1、第一章 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)概述本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容引言：什么是計(jì)算機(jī)？引言：什么是計(jì)算機(jī)？4引言：什么是計(jì)算機(jī)？引言：什么是計(jì)算機(jī)？n計(jì)算機(jī)的英文名稱是計(jì)算機(jī)的英文名稱是computercomputer，但計(jì)算機(jī)不是計(jì)算，但計(jì)算機(jī)不是計(jì)算器，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算功能。器，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過計(jì)算功能。u當(dāng)今社會，計(jì)算機(jī)已經(jīng)走進(jìn)了萬家億戶當(dāng)今社會，計(jì)算機(jī)已經(jīng)走進(jìn)了萬家億戶,計(jì)算計(jì)算機(jī)幾乎無所不能，無孔不入，各行各業(yè)離不機(jī)幾乎無所不能，無孔不入，各行各業(yè)離不開計(jì)算機(jī)，學(xué)習(xí)生活娛樂離不開計(jì)算機(jī)，難開計(jì)算機(jī)，學(xué)習(xí)生活娛樂離不開計(jì)算機(jī)，難怪我們給計(jì)算機(jī)一個(gè)非常形象的稱謂怪我們給計(jì)算機(jī)一個(gè)非常形象的稱謂“電腦電

2、腦”?？墒?，計(jì)算機(jī)究竟可是，計(jì)算機(jī)究竟是什么？它都能做是什么？它都能做些什么呢？些什么呢？6引言：什么是計(jì)算機(jī)？引言：什么是計(jì)算機(jī)？n計(jì)算機(jī)不是圖書館，卻能讓我們博覽群書計(jì)算機(jī)不是圖書館，卻能讓我們博覽群書7引言：什么是計(jì)算機(jī)？引言：什么是計(jì)算機(jī)？n計(jì)算機(jī)不是報(bào)紙，卻能讓我們飽覽全國各地報(bào)紙計(jì)算機(jī)不是報(bào)紙，卻能讓我們飽覽全國各地報(bào)紙8引言：什么是計(jì)算機(jī)？引言：什么是計(jì)算機(jī)？n計(jì)算機(jī)不是商場，卻能讓我們足不出戶，就能貨比計(jì)算機(jī)不是商場，卻能讓我們足不出戶，就能貨比百家，買到心儀的商品。百家，買到心儀的商品。9引言：什么是計(jì)算機(jī)？引言：什么是計(jì)算機(jī)？u計(jì)算機(jī)不是電視機(jī)，卻能讓我們隨時(shí)隨地觀計(jì)算機(jī)不

3、是電視機(jī)，卻能讓我們隨時(shí)隨地觀看自己喜愛的節(jié)目?？醋约合矏鄣墓?jié)目。10引言：什么是計(jì)算機(jī)？引言：什么是計(jì)算機(jī)？n計(jì)算機(jī)不是郵局，卻能幫我們快速地傳遞郵件和賀計(jì)算機(jī)不是郵局，卻能幫我們快速地傳遞郵件和賀卡?？?。11引言：什么是計(jì)算機(jī)？引言：什么是計(jì)算機(jī)？u計(jì)算機(jī)能做的事還有很多很多計(jì)算機(jī)能做的事還有很多很多計(jì)算機(jī)可以用于辦公自動化、生產(chǎn)控制、信計(jì)算機(jī)可以用于辦公自動化、生產(chǎn)控制、信息管理、瀏覽新聞、查閱學(xué)習(xí)資料和百科知息管理、瀏覽新聞、查閱學(xué)習(xí)資料和百科知識、創(chuàng)作動畫視頻、開發(fā)軟件、下載資料、識、創(chuàng)作動畫視頻、開發(fā)軟件、下載資料、美化相片、聽歌、聽收音機(jī)、看電影電視、美化相片、聽歌、聽收音機(jī)、看

4、電影電視、購物、看報(bào)紙、和朋友聊天、發(fā)電子郵件、購物、看報(bào)紙、和朋友聊天、發(fā)電子郵件、發(fā)手機(jī)短消息、游戲娛樂等等，集電視機(jī)、發(fā)手機(jī)短消息、游戲娛樂等等，集電視機(jī)、收音機(jī)、影碟機(jī)、電話機(jī)、錄音機(jī)等多種電收音機(jī)、影碟機(jī)、電話機(jī)、錄音機(jī)等多種電器于一體，可謂神通廣大，老少皆宜。器于一體，可謂神通廣大，老少皆宜。12計(jì)算機(jī)究竟是什么？計(jì)算機(jī)究竟是什么？n計(jì)算機(jī)實(shí)際上只是一種電子設(shè)備，是一種能夠計(jì)算機(jī)實(shí)際上只是一種電子設(shè)備，是一種能夠高速地、自動地進(jìn)行高速地、自動地進(jìn)行信息處理信息處理的電子設(shè)備。的電子設(shè)備。n從本質(zhì)上講，計(jì)算機(jī)是從本質(zhì)上講，計(jì)算機(jī)是一種工具，但它一種工具，但它u不是交通運(yùn)輸工具不是交通

5、運(yùn)輸工具u不是機(jī)械加工工具不是機(jī)械加工工具u不是不是普通的工普通的工具具u計(jì)算機(jī)是一種計(jì)算機(jī)是一種現(xiàn)代化的現(xiàn)代化的信息信息處理工具處理工具13n計(jì)算機(jī)所表現(xiàn)出來的神通廣大的功能全是其計(jì)算機(jī)所表現(xiàn)出來的神通廣大的功能全是其信息處理的結(jié)果。信息處理的結(jié)果。n什么是信息處理？什么是信息處理？n信息處理就是對信息進(jìn)行收集、存儲、傳信息處理就是對信息進(jìn)行收集、存儲、傳遞、加工處理、發(fā)布、使用等過程的統(tǒng)稱。遞、加工處理、發(fā)布、使用等過程的統(tǒng)稱。n人們對信息進(jìn)行處理時(shí)首先要通過感覺器人們對信息進(jìn)行處理時(shí)首先要通過感覺器官獲得信息，然后通過大腦和神經(jīng)系統(tǒng)對官獲得信息，然后通過大腦和神經(jīng)系統(tǒng)對信息進(jìn)行傳遞、加工

6、和存儲，最后通過言、信息進(jìn)行傳遞、加工和存儲，最后通過言、行或其他形式發(fā)布信息。行或其他形式發(fā)布信息。計(jì)算機(jī)究竟是什么？計(jì)算機(jī)究竟是什么？14計(jì)算機(jī)處理信息的過程與人類基本一致。計(jì)算機(jī)處理信息的過程與人類基本一致。計(jì)算機(jī)信息處理的簡化模型計(jì)算機(jī)信息處理的簡化模型16人們通過輸入設(shè)備把需要處理的信息輸入計(jì)算人們通過輸入設(shè)備把需要處理的信息輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過中央處理器把信息加工后，再機(jī)，計(jì)算機(jī)通過中央處理器把信息加工后，再通過輸出設(shè)備把處理后的結(jié)果告訴給人們。通過輸出設(shè)備把處理后的結(jié)果告訴給人們。 171819本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容1.1 1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概述計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.2 1.2

