī)技術(shù)是世界上發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一,產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)本身的性能越來(lái)越優(yōu)越,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,從而使計(jì)算機(jī)成為工作、學(xué)習(xí)和生活中必不可少的工具。,.,、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展的特點(diǎn)()多極化如今,個(gè)人計(jì)算機(jī)已席卷全球,但由于計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷深入,對(duì)巨型機(jī)、大型機(jī)的需求也穩(wěn)步增長(zhǎng),巨型、大型、小型、微型機(jī)各有自己的應(yīng)用領(lǐng)域,形成了一種多極化的形勢(shì)。如巨型計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用于天文、氣象、地質(zhì)、核反應(yīng)、航天飛機(jī)和衛(wèi)星軌道計(jì)算等尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和國(guó)防事業(yè)領(lǐng)域,它標(biāo)志一個(gè)國(guó)家計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平。目前運(yùn)算速度為每秒幾百億次到上萬(wàn)億次的巨型計(jì)算機(jī)已經(jīng)投入運(yùn)行,并正在研制更高速的巨型機(jī)。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)(三)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)是世界上發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一,產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)本身的性能越來(lái)越優(yōu)越,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,從而使計(jì)算機(jī)成為工作、學(xué)習(xí)和生活中必不可少的工具,()智能化智能化使計(jì)算機(jī)具有模擬人的感覺(jué)和思維過(guò)程的能力,使計(jì)算機(jī)成為智能計(jì)算機(jī)。這也是目前正在研制的新一代計(jì)算機(jī)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。智能化的研究包括模式識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言的生成和理解、博弈、定理自動(dòng)證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、專(zhuān)家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)和智能機(jī)器人等。目前,已研制出多種具有人的部分智能的機(jī)器人。,.,()網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化是計(jì)算機(jī)發(fā)展的又一個(gè)重要趨勢(shì)。從單機(jī)走向聯(lián)網(wǎng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展的必然結(jié)果。所謂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化,是指用現(xiàn)代通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)把分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來(lái),組成一個(gè)規(guī)模大、功能強(qiáng)、可以互相通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)化的目的是使網(wǎng)絡(luò)中的軟件、硬件和數(shù)據(jù)等資源能被網(wǎng)絡(luò)上的用戶(hù)共享。,.,目前,大到世界范圍的通信網(wǎng),小到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的局域網(wǎng)已經(jīng)很普及,因特網(wǎng)()已經(jīng)連接包括我國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了多種資源的共享和處理,提高了資源的使用效率,因而深受廣大用戶(hù)的歡迎,得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)(三)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)是世界上發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一,產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)本身的性能越來(lái)越優(yōu)越,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,從而使計(jì)算機(jī)成為工作、學(xué)習(xí)和生活中必不可少的工具,()多媒體化多媒體計(jì)算機(jī)是當(dāng)前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中最引人注目的高新技術(shù)之一。多媒體計(jì)算機(jī)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和大眾傳播技術(shù),來(lái)綜合處理多種媒體信息的計(jì)算機(jī)。,.,這些信息包括文本、視頻圖像、圖形、聲音、文字等。多媒體技術(shù)使多種信息建立了有機(jī)聯(lián)系,并集成為一個(gè)具有人機(jī)交互性的系統(tǒng)。多媒體計(jì)算機(jī)將真正改善人機(jī)界面,使計(jì)算人類(lèi)接受和處理信息的最自然的方式發(fā)展。