7、計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類1.3 1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.4 1.4 信息技術(shù)的基本概念信息技術(shù)的基本概念1.5 1.5 信息在計(jì)算機(jī)中的表示信息在計(jì)算機(jī)中的表示1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展概述1.1.1 1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展221.1.1 1.1.1 計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展&計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)是20世紀(jì)人類歷史上最偉大的發(fā)明世紀(jì)人類歷史上最偉大的發(fā)明之一。之一。&在短暫的半個(gè)多世紀(jì)里，計(jì)算機(jī)技術(shù)取得在短暫的半個(gè)多世紀(jì)里，計(jì)算機(jī)技術(shù)取得了迅猛的發(fā)展。了迅猛的發(fā)展。&如今，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到各行如今，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，成為當(dāng)今社會不

8、可缺少的信息處理各業(yè)，成為當(dāng)今社會不可缺少的信息處理工具。工具。23一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生1. 1. 最早的計(jì)算工具最早的計(jì)算工具: :人的雙手人的雙手24一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生2. 2. 勞動實(shí)踐中發(fā)明的計(jì)算工具勞動實(shí)踐中發(fā)明的計(jì)算工具原始社會：結(jié)繩、壘石原始社會：結(jié)繩、壘石春秋戰(zhàn)國：算籌春秋戰(zhàn)國：算籌唐末代：算盤唐末代：算盤25一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生3. 3. 十七世紀(jì)以來出現(xiàn)的計(jì)算工具十七世紀(jì)以來出現(xiàn)的計(jì)算工具16221622年英國數(shù)學(xué)家奧特瑞德：計(jì)算尺年英國數(shù)學(xué)家奧特瑞德：計(jì)算尺16421642年法國物理學(xué)家帕斯卡：齒輪

9、式加減法年法國物理學(xué)家帕斯卡：齒輪式加減法器器16731673年德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲：能進(jìn)行四則運(yùn)年德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲：能進(jìn)行四則運(yùn)算的機(jī)械計(jì)算機(jī)算的機(jī)械計(jì)算機(jī)1642年，為了協(xié)助擔(dān)任稅務(wù)局年，為了協(xié)助擔(dān)任稅務(wù)局長的父親，年僅長的父親，年僅19歲的歲的法法國數(shù)國數(shù)學(xué)家學(xué)家帕斯卡帕斯卡成功地制造了第一成功地制造了第一臺臺鐘表齒輪式鐘表齒輪式機(jī)械計(jì)算機(jī)，但僅能機(jī)械計(jì)算機(jī)，但僅能做做加減法加減法運(yùn)算。運(yùn)算。26一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生4 4. . 近代的計(jì)算機(jī)發(fā)展近代的計(jì)算機(jī)發(fā)展18221822年英國數(shù)學(xué)家查爾斯年英國數(shù)學(xué)家查爾斯. .巴貝奇：差分機(jī)巴貝奇：差分機(jī)18341834年

10、英國數(shù)學(xué)家查爾斯年英國數(shù)學(xué)家查爾斯. .巴貝奇：分析機(jī)巴貝奇：分析機(jī)19441944年美國科學(xué)家霍德華年美國科學(xué)家霍德華. .艾肯：提出用機(jī)電艾肯：提出用機(jī)電方法來實(shí)現(xiàn)巴貝分析機(jī)，制造出方法來實(shí)現(xiàn)巴貝分析機(jī)，制造出Mark I Mark I 計(jì)計(jì)算機(jī)算機(jī)已使計(jì)算機(jī)具有輸入、處理、存儲、已使計(jì)算機(jī)具有輸入、處理、存儲、輸出及控制輸出及控制5個(gè)基本裝置的構(gòu)想，建個(gè)基本裝置的構(gòu)想，建構(gòu)了今天電子計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成的構(gòu)了今天電子計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成的基本框架。但由于當(dāng)時(shí)工業(yè)水平所限，基本框架。但由于當(dāng)時(shí)工業(yè)水平所限，巴貝奇的設(shè)計(jì)根本無法實(shí)現(xiàn)。巴貝奇的設(shè)計(jì)根本無法實(shí)現(xiàn)。27計(jì)算機(jī)發(fā)展中的杰出人物代表：計(jì)算

11、機(jī)發(fā)展中的杰出人物代表：（1 1）英國的阿蘭）英國的阿蘭麥席森麥席森圖靈圖靈主要貢獻(xiàn)主要貢獻(xiàn)：一是建立了一是建立了圖靈機(jī)圖靈機(jī)(TM)(TM)的理論模型，對數(shù)字計(jì)算機(jī)的一的理論模型，對數(shù)字計(jì)算機(jī)的一般結(jié)構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)性和局限性產(chǎn)生了意義深遠(yuǎn)的影響；般結(jié)構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)性和局限性產(chǎn)生了意義深遠(yuǎn)的影響；二是提出了定義機(jī)器智能的二是提出了定義機(jī)器智能的圖靈測試圖靈測試，奠定了，奠定了“人工智人工智能能”的理論基礎(chǔ)。的理論基礎(chǔ)。28計(jì)算機(jī)發(fā)展中的杰出人物代表：計(jì)算機(jī)發(fā)展中的杰出人物代表：（2 2）美籍匈牙利人馮）美籍匈牙利人馮. .諾依曼諾依曼主要貢獻(xiàn)主要貢獻(xiàn)：在純粹數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、量子物理學(xué)、邏輯：在純粹數(shù)學(xué)

12、、應(yīng)用數(shù)學(xué)、量子物理學(xué)、邏輯學(xué)、氣象學(xué)、軍事學(xué)、計(jì)算機(jī)理論及應(yīng)用、對策論和經(jīng)學(xué)、氣象學(xué)、軍事學(xué)、計(jì)算機(jī)理論及應(yīng)用、對策論和經(jīng)濟(jì)學(xué)諸領(lǐng)域都有重要建樹和貢獻(xiàn)。濟(jì)學(xué)諸領(lǐng)域都有重要建樹和貢獻(xiàn)。確定確定計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，采用，采用存儲程序以及二進(jìn)制編碼存儲程序以及二進(jìn)制編碼等。等。29第一臺計(jì)算機(jī)誕生的第一臺計(jì)算機(jī)誕生的“故事故事” 二戰(zhàn)爆發(fā)后，美國陸軍軍械部為研制和開發(fā)新型大二戰(zhàn)爆發(fā)后，美國陸軍軍械部為研制和開發(fā)新型大炮，設(shè)立了炮，設(shè)立了“彈道彈道研究實(shí)驗(yàn)室研究實(shí)驗(yàn)室”，但極為繁重的計(jì)，但極為繁重的計(jì)算任務(wù)令研究人員大傷腦筋。盡管實(shí)驗(yàn)室雇用了算任務(wù)令研究人員大傷腦筋。盡管實(shí)驗(yàn)室雇用了20020

13、0多名計(jì)算快手，還是捉襟見肘。他們迫切需要多名計(jì)算快手，還是捉襟見肘。他們迫切需要一種新的計(jì)算機(jī)器，以提高工作效率。一種新的計(jì)算機(jī)器，以提高工作效率。賓夕法尼亞賓夕法尼亞大學(xué)大學(xué)莫爾莫爾學(xué)院的學(xué)院的莫克利莫克利博士博士提出了試制第一臺電子提出了試制第一臺電子計(jì)算機(jī)的設(shè)想。他的設(shè)想吸引了陸軍軍械部，他們計(jì)算機(jī)的設(shè)想。他的設(shè)想吸引了陸軍軍械部，他們立即要求莫爾學(xué)院擬定一份研制計(jì)劃。立即要求莫爾學(xué)院擬定一份研制計(jì)劃。 30第一臺計(jì)算機(jī)誕生的第一臺計(jì)算機(jī)誕生的“故事故事” 按照科學(xué)家們的估計(jì)，制造一臺電子計(jì)算機(jī)所需的按照科學(xué)家們的估計(jì)，制造一臺電子計(jì)算機(jī)所需的經(jīng)費(fèi)為經(jīng)費(fèi)為1515萬美元萬美元，數(shù)額巨大

14、，美國著名數(shù)學(xué)家，數(shù)額巨大，美國著名數(shù)學(xué)家維伯維伯倫倫博士博士堅(jiān)定地站到了支持者的行列里，他最終說服堅(jiān)定地站到了支持者的行列里，他最終說服了美國軍方。經(jīng)過兩年多的緊張研制，第一臺電子了美國軍方。經(jīng)過兩年多的緊張研制，第一臺電子計(jì)算機(jī)終于在計(jì)算機(jī)終于在19461946年年2 2月月1414日日問世。而它的開發(fā)經(jīng)問世。而它的開發(fā)經(jīng)費(fèi)幾經(jīng)追加，最后達(dá)到費(fèi)幾經(jīng)追加，最后達(dá)到4848萬美元萬美元。31一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生一、第一臺計(jì)算機(jī)的誕生 5. 1946年在年在美國賓夕法尼亞大學(xué)美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一誕生了世界上第一臺計(jì)算機(jī)臺計(jì)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)字積分機(jī)與計(jì)算機(jī)，又電子數(shù)字積分機(jī)與

15、計(jì)算機(jī)，又稱作埃尼爾克）。稱作埃尼爾克）。u 用途：軍事計(jì)算用途：軍事計(jì)算u速度：速度：5000次次/秒秒u體積：體積：170平方米，平方米，30噸，噸，140千瓦千瓦u價(jià)價(jià) 格：格： 40萬美元萬美元32優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：“埃尼阿克埃尼阿克”的計(jì)算速度是手工計(jì)算的的計(jì)算速度是手工計(jì)算的2020萬萬倍倍、繼電器計(jì)算機(jī)的、繼電器計(jì)算機(jī)的10001000倍倍。美國軍方也從中嘗。美國軍方也從中嘗到了甜頭，因?yàn)樗?jì)算炮彈彈道只需要到了甜頭，因?yàn)樗?jì)算炮彈彈道只需要3 3秒鐘秒鐘，而，而在此之前，則需要在此之前，則需要200200人人手工計(jì)算手工計(jì)算兩個(gè)月兩個(gè)月。除了常。除了常規(guī)的彈道計(jì)算外，它后來還涉及諸多的

16、科研領(lǐng)域，規(guī)的彈道計(jì)算外，它后來還涉及諸多的科研領(lǐng)域，曾在曾在第一顆原子彈第一顆原子彈的研制過程中發(fā)揮了重要作用。的研制過程中發(fā)揮了重要作用。 33缺點(diǎn)缺點(diǎn)： (1) ENIAC (1) ENIAC的耗電量超過的耗電量超過174174千瓦小時(shí)，在使用時(shí)全鎮(zhèn)的千瓦小時(shí)，在使用時(shí)全鎮(zhèn)的電燈都會變暗；而且它的電燈都會變暗；而且它的電子管電子管平均每隔平均每隔1515分鐘分鐘就要燒就要燒壞一只，科學(xué)家們不得不滿頭大汗地不停更換。壞一只，科學(xué)家們不得不滿頭大汗地不停更換。 (2) (2) 不能存儲程序、使用十進(jìn)制，且在機(jī)外用線路連接不能存儲程序、使用十進(jìn)制，且在機(jī)外用線路連接的方法來編排程序等嚴(yán)重缺陷。

17、的方法來編排程序等嚴(yán)重缺陷。19551955年年1010月月2 2日日，“埃尼阿克埃尼阿克”宣告宣告“退役退役” ，之后被陳，之后被陳列在華盛頓的一家博物館里。列在華盛頓的一家博物館里。352 2、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段n根據(jù)計(jì)算機(jī)所使用的根據(jù)計(jì)算機(jī)所使用的電子器件電子器件的不同，人們將的不同，人們將計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程劃分為計(jì)算機(jī)的發(fā)展過程劃分為四個(gè)四個(gè)階段。階段。362 2、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段（續(xù)）、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段（續(xù)）(1)(1)第一代（約第一代（約1946-19571946-1957）電子管計(jì)算機(jī)）電子管計(jì)算機(jī) 速度：幾十幾萬次速度：幾十幾萬次/ /秒秒 內(nèi)存：

18、磁鼓，千字內(nèi)存：磁鼓，千字 外設(shè)：磁帶外設(shè)：磁帶 機(jī)器語言或匯編語言編程機(jī)器語言或匯編語言編程 主要用于科學(xué)計(jì)算主要用于科學(xué)計(jì)算 第一代電子計(jì)算機(jī)中第一代電子計(jì)算機(jī)中使用的磁鼓存儲器使用的磁鼓存儲器電子管電子管37特點(diǎn)：特點(diǎn)：l采用電子管作為基本電子元器件；采用電子管作為基本電子元器件；l體積大，耗電量大，壽命短，可靠性低，成本高；體積大，耗電量大，壽命短，可靠性低，成本高；l存儲器采用水銀延遲線；存儲器采用水銀延遲線；l沒有沒有系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件，用，用機(jī)器語言機(jī)器語言和匯編語言編程；和匯編語言編程；l在少數(shù)尖端領(lǐng)域中運(yùn)用，科學(xué)，軍事和財(cái)務(wù)等。在少數(shù)尖端領(lǐng)域中運(yùn)用，科學(xué)，軍事和財(cái)務(wù)等。 38(

19、2)(2)第二代（約第二代（約1957-19641957-1964） 晶體管計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)l速度：幾十萬次速度：幾十萬次/秒秒l內(nèi)存：磁芯，十萬字內(nèi)存：磁芯，十萬字l外設(shè)：磁盤外設(shè)：磁盤l使用使用FORTRAN等高級語言編程等高級語言編程l開始用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域開始用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域 晶體管晶體管2 2、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段（續(xù)）、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段（續(xù)）39特點(diǎn)：特點(diǎn)：l其其軟件軟件開始使用開始使用面向過程面向過程的的程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言，如如fortran、algol等。等。l能實(shí)現(xiàn)能實(shí)現(xiàn)電子管電子管的功能，具有尺寸小、重量輕、的功能，具有尺寸小、重量輕、壽命長、效率高、發(fā)熱少、壽命

20、長、效率高、發(fā)熱少、功耗功耗低等優(yōu)點(diǎn)。低等優(yōu)點(diǎn)。40(3)(3)第三代（約第三代（約1965-19731965-1973）中小規(guī)模集成電路）中小規(guī)模集成電路(SSI,MSI)(SSI,MSI)計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)l速度：幾十萬次幾百萬次速度：幾十萬次幾百萬次/ /秒秒l內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲器內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲器l高級語言高級語言, ,開始使用操作系統(tǒng)開始使用操作系統(tǒng)l廣泛用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛用于科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制領(lǐng)域2 2、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段（續(xù)）、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段（續(xù)）41特點(diǎn)：特點(diǎn)：l 以以存儲器存儲器為中心；為中心；l 機(jī)種多樣化、系列化機(jī)種多樣化、系列化;l 外部