,.,、未來(lái)的計(jì)算機(jī)許多科學(xué)家認(rèn)為以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的集成技術(shù)日益走向它的物理極限,要解決這個(gè)矛盾,必須開(kāi)發(fā)新的材料,采用新的技術(shù)。于是人們努力探索新的計(jì)算材料和計(jì)算技術(shù),致力于研制新一代的計(jì)算機(jī),如生物計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等?，F(xiàn)在許多國(guó)家正在研制新代計(jì)算機(jī),稱(chēng)之為第五代計(jì)算機(jī)。第五代計(jì)算機(jī)將從根本上突破傳統(tǒng)的馮.諾依曼結(jié)構(gòu),采用嶄新的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想,是微電子技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、電子仿生技術(shù)等多學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)(三)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)是世界上發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一,產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)本身的性能越來(lái)越優(yōu)越,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,從而使計(jì)算機(jī)成為工作、學(xué)習(xí)和生活中必不可少的工具,()高速計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的快慢與芯片之間信號(hào)傳輸?shù)乃俣戎苯酉嚓P(guān),然而,目前普遍使用的硅二氧化物在傳輸信號(hào)的過(guò)程中會(huì)吸收一部分信號(hào),從而延長(zhǎng)了信息傳輸?shù)臅r(shí)間。保利技術(shù)公司研制的“空氣膠滯體”導(dǎo)線幾乎不吸收任何信號(hào),因而能夠更迅速地傳輸各種信息。此外,它還可以降低電耗,而且不需要對(duì)計(jì)算機(jī)的芯片進(jìn)行任何改造,只需換上“空氣膠滯體”導(dǎo)線,就可以成倍地提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。,.,不過(guò),這種“空氣膠滯體”導(dǎo)線也有不足之處,主要是其散熱效果較差,不能及時(shí)將計(jì)算機(jī)中電路產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去。為了解決這個(gè)問(wèn)題,保利技術(shù)公司的科研小組研究出計(jì)算機(jī)芯片冷卻技術(shù),它在計(jì)算機(jī)電路里內(nèi)置了許多裝著液體的微型小管,用來(lái)吸收電路散發(fā)出的熱量。當(dāng)電路發(fā)熱時(shí),熱量將微型管內(nèi)的液體汽化,當(dāng)這些汽化物擴(kuò)散到管子的另一端之后,又重新凝結(jié),流到管子底部。據(jù)悉,美國(guó)宇航局()將對(duì)該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行太空失重狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn),如果實(shí)驗(yàn)成功,這種新技術(shù)將被廣泛應(yīng)用于未來(lái)的計(jì)算機(jī),使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度得以大大提高。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)(三)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)是世界上發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一,產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)本身的性能越來(lái)越優(yōu)越,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,從而使計(jì)算機(jī)成為工作、學(xué)習(xí)和生活中必不可少的工具,()生物計(jì)算機(jī)生物計(jì)算機(jī)于世紀(jì)年代中期開(kāi)始研制,其最大的特點(diǎn)是采用了生物芯片,它由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。科學(xué)家們?cè)谏镉?jì)算機(jī)研究領(lǐng)域已經(jīng)有了新的進(jìn)展,預(yù)計(jì)在不久的將來(lái),就能制造出分子元件,即通過(guò)在分子水平上的物理化學(xué)作用對(duì)信息進(jìn)行檢測(cè)、處理、傳輸和存儲(chǔ)。,.,目前,科學(xué)家們已經(jīng)在超微技術(shù)領(lǐng)域取得了某些突破,制造出了微型機(jī)器人?？茖W(xué)家們的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是讓這種微型機(jī)器人成為一部微小的生物機(jī)它們不僅小巧玲瓏,而且可以像微生物那樣自我復(fù)制和繁殖,可以鉆進(jìn)人體里殺死病毒,對(duì)損傷的血管、心臟、腎臟等內(nèi)部器官進(jìn)行修復(fù),或者使引起癌變的突變發(fā)生逆轉(zhuǎn),從而使人們延年益壽。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)(三)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)是世界上發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一,產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)本身的性能越來(lái)越優(yōu)越,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,從而使計(jì)算機(jī)成為工作、學(xué)習(xí)和生活中必不可少的工具,（3）光學(xué)計(jì)算機(jī)所謂光學(xué)計(jì)算機(jī)，就是利用光作為信息的傳輸媒體。