21、設(shè)備不斷增加、功能不斷擴(kuò)大外部設(shè)備不斷增加、功能不斷擴(kuò)大;l 軟件的功能進(jìn)一步完善，除了用于數(shù)值計(jì)算機(jī)和軟件的功能進(jìn)一步完善，除了用于數(shù)值計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)處理外，已經(jīng)可以處理圖像、文字等資料。數(shù)據(jù)處理外，已經(jīng)可以處理圖像、文字等資料。42(4)(4)第四代（第四代（19741974年起）大規(guī)模年起）大規(guī)模(LSI)(LSI)和超和超大規(guī)模（大規(guī)模（VLSIVLSI）計(jì)算機(jī)）計(jì)算機(jī)l速度：幾百萬次億次速度：幾百萬次億次/ /秒秒l內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲器內(nèi)存：半導(dǎo)體存儲器l出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)l廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)2 2、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段（續(xù)）、計(jì)算機(jī)發(fā)展的四個(gè)階段（續(xù)）4

22、3 特點(diǎn)：特點(diǎn)：l 大規(guī)模集成電路可以在一個(gè)芯片上容納幾百個(gè)元件；大規(guī)模集成電路可以在一個(gè)芯片上容納幾百個(gè)元件；l 超大規(guī)模超大規(guī)模集成電路集成電路 (VLSI) 在芯片上容納了幾十萬在芯片上容納了幾十萬個(gè)元件；個(gè)元件；l 甚大規(guī)模集成電路甚大規(guī)模集成電路(ULSI) 上將數(shù)量擴(kuò)充到百萬級；上將數(shù)量擴(kuò)充到百萬級；l 計(jì)算機(jī)的體積和價(jià)格不斷下降，而功能和可靠性不計(jì)算機(jī)的體積和價(jià)格不斷下降，而功能和可靠性不斷增強(qiáng)。斷增強(qiáng)。第第1 14 4代計(jì)算機(jī)的對比代計(jì)算機(jī)的對比 代代 別別年年 代代使用的元器件使用的元器件使用的軟件類型使用的軟件類型主要應(yīng)用領(lǐng)域主要應(yīng)用領(lǐng)域第第1代代20世紀(jì)世紀(jì)40年代年代中

23、期中期50年代年代末期末期CPU：電子管：電子管內(nèi)存：內(nèi)存：磁鼓磁鼓使用機(jī)器語言和使用機(jī)器語言和匯編語言編寫程匯編語言編寫程序序科學(xué)和工程計(jì)科學(xué)和工程計(jì)算算第第2代代20世紀(jì)世紀(jì)50年代年代中、后期中、后期60年代中期年代中期CPU：晶體管：晶體管內(nèi)存：內(nèi)存：磁芯磁芯使用使用FORTRAN等等高級程序設(shè)計(jì)語高級程序設(shè)計(jì)語言言開始廣泛應(yīng)用開始廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域域第第3代代20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代中期中期70年代年代初期初期CPU：SSI，MSI內(nèi)存：內(nèi)存：SSI，MSI的半導(dǎo)體存儲器的半導(dǎo)體存儲器操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等開庫管理系統(tǒng)等開始使用始使用在科學(xué)計(jì)算、在科

24、學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、工數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域業(yè)控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用得到廣泛應(yīng)用第第4代代20世紀(jì)世紀(jì)70年代年代中期以來中期以來CPU：LSI、VLSI內(nèi)存：內(nèi)存：LSI、VLSI的半導(dǎo)體存的半導(dǎo)體存儲器儲器軟件開發(fā)工具和軟件開發(fā)工具和平臺、分布式計(jì)平臺、分布式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)軟件等算、網(wǎng)絡(luò)軟件等開始廣泛使用開始廣泛使用深入到各行各深入到各行各業(yè)，家庭和個(gè)業(yè)，家庭和個(gè)人開始使用計(jì)人開始使用計(jì)算機(jī)算機(jī)1.1.2 微電子技術(shù)1. 什么是微電子技術(shù)什么是微電子技術(shù)2. 納米世界納米世界3. 微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)的關(guān)系微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)的關(guān)系4. 集成電路的發(fā)展規(guī)律集成電路的發(fā)展規(guī)律5. 集成電路的分類集成

25、電路的分類461 1、什么是微電子技術(shù)、什么是微電子技術(shù)r微電子技術(shù)是微電子技術(shù)是指將尺寸在微米數(shù)量級，甚指將尺寸在微米數(shù)量級，甚至是納米數(shù)量級的晶體管等基礎(chǔ)元件集成至是納米數(shù)量級的晶體管等基礎(chǔ)元件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上的電路集成技術(shù)。在一塊半導(dǎo)體芯片上的電路集成技術(shù)。r微電子技術(shù)微電子技術(shù)是計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備的硬件核是計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備的硬件核心，是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。心，是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。r微電子技術(shù)的核心技術(shù)是微電子技術(shù)的核心技術(shù)是集成電路技術(shù)集成電路技術(shù)。471 1、什么是微電子技術(shù)、什么是微電子技術(shù)r集成電路的分類按功能分為按功能分為數(shù)字?jǐn)?shù)字集成電路和集成電路和模擬模擬集成電

26、路集成電路按用途分為按用途分為通用通用集成電路和集成電路和專用專用集成電路集成電路r集成電路的特點(diǎn) 體積小、重量輕、功耗小、成本低、速度體積小、重量輕、功耗小、成本低、速度快、可靠性高快、可靠性高等等。482 2、納米世界、納米世界n1納米納米=10-9米米=10億分之一米億分之一米=1nmn將一納米的物體放到乒乓球上，就像一個(gè)乒乓將一納米的物體放到乒乓球上，就像一個(gè)乒乓球放在地球上一般。球放在地球上一般。 n1納米相當(dāng)于頭發(fā)絲的十萬分之一納米相當(dāng)于頭發(fā)絲的十萬分之一n所謂所謂“納米科技納米科技”，就是在，就是在0.1100納米的尺納米的尺度上，研究和利用原子、分子的結(jié)構(gòu)、特征及度上，研究和利

27、用原子、分子的結(jié)構(gòu)、特征及相互作用的高新科學(xué)技術(shù)相互作用的高新科學(xué)技術(shù)49u 一根頭發(fā)寬度可以擺放一根頭發(fā)寬度可以擺放2000多個(gè)多個(gè)45納米晶納米晶體管體管u 45nm(1m=1000nm，1nm為為10億分之一億分之一米米)不是指的芯片上每個(gè)晶體管的大小，而不是指的芯片上每個(gè)晶體管的大小，而是指芯片上晶體管和晶體管之間導(dǎo)線連線的是指芯片上晶體管和晶體管之間導(dǎo)線連線的寬度，簡稱寬度，簡稱線寬線寬。半導(dǎo)體業(yè)界習(xí)慣上用。半導(dǎo)體業(yè)界習(xí)慣上用線寬線寬這個(gè)工藝尺寸來代表硅芯片生產(chǎn)工藝的水平。這個(gè)工藝尺寸來代表硅芯片生產(chǎn)工藝的水平。u 一個(gè)一個(gè)45納米晶體管可在納米晶體管可在1秒鐘內(nèi)切換秒鐘內(nèi)切換34億

28、億次2 2、納米世界、納米世界503 3、微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)的關(guān)系、微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)的關(guān)系r微電子技術(shù)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。r微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分都離不開微電子技術(shù)。r集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展加快了計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代的速度。一代一代經(jīng)典的一代一代經(jīng)典的CPU514 4、集成電路的發(fā)展規(guī)律、集成電路的發(fā)展規(guī)律r集成電路的工作速度主要取決于晶體管的尺寸。r晶體管的尺寸越小，其工作的速度就越快，相同面積的晶片可容納的晶體管數(shù)目就越多。r所以從集成電路問世以來，人們就一直在縮小晶體管、電阻、電容、連接線的尺寸上下功夫。 524 4、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）196519