與電子相比，光子具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它的速度永遠(yuǎn)等于光速、具有電子所不具備的頻率及偏振特征。此外，光信號(hào)的傳輸根本不需要導(dǎo)線，光學(xué)計(jì)算機(jī)的智能水平也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電子計(jì)算機(jī)的智能水平，是人們夢(mèng)寐以求的理想計(jì)算機(jī)。,.,最顯著的研究成果是由法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、意大利等國(guó)的60多名科學(xué)家聯(lián)合研發(fā)成功的世界上的第一臺(tái)光腦。該臺(tái)光腦的運(yùn)算速度比目前速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快1000多倍，并且準(zhǔn)確性極高。,.,知識(shí)點(diǎn)一計(jì)算機(jī)及其發(fā)展趨勢(shì)(三)計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)技術(shù)是世界上發(fā)展最快的科學(xué)技術(shù)之一,產(chǎn)品不斷升級(jí)換代。當(dāng)前計(jì)算機(jī)正朝著巨型化、微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展,計(jì)算機(jī)本身的性能越來(lái)越優(yōu)越,應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛,從而使計(jì)算機(jī)成為工作、學(xué)習(xí)和生活中必不可少的工具,（4）量子計(jì)算機(jī)在人類(lèi)剛進(jìn)入21世紀(jì)之際，量子力學(xué)梅開(kāi)二度，科學(xué)家們根據(jù)量子力學(xué)理論，在研制量子計(jì)算機(jī)的道路上取得了新的突破。美國(guó)科學(xué)家宣布，他們已成功地實(shí)現(xiàn)了4量子位邏輯門(mén)，取得了4個(gè)鋰離子的量子纏結(jié)狀態(tài)。這一成果意味著量子計(jì)算機(jī)如同含苞待放的蓓蕾，必將開(kāi)出絢麗的花朵。,.,知識(shí)點(diǎn)二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)，圖1-3描繪了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成。人們將沒(méi)有裝備任何軟件的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為“裸機(jī)”。,圖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成,.,知識(shí)點(diǎn)二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,計(jì)算機(jī)的硬件與軟件系統(tǒng)是相輔相成的，共同構(gòu)成了完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的硬件配置提供給軟件良好的工作基礎(chǔ)，而計(jì)算機(jī)軟件則使計(jì)算機(jī)的硬件性能和價(jià)值得以體現(xiàn)。由于計(jì)算機(jī)軟件的豐富性，人們通過(guò)它控制各種任務(wù)的完成，使得計(jì)算機(jī)能夠廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。,.,（一）計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)硬件是計(jì)算機(jī)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，指組成計(jì)算機(jī)的各種物理裝置，它包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一切電子、機(jī)械、光電等設(shè)備。具體由五大功能部件組成，即:運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。如圖14所示。圖示的實(shí)線指示數(shù)據(jù)流，即計(jì)算機(jī)中各種原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果等，虛線知識(shí)控制流，即計(jì)算機(jī)中的各種控制指令。,.,知識(shí)點(diǎn)二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,控制器：負(fù)責(zé)將存儲(chǔ)器中的指令取出并進(jìn)行分析判斷，并根據(jù)指令向計(jì)算機(jī)的其他部分發(fā)出控制信號(hào)，協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)各部件工作，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有條不紊地運(yùn)行。數(shù)據(jù)和程序從輸入設(shè)備輸入到內(nèi)存儲(chǔ)器，該過(guò)程由控制器控制完成。控制器取出存儲(chǔ)器中的指令。控制器分析指令，指揮運(yùn)算器、存儲(chǔ)器執(zhí)行指令規(guī)定的操作。i控制器控制運(yùn)算結(jié)果輸出到存儲(chǔ)器或輸出設(shè)備。,馮諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),圖14,.,知識(shí)點(diǎn)二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,B運(yùn)算器：用于執(zhí)行指定的運(yùn)算，包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。C存儲(chǔ)器(Memory)：這里的存儲(chǔ)器指內(nèi)存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)“內(nèi)存”，用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)存儲(chǔ)器(Memory)直接和運(yùn)算器、控制器交換信息，分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM(RandomAccessMemory)和只讀存儲(chǔ)器ROM(Read-OnlyMemory)兩種。