29、65年美國年美國IntelIntel公司的創(chuàng)始人公司的創(chuàng)始人之一戈登之一戈登摩爾（摩爾（Gordon Gordon E.MooreE.Moore）根據(jù)）根據(jù)19581958年以來集成年以來集成電路的發(fā)展情況，預(yù)測電路的發(fā)展情況，預(yù)測每每1818個(gè)月個(gè)月同樣硅片面積上的晶體管數(shù)目將同樣硅片面積上的晶體管數(shù)目將翻一番翻一番，性能也將提升一倍。，性能也將提升一倍。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度，這就是著名的速度，這就是著名的摩爾定律摩爾定律。534 4、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）“摩爾定律摩爾定律”帶動了芯片產(chǎn)業(yè)白熱化的競帶動了芯片產(chǎn)業(yè)白熱化的競

30、爭。在紀(jì)念這一定律發(fā)表周年之時(shí)，爭。在紀(jì)念這一定律發(fā)表周年之時(shí)，作為英特爾公司名譽(yù)主席的摩爾說：作為英特爾公司名譽(yù)主席的摩爾說：“如如果你期望在半導(dǎo)體行業(yè)處于領(lǐng)先地位，你果你期望在半導(dǎo)體行業(yè)處于領(lǐng)先地位，你無法承擔(dān)落后于摩爾定律的后果。無法承擔(dān)落后于摩爾定律的后果?！庇⑻貭枴⒛ν辛_拉英特爾、摩托羅拉 、AMDAMD公司等圍繞公司等圍繞“摩摩爾定律爾定律”的競爭像大浪淘沙一樣激烈。的競爭像大浪淘沙一樣激烈。 544 4、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）目前，最先進(jìn)的集成電路技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)⒛壳?，最先進(jìn)的集成電路技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)?3億個(gè)晶體億個(gè)晶體管集中在指甲蓋大小的區(qū)間里管集中在指

31、甲蓋大小的區(qū)間里 。554 4、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）l 在在2012年年IDF上，上，Intel高管高管Mark Bohr對他們的對他們的14nm工藝進(jìn)程進(jìn)行了介紹，工藝進(jìn)程進(jìn)行了介紹，2014年年9月正式發(fā)布酷月正式發(fā)布酷睿睿M處理器。處理器。l英特爾將于英特爾將于2015年年1月的月的CES展上正式發(fā)布展上正式發(fā)布Broadwell-U系列系列14nm處理器，這將是第五代英特處理器，這將是第五代英特爾酷睿處理器。從爾酷睿處理器。從2015年開始，年開始，Intel將會陸續(xù)升級將會陸續(xù)升級10nm，之后則是之后則是7nm甚至是甚至是5nm。l移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，摩爾

32、定律面臨速度太慢的尷尬。移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，摩爾定律面臨速度太慢的尷尬。Intel CEO表示，表示，PC時(shí)代，摩爾定律的周期是時(shí)代，摩爾定律的周期是18個(gè)月個(gè)月，移動互聯(lián)網(wǎng)是移動互聯(lián)網(wǎng)是12個(gè)月，甚至更短，摩爾定律需要改變個(gè)月，甚至更短，摩爾定律需要改變節(jié)奏。節(jié)奏。56英特爾：英特爾：22納米技術(shù)晶體管比納米技術(shù)晶體管比DNA染色體還小染色體還小574 4、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）n問題：問題：？摩爾定律問世摩爾定律問世4949年了。在這半個(gè)多世紀(jì)里，年了。在這半個(gè)多世紀(jì)里，計(jì)算機(jī)從神秘不可接近的龐然大物變成多數(shù)計(jì)算機(jī)從神秘不可接近的龐然大物變成多數(shù)人都不可或缺的工具。

33、人們不禁要問：這種人都不可或缺的工具。人們不禁要問：這種令人難以置信的令人難以置信的發(fā)展速度會無止境地持續(xù)發(fā)展速度會無止境地持續(xù)下下去嗎？去嗎？！芯片上元件的幾何尺寸不可能無限制地縮小芯片上元件的幾何尺寸不可能無限制地縮小下去，下去， 因?yàn)楫?dāng)電流微弱到僅有幾十個(gè)甚至因?yàn)楫?dāng)電流微弱到僅有幾十個(gè)甚至幾個(gè)電子流動，晶體管將逼近其物理極限而幾個(gè)電子流動，晶體管將逼近其物理極限而無法正常工作。無法正常工作。584 4、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）、集成電路的發(fā)展規(guī)律（續(xù)）n出路：出路：J在納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出一些在納米尺寸下，納米結(jié)構(gòu)會表現(xiàn)出一些新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)，人們正在利用這新的量子現(xiàn)象和效應(yīng)，

34、人們正在利用這些量子效應(yīng)研制具有全新功能的量子器些量子效應(yīng)研制具有全新功能的量子器件，使能開發(fā)出新的件，使能開發(fā)出新的納米芯片納米芯片和和量子計(jì)量子計(jì)算機(jī)。算機(jī)。J同時(shí)，正在研究將光作為信息的載體，同時(shí)，正在研究將光作為信息的載體，發(fā)展光子學(xué)，研制發(fā)展光子學(xué)，研制集成光路集成光路，或把電子，或把電子與光子并用，實(shí)現(xiàn)與光子并用，實(shí)現(xiàn)光電子集成。光電子集成。59世界上第一個(gè)世界上第一個(gè)3D晶體管晶體管“Tri-Gate”由英特爾于由英特爾于2011年年5月月6日宣布研制成日宣布研制成功。功。3D Tri-Gate使用一個(gè)使用一個(gè)三維硅鰭片取代傳統(tǒng)晶體管三維硅鰭片取代傳統(tǒng)晶體管上的平面柵極，硅鰭片三

35、個(gè)上的平面柵極，硅鰭片三個(gè)面都安排了一個(gè)柵極用于輔面都安排了一個(gè)柵極用于輔助電流控制。助電流控制。3D晶體管讓摩爾延續(xù)晶體管讓摩爾延續(xù)60p在在Tri-Gate中，由于三維硅鰭片都是垂直的，晶中，由于三維硅鰭片都是垂直的，晶體管可以更緊密排列，能夠很大程度上提高晶體體管可以更緊密排列，能夠很大程度上提高晶體管密度。管密度。pTri-Gate將晶體管排列由平面轉(zhuǎn)向立體，使單位將晶體管排列由平面轉(zhuǎn)向立體，使單位面積中可以容納更多的晶體管。用一個(gè)形象的比面積中可以容納更多的晶體管。用一個(gè)形象的比喻，二維晶體管如同平房，喻，二維晶體管如同平房，3D晶體管晶體管則是摩天大則是摩天大樓。在同樣的占地面積下

36、，樓房則要比平房能夠樓。在同樣的占地面積下，樓房則要比平房能夠承載更多的房屋。承載更多的房屋。p在摩爾定律逐漸達(dá)到極限的現(xiàn)在，在摩爾定律逐漸達(dá)到極限的現(xiàn)在，3D晶體管是晶體管是使其延續(xù)的最佳方法。使其延續(xù)的最佳方法。3D晶體管讓摩爾延續(xù)晶體管讓摩爾延續(xù)6122nm和和3-D晶體管記錄下一代核心革命晶體管記錄下一代核心革命3-D晶體管將影響整個(gè)行業(yè)晶體管將影響整個(gè)行業(yè)625 5、集成電路的分類、集成電路的分類n按集成電路的規(guī)模，可以將集成電路分為六大類：類 別芯片所含器件個(gè)數(shù)小規(guī)模集成電路（SSI） 100中規(guī)模集成電路（MSI） 1001000大規(guī)模集成電路（LSI） 100010 萬超大規(guī)模

37、集成電路（VLSI） 10萬1000萬特大規(guī)模集成電路（ULSI） 1000萬10億巨大規(guī)模集成電路（GLSI） 超過10億1.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)641.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)工作自動化：工作自動化：計(jì)算機(jī)由程序控制其運(yùn)行過程，只要計(jì)算機(jī)由程序控制其運(yùn)行過程，只要根據(jù)需要，預(yù)先將程序編好并存儲到計(jì)算機(jī)中，則根據(jù)需要，預(yù)先將程序編好并存儲到計(jì)算機(jī)中，則運(yùn)行程序時(shí)計(jì)算機(jī)就能自動完成預(yù)定的處理任務(wù)。運(yùn)行程序時(shí)計(jì)算機(jī)就能自動完成預(yù)定的處理任務(wù)。處理速度快：處理速度快：目前世界上最快的計(jì)算機(jī)每秒可運(yùn)算目前世界上最快的計(jì)算機(jī)每秒可運(yùn)算萬億次。萬億次。計(jì)算精度

38、高：計(jì)算精度高：可根據(jù)需要獲得千分之一到幾百萬分可根據(jù)需要獲得千分之一到幾百萬分之一甚至更高的精度。之一甚至更高的精度。651.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)（續(xù)）計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)（續(xù)）記憶能力強(qiáng)：記憶能力強(qiáng)：計(jì)算機(jī)的存儲器類似于人的大腦，能計(jì)算機(jī)的存儲器類似于人的大腦，能記憶大量的數(shù)據(jù)和程序，可隨時(shí)提供信息查詢和處記憶大量的數(shù)據(jù)和程序，可隨時(shí)提供信息查詢和處理等服務(wù)。理等服務(wù)。邏輯判斷能力可靠：邏輯判斷能力可靠：具有可靠的邏輯判斷能力是計(jì)具有可靠的邏輯判斷能力是計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)信息處理自動化的重要原因。算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)信息處理自動化的重要原因。66通用性強(qiáng)：通用性強(qiáng)：同一臺計(jì)算機(jī)只要安裝不同的軟件或

39、同一臺計(jì)算機(jī)只要安裝不同的軟件或連接到不同的設(shè)備上，就可以完成不同的任務(wù)。因連接到不同的設(shè)備上，就可以完成不同的任務(wù)。因此，計(jì)算機(jī)可以被用在各個(gè)行業(yè)。此，計(jì)算機(jī)可以被用在各個(gè)行業(yè)。支持人機(jī)交互：支持人機(jī)交互：計(jì)算機(jī)具有多種輸入輸出設(shè)備，計(jì)算機(jī)具有多種輸入輸出設(shè)備，可支持用戶與機(jī)器進(jìn)行交互。如用戶只要輕輕點(diǎn)擊可支持用戶與機(jī)器進(jìn)行交互。如用戶只要輕輕點(diǎn)擊鼠標(biāo)，計(jì)算機(jī)就可以完成某項(xiàng)操作功能。鼠標(biāo)，計(jì)算機(jī)就可以完成某項(xiàng)操作功能。1.1.3 1.1.3 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)（續(xù)）計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)（續(xù)）671.1.4 1.1.4 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢&60年來發(fā)展速度之快大大超出人們的預(yù)料：v性能、體積、

40、價(jià)格、應(yīng)用領(lǐng)域、軟件技術(shù)性能、體積、價(jià)格、應(yīng)用領(lǐng)域、軟件技術(shù)和軟件產(chǎn)品和軟件產(chǎn)品&計(jì)算機(jī)的發(fā)展呈現(xiàn)出以下趨勢：巨型化巨型化微型化微型化網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化智能化智能化681.1.4 1.1.4 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展趨勢，可以把它分為三維考慮。當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展趨勢，可以把它分為三維考慮。n一維是一維是“高高”的方向發(fā)展。的方向發(fā)展。n計(jì)算機(jī)的性能越來越高，速度越來越快，主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的性能越來越高，速度越來越快，主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的主頻越來越高。計(jì)算機(jī)的主頻越來越高。n目前世界上性能最高的通用計(jì)算機(jī)已采用上萬臺計(jì)算目前世界上性能最高的通用計(jì)算機(jī)已采用上萬臺計(jì)算機(jī)并行，美國

41、的機(jī)并行，美國的ASCI計(jì)劃已經(jīng)完成每秒計(jì)劃已經(jīng)完成每秒12.3萬億次并萬億次并行機(jī)。行機(jī)。n美國一項(xiàng)計(jì)劃的目標(biāo)是推出每秒一千萬億次并行計(jì)算美國一項(xiàng)計(jì)劃的目標(biāo)是推出每秒一千萬億次并行計(jì)算機(jī)，其處理機(jī)將采用超導(dǎo)量子器件，每個(gè)處理機(jī)每秒機(jī)，其處理機(jī)將采用超導(dǎo)量子器件，每個(gè)處理機(jī)每秒100億次，共用億次，共用10萬個(gè)處理機(jī)并行。萬個(gè)處理機(jī)并行。691.1.4 1.1.4 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢n另一個(gè)方向就是向另一個(gè)方向就是向“廣廣”度方向發(fā)展度方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)發(fā)展的，計(jì)算機(jī)發(fā)展的趨勢就是無處不在，以至于像趨勢就是無處不在，以至于像“沒有計(jì)算機(jī)一樣沒有計(jì)算機(jī)一樣”。n未來，計(jì)算機(jī)也會像現(xiàn)在

42、的馬達(dá)一樣，存在于家中的各未來，計(jì)算機(jī)也會像現(xiàn)在的馬達(dá)一樣，存在于家中的各種電器中。種電器中。n未來的中小學(xué)生上課用的可能不再是教科書，而只是一未來的中小學(xué)生上課用的可能不再是教科書，而只是一個(gè)筆記本大小的計(jì)算機(jī)，所有的中小學(xué)的課程教材，輔個(gè)筆記本大小的計(jì)算機(jī)，所有的中小學(xué)的課程教材，輔導(dǎo)書，練習(xí)題都在里面。導(dǎo)書，練習(xí)題都在里面。n所以有人預(yù)言未來計(jì)算機(jī)可能像紙張一樣便宜，可以一所以有人預(yù)言未來計(jì)算機(jī)可能像紙張一樣便宜，可以一次性使用，計(jì)算機(jī)將成為不被人注意的最常用的日用品。次性使用，計(jì)算機(jī)將成為不被人注意的最常用的日用品。 701.1.4 1.1.4 計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢n第三個(gè)

43、方向是向第三個(gè)方向是向“深深”度方向發(fā)展度方向發(fā)展，即向信息的智能，即向信息的智能化發(fā)展。化發(fā)展。n目前計(jì)算機(jī)目前計(jì)算機(jī)“思維思維”的方式與人類思維方式有很大區(qū)別，的方式與人類思維方式有很大區(qū)別，人類還很難以自然的方式，如語言、手勢、表情與計(jì)人類還很難以自然的方式，如語言、手勢、表情與計(jì)算機(jī)打交道。算機(jī)打交道。n近幾年來計(jì)算機(jī)識別文字和口語技術(shù)已有較大提高，近幾年來計(jì)算機(jī)識別文字和口語技術(shù)已有較大提高，估計(jì)估計(jì)5-10年內(nèi)手寫和口語輸入將逐步成為主流的輸入年內(nèi)手寫和口語輸入將逐步成為主流的輸入方式。手勢和臉部表情識別也已取得較大進(jìn)展。方式。手勢和臉部表情識別也已取得較大進(jìn)展。71谷歌眼鏡谷歌眼