隨機(jī)存儲(chǔ)器中的信息可隨機(jī)地讀出或?qū)懭耄坏╆P(guān)機(jī)(斷電)后，信息不再保存。,.,而只讀存儲(chǔ)器中的信息只有在特定條件下才能寫(xiě)入，通常只能讀出而不能寫(xiě)入，斷電后，只讀存儲(chǔ)器中的原有內(nèi)容保持不變，它一般用來(lái)存放自檢程序、配置信息等。（保存信息到存儲(chǔ)單元的操作稱(chēng)為“寫(xiě)”，從存儲(chǔ)單元中獲取信息的操作稱(chēng)為“讀”）。控制器、運(yùn)算器和內(nèi)存儲(chǔ)器三個(gè)部分組成主機(jī)。,.,知識(shí)點(diǎn)二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,D輸入設(shè)備：將外界信息(數(shù)據(jù)、程序、命令及各種信號(hào))送入計(jì)算機(jī)的設(shè)置。計(jì)算機(jī)常用輸入設(shè)備為鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、觸摸屏、數(shù)字化儀、攝像頭、麥克風(fēng)（傳聲器）、數(shù)碼照相機(jī)、光筆、磁卡讀入機(jī)、條形碼閱讀機(jī)等。E輸出設(shè)備：將計(jì)算結(jié)果或中間結(jié)果用人所能識(shí)別的形式輸出，常用輸出設(shè)備有屏幕顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、影像輸出系統(tǒng)和語(yǔ)音輸出系統(tǒng)等。這些設(shè)備可根據(jù)計(jì)算機(jī)工作的需要以多種顏色和多種速度輸出結(jié)果。,.,外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)外存，是計(jì)算機(jī)主機(jī)之外的輔助存儲(chǔ)器。包括硬盤(pán)、光盤(pán)、閃存盤(pán)盤(pán)等。外存儲(chǔ)器有補(bǔ)充內(nèi)存和長(zhǎng)期保存程序、數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果的作用，其內(nèi)容在供計(jì)算機(jī)使用時(shí)，要先送入內(nèi)存，再?gòu)膬?nèi)存提供給計(jì)算機(jī)。外存的特點(diǎn)是容量大、能夠長(zhǎng)時(shí)間保存內(nèi)容，存取速度比內(nèi)存慢。,.,知識(shí)點(diǎn)二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,（二）計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是指為運(yùn)行、維護(hù)、管理、應(yīng)用計(jì)算機(jī)所編制的所有程序和數(shù)據(jù)的集合。計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類(lèi)。系統(tǒng)軟件是為計(jì)算機(jī)提供管理、控制、維護(hù)和服務(wù)等的軟件，如操作系統(tǒng)、語(yǔ)言處理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、實(shí)用程序與軟件工具等。,.,應(yīng)用軟件是為解決某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中的具體任務(wù)而開(kāi)發(fā)的軟件，如各種科學(xué)計(jì)算程序、企業(yè)管理程序、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制程序、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理程序、情報(bào)檢索程序等。常用應(yīng)用軟件的形式有文字處理軟件、表格處理軟件、圖形圖像處理軟件、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、簡(jiǎn)報(bào)軟件、統(tǒng)計(jì)軟件、多媒體軟件等。下表為常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)及其介紹。,.,項(xiàng)目一計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),(二)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng),表計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),知識(shí)點(diǎn)二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,.,知識(shí)點(diǎn)二計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,在計(jì)算機(jī)中，任何由軟件實(shí)現(xiàn)的操作，都可以由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，反之亦然。只不過(guò)由硬件實(shí)現(xiàn)的操作速度更快，但缺乏軟件實(shí)現(xiàn)的靈活性。軟、硬件的這種特性，稱(chēng)為邏輯等價(jià)性，這是特指在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)指令和程序功能上的邏輯等價(jià)。,.,知識(shí)點(diǎn)三計(jì)算機(jī)的工作原理,計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制形式表示指令和數(shù)據(jù)。其工作過(guò)程是一個(gè)執(zhí)行指令和程序的過(guò)程。指令就是讓計(jì)算機(jī)完成一個(gè)操作所發(fā)出的指示或命令，通過(guò)輸入設(shè)備進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。指令由操作碼和操作數(shù)兩個(gè)部分組成，分別指明要完成的操作和參加操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)存放地址。一臺(tái)計(jì)算機(jī)所擁有的指令集合稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。