44、鏡(Google Project Glass)是由谷歌公司于是由谷歌公司于2012年年4月發(fā)布的一款月發(fā)布的一款“拓展現(xiàn)實(shí)拓展現(xiàn)實(shí)”眼眼鏡，它具有和智能手機(jī)一樣的鏡，它具有和智能手機(jī)一樣的功能，可以通過聲音控制拍照，功能，可以通過聲音控制拍照，視頻通話和辨明方向以及上網(wǎng)視頻通話和辨明方向以及上網(wǎng)沖浪、處理文字信息和電子郵沖浪、處理文字信息和電子郵件等。件等。谷歌眼鏡谷歌眼鏡72蘋果智能手表蘋果智能手表2014年年9月發(fā)布，蘋果月發(fā)布，蘋果iWatch采用藍(lán)寶石屏幕，不采用藍(lán)寶石屏幕，不怕刮。支持電話，語音回短信，連接汽車，天氣、怕刮。支持電話，語音回短信，連接汽車，天氣、航班信息，地圖導(dǎo)航，播

45、放音樂，測量心跳、計(jì)步航班信息，地圖導(dǎo)航，播放音樂，測量心跳、計(jì)步等幾十種功能，是一款全方位的健康和運(yùn)動追蹤設(shè)等幾十種功能，是一款全方位的健康和運(yùn)動追蹤設(shè)備。備。731.3 1.3 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用n科學(xué)計(jì)算n信息處理v80%80%以上的計(jì)算機(jī)主要用于信息處理，包括以上的計(jì)算機(jī)主要用于信息處理，包括信息搜集、傳遞、存儲和使用。信息搜集、傳遞、存儲和使用。n計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，包括輔助設(shè)計(jì)CAD，輔助制造CAM，輔助教學(xué)CAIn過程控制n網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)通信n家庭娛樂.1.4 信息技術(shù)的基本概念751.4.1 1.4.1 什么是信息什么是信息n信息是對人們有用的數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)將可能影響人們的行

46、為與決策。n信息有多種信息有多種表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式，語言、文字、聲音、，語言、文字、聲音、圖片、視頻等都是信息的表現(xiàn)形式。圖片、視頻等都是信息的表現(xiàn)形式。n信息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們認(rèn)信息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們認(rèn)識世界、改造世界的一種基本識世界、改造世界的一種基本資源資源。761.4.2 1.4.2 信息技術(shù)信息技術(shù)n信息技術(shù)信息技術(shù)（Information Technology，簡稱簡稱IT）指的是用來擴(kuò)展人們信息器官功）指的是用來擴(kuò)展人們信息器官功能、協(xié)助人們更有效地進(jìn)行信息處理的能、協(xié)助人們更有效地進(jìn)行信息處理的一門技術(shù)。一門技術(shù)。 77信息技術(shù)的類型信息技術(shù)的類型n信息技

47、術(shù)包括：信息技術(shù)包括：n擴(kuò)展擴(kuò)展感覺感覺器官功能的器官功能的感測感測( (獲取獲取) )與識別技術(shù)，與識別技術(shù)，如：雷如：雷達(dá)，衛(wèi)星遙感等達(dá)，衛(wèi)星遙感等n擴(kuò)展擴(kuò)展神經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)功能的系統(tǒng)功能的通信技術(shù)，通信技術(shù)，如：電話、電視、因如：電話、電視、因特網(wǎng)特網(wǎng)n擴(kuò)展擴(kuò)展大腦大腦功能的功能的計(jì)算計(jì)算( (處理處理) ) 與存儲技術(shù)，與存儲技術(shù)，如：計(jì)算如：計(jì)算器、計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、存儲器等器、計(jì)算機(jī)、機(jī)器人、存儲器等n擴(kuò)展擴(kuò)展效應(yīng)效應(yīng)器官功能的器官功能的控制與顯示技術(shù)，控制與顯示技術(shù)，如：顯示器、如：顯示器、打印機(jī)、音箱打印機(jī)、音箱78現(xiàn)代信息技術(shù)的特征現(xiàn)代信息技術(shù)的特征n現(xiàn)代信息技術(shù)的三大特征：現(xiàn)代信

48、息技術(shù)的三大特征：n采用電子技術(shù)采用電子技術(shù)n以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)以軟件為核心以軟件為核心79信息處理系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)n信息處理系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)是指用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、是指用于輔助人們進(jìn)行信息獲取、傳遞、存儲、加工處理、控制及顯示的綜合使傳遞、存儲、加工處理、控制及顯示的綜合使用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)。用各種信息技術(shù)的系統(tǒng)。n信息處理系統(tǒng)舉例：信息處理系統(tǒng)舉例：n銀行證券系統(tǒng)以處理金融信息為目的銀行證券系統(tǒng)以處理金融信息為目的n圖書館以信息收藏和檢索為主要目的圖書館以信息收藏和檢索為主要目的n因特網(wǎng)因特網(wǎng)是是跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng)跨越全球的多功能信息處理系統(tǒng) 8081計(jì)算機(jī)發(fā)展

49、至今，有哪些是不變的？計(jì)算機(jī)發(fā)展至今，有哪些是不變的？ 計(jì)算機(jī)從誕生到現(xiàn)在，無論從體積、功能、計(jì)算機(jī)從誕生到現(xiàn)在，無論從體積、功能、性能、價(jià)格、應(yīng)用領(lǐng)域等各個(gè)方面都發(fā)生了性能、價(jià)格、應(yīng)用領(lǐng)域等各個(gè)方面都發(fā)生了巨大的變化，但是計(jì)算機(jī)內(nèi)部巨大的變化，但是計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)的表示方數(shù)據(jù)的表示方法、計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)的工作原理法、計(jì)算機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)的工作原理都沒有發(fā)生變化。都沒有發(fā)生變化。82u數(shù)據(jù)，不管是數(shù)字、文字、符號、圖像、聲音、數(shù)據(jù)，不管是數(shù)字、文字、符號、圖像、聲音、視頻等，在計(jì)算機(jī)中都是用視頻等，在計(jì)算機(jī)中都是用二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼來表示。來表示。u計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)仍然是計(jì)算機(jī)的基

50、本結(jié)構(gòu)仍然是馮馮. .諾依曼結(jié)構(gòu)諾依曼結(jié)構(gòu)，即，即計(jì)算機(jī)由中央處理器、內(nèi)存、外存、輸入設(shè)備、計(jì)算機(jī)由中央處理器、內(nèi)存、外存、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備組成。輸出設(shè)備組成。u計(jì)算機(jī)的工作原理仍然是馮計(jì)算機(jī)的工作原理仍然是馮. .諾依曼提出的諾依曼提出的存存儲程序控制原理儲程序控制原理。計(jì)算機(jī)發(fā)展至今，有哪些是不變的？（續(xù)）計(jì)算機(jī)發(fā)展至今，有哪些是不變的？（續(xù)）1.5.1 數(shù)制及轉(zhuǎn)換1、什么是二進(jìn)制數(shù)？在討論二進(jìn)制數(shù)之前在討論二進(jìn)制數(shù)之前先考察一下十進(jìn)制計(jì)先考察一下十進(jìn)制計(jì)數(shù)系統(tǒng)。數(shù)系統(tǒng)。85（1 1）十進(jìn)制數(shù)）十進(jìn)制數(shù)n每一位可使用十個(gè)不同數(shù)字表示（每一位可使用十個(gè)不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、