,.,計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令一般分為兩個(gè)階段。第一階段稱(chēng)為取指令周期，將要執(zhí)行的指令從內(nèi)存取到CPU內(nèi)。第二階段稱(chēng)為執(zhí)行周期，CPU對(duì)取入的該條指令進(jìn)行分析譯碼，判斷該條指令要完成的操作，然后向各部件發(fā)出完成該操作的控制信號(hào)，完成該指令的功能。當(dāng)一條指令執(zhí)行完后就進(jìn)入下一條指令的取指令操作。程序由一系列指令的有序集合構(gòu)成，計(jì)算機(jī)按照程序設(shè)定的順序完成一系列相關(guān)操作直到程序終止的過(guò)程稱(chēng)為程序的執(zhí)行過(guò)程。,.,任務(wù)二數(shù)制表示和信息編碼,知識(shí)點(diǎn)一數(shù)制的概念用一組固定的數(shù)字(數(shù)碼符號(hào))和一套統(tǒng)一的規(guī)則來(lái)表示數(shù)值的方法稱(chēng)為數(shù)制(NumberSystem，也稱(chēng)計(jì)數(shù)制)。人們通常采用的數(shù)制有十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。,表計(jì)算機(jī)中常用的幾種進(jìn)制,.,知識(shí)點(diǎn)一數(shù)制的概念,學(xué)習(xí)數(shù)制，首先必須掌握表1-2中涉及的幾個(gè)概念：規(guī)則：在各種數(shù)制中，有一套統(tǒng)一的規(guī)則。R進(jìn)制的規(guī)則是逢R進(jìn)1，或者借1為R。例如我們通常使用的十進(jìn)制運(yùn)算的規(guī)則就是逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。即每位滿10時(shí)向高位進(jìn)1。對(duì)于任意一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，可用小數(shù)點(diǎn)把數(shù)分成整數(shù)和小數(shù)兩部分。十進(jìn)制數(shù)中小數(shù)點(diǎn)向右移一位，數(shù)就擴(kuò)大10倍:反之，小數(shù)點(diǎn)向左移一位，數(shù)就縮小10倍。,.,基數(shù)：具體使用多少個(gè)數(shù)字來(lái)表示一個(gè)數(shù)值的大小，就稱(chēng)為該數(shù)制的基數(shù)(Base)。例如，十進(jìn)制數(shù)(Decimal)的基數(shù)是10，使用09十個(gè)數(shù)字；二進(jìn)制數(shù)(Binary)的基數(shù)為2，使用0，1兩個(gè)數(shù)字。數(shù)位：在一種數(shù)制中，只能使用一組固定的數(shù)字來(lái)表示數(shù)的大小。數(shù)字在一個(gè)數(shù)中所處的位置稱(chēng)為數(shù)位。權(quán)：或稱(chēng)位權(quán)，是指數(shù)位上的1所表示的數(shù)值的大小，可以將其理解為所處位置的價(jià)值。例如，十進(jìn)制的123，1的位權(quán)是100，2的位權(quán)是10，3的位權(quán)是1。,.,知識(shí)點(diǎn)一數(shù)制的概念,十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)為16，所用的16個(gè)數(shù)字符號(hào)是09以及A，B，C，D，E，F(xiàn)，其計(jì)數(shù)特點(diǎn)是“逢十六進(jìn)一”。其中，符號(hào)A，B，C，D，E，F(xiàn)分別代表十進(jìn)制數(shù)10，11，12，13，14，15。與十進(jìn)制數(shù)一樣，在十六進(jìn)制數(shù)中，每一個(gè)數(shù)字符號(hào)(09以及A，B，C，D，E，F(xiàn))在不同的位置各有不同的值,各位上的權(quán)值是基數(shù)16的若干次冪。位權(quán)與基數(shù)的關(guān)系是:各進(jìn)位制中位權(quán)的值是基數(shù)的若干次冪。因此，用任何一種數(shù)制表示的數(shù)都可以寫(xiě)成按位權(quán)展開(kāi)的多項(xiàng)式之和。例如:十進(jìn)制數(shù)“82345.67”可以表示為:(82345.67)10=8104+2103+3102+4101+5100+610-1+710-2,.,二進(jìn)制數(shù)“1001.01”可以表示為:(1011.01)2=123+022+121+120+02-1+12-2八進(jìn)制數(shù)“2007.34”可以表示為:(2007.34)8=283+082+081+780+38-1+48-2十六進(jìn)制數(shù)“A2B”可以表示為:(A2B)16=10162+2161+11160,.,知識(shí)點(diǎn)一數(shù)制的概念,形式表示：在計(jì)算機(jī)文獻(xiàn)中，十進(jìn)制數(shù)是在數(shù)的末尾加字母D來(lái)標(biāo)識(shí)。例如257D，表示十進(jìn)制數(shù)257。一般情況下，257就是一個(gè)十進(jìn)制數(shù)，不在后面加D。二進(jìn)制數(shù)是在數(shù)的末尾加字母B來(lái)標(biāo)識(shí)。例如101B，表示二進(jìn)制數(shù)101，相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)的5。常用十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)的基數(shù)對(duì)照表，如表1-3所示。,表常用數(shù)制的基數(shù)對(duì)照表,.,知識(shí)點(diǎn)二各數(shù)制的相互轉(zhuǎn)換,（一）非十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)利用按權(quán)展開(kāi)的方法，可以把任意數(shù)制的一個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。下面是將二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的例子。例1將二進(jìn)制數(shù)1010.101轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。1001.101B=123+022+021+120+12-1+02-2+12-3