51、6、7、8、9）n低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢10進(jìn)進(jìn)1n各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是10的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是10 ）n標(biāo)志：標(biāo)志： 尾部加尾部加“D”或缺省或缺省例：例： 204.96=2102010141009101610286（2 2）什么是二進(jìn)制數(shù)？）什么是二進(jìn)制數(shù)？n萊布尼茲萊布尼茲 ：第一個(gè)明確提出二進(jìn)制的概念：第一個(gè)明確提出二進(jìn)制的概念n馮馮.諾依曼諾依曼：提出采用二進(jìn)制作為數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制基：提出采用二進(jìn)制作為數(shù)字計(jì)算機(jī)的數(shù)制基礎(chǔ)。礎(chǔ)。87（2 2）什么是二進(jìn)制數(shù)？）什么是二進(jìn)制數(shù)？進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱進(jìn)位制，是按進(jìn)位方式實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的一進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡稱進(jìn)位

52、制，是按進(jìn)位方式實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的一種規(guī)則。種規(guī)則。數(shù)碼數(shù)碼：一組用來表示某種數(shù)制的符號。：一組用來表示某種數(shù)制的符號?；鶖?shù)基數(shù)：數(shù)制所使用的數(shù)碼個(gè)數(shù)。：數(shù)制所使用的數(shù)碼個(gè)數(shù)。位權(quán)位權(quán)：數(shù)碼在不同位置上的倍率值。：數(shù)碼在不同位置上的倍率值。88（2 2）什么是二進(jìn)制數(shù)？）什么是二進(jìn)制數(shù)？n 每一位使用兩個(gè)不同數(shù)字表示（每一位使用兩個(gè)不同數(shù)字表示（0、1），即每一），即每一位使用位使用 1 個(gè)個(gè)“比特比特”表示表示n 低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢2進(jìn)進(jìn)1n 各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是 2 的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是2 ）n 標(biāo)志：標(biāo)志： 尾部加尾部加B例：例：101.01 B =

53、122021120 021122 5.2589（3 3）計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制數(shù)的原因）計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制數(shù)的原因二進(jìn)制只有二進(jìn)制只有0和和1兩個(gè)數(shù)字符號，用兩個(gè)穩(wěn)定狀兩個(gè)數(shù)字符號，用兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件就能表示，態(tài)的物理器件就能表示，實(shí)現(xiàn)簡單，實(shí)現(xiàn)簡單，可靠性好可靠性好二進(jìn)制的二進(jìn)制的運(yùn)算規(guī)則非常簡單運(yùn)算規(guī)則非常簡單二進(jìn)制的二進(jìn)制的0和和1與邏輯代數(shù)的與邏輯代數(shù)的“真真”和和“假假”相相吻合，適合計(jì)算機(jī)將吻合，適合計(jì)算機(jī)將算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算統(tǒng)一統(tǒng)一在一起作處理在一起作處理90（4 4）八進(jìn)制數(shù)）八進(jìn)制數(shù)n 每一位使用八個(gè)不同數(shù)字表示（每一位使用八個(gè)不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4

54、、5、6、7）n 低位與高位的關(guān)系是：逢低位與高位的關(guān)系是：逢8進(jìn)進(jìn)1n 各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是8的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是8 ）n 標(biāo)志：標(biāo)志：尾部加尾部加Q或或O例：例： 365.2Q = 382+ 681+ 580 + 281 = 245.2591（5 5）十六進(jìn)制數(shù)）十六進(jìn)制數(shù)n每一位使用十六個(gè)數(shù)字和符號表示（每一位使用十六個(gè)數(shù)字和符號表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F ）n逢逢16進(jìn)進(jìn)1, 基數(shù)為基數(shù)為16n各位的權(quán)值是各位的權(quán)值是16的整數(shù)次冪（基數(shù)是的整數(shù)次冪（基數(shù)是16 ）n標(biāo)志：標(biāo)志：尾部加尾部加H例：例： F5.4H=15161

55、 + 5160 + 4161 = 245.25（6 6）不同進(jìn)制數(shù)的比較）不同進(jìn)制數(shù)的比較十進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十六進(jìn)制零零0000000壹壹1000111貳貳2001022叁叁3001133肆肆4010044伍伍5010155陸陸6011066柒柒7011177捌捌81000108玖玖91001119拾拾10101012A拾壹拾壹11101113B拾貳拾貳12110014C拾叁拾叁13110115D拾肆拾肆14111016E拾伍拾伍15111117F93（6 6）K K進(jìn)制數(shù)的性質(zhì)進(jìn)制數(shù)的性質(zhì) （1）基數(shù)為）基數(shù)為K，逢，逢K進(jìn)一進(jìn)一 （2）小數(shù)點(diǎn)右移）小數(shù)點(diǎn)右移n 位

56、位相當(dāng)于乘以相當(dāng)于乘以K n （為原來的（為原來的K n 倍）倍） （3）小數(shù)點(diǎn)左移）小數(shù)點(diǎn)左移n 位位相當(dāng)于除以相當(dāng)于除以K n （為（為K n分之一）分之一）如：將（如：將（11001.11）2的小數(shù)點(diǎn)向右移的小數(shù)點(diǎn)向右移2位，位，則數(shù)值擴(kuò)大為原來的則數(shù)值擴(kuò)大為原來的4位。位。若左移若左移1位，則為原來的位，則為原來的1/2。2、二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算95（1 1）二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算）二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算n1 1位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算規(guī)則：位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算規(guī)則：0+0=0 0-0=01+0=1 1-0=10+1=1 （1）0-1=11+1=10 1-1=096二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算二進(jìn)制數(shù)的算

57、術(shù)運(yùn)算n2 2個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算舉例：個(gè)多位二進(jìn)制數(shù)的加、減法運(yùn)算舉例：0101 1001+ 0100 01001001 0101由低位到高位逐位進(jìn)行！由低位到高位逐位進(jìn)行！97（2 2）二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算）二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算n基本的邏輯運(yùn)算有三種：基本的邏輯運(yùn)算有三種：或運(yùn)算：用符號或運(yùn)算：用符號“” 表示。表示。與運(yùn)算：用符號與運(yùn)算：用符號“” 表示。表示。非運(yùn)算：用符號非運(yùn)算：用符號 “- -”表示。表示。98（2 2）二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算（續(xù)）二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算（續(xù)）n邏輯運(yùn)算規(guī)則：邏輯運(yùn)算規(guī)則：或運(yùn)算規(guī)則：或運(yùn)算規(guī)則：1 11=1 1 10=1 0 01=1 0 00=0 與

58、運(yùn)算規(guī)則：與運(yùn)算規(guī)則：1 11=1 1 10=0 0 01=0 0 00=0 非運(yùn)算規(guī)則：非運(yùn)算規(guī)則：1=0 0=1或運(yùn)算兩邊的操作數(shù)只或運(yùn)算兩邊的操作數(shù)只要有一個(gè)為要有一個(gè)為1，運(yùn)算結(jié)，運(yùn)算結(jié)果就為果就為1。與運(yùn)算兩邊的操作數(shù)只與運(yùn)算兩邊的操作數(shù)只要有一個(gè)為要有一個(gè)為0，運(yùn)算結(jié)，運(yùn)算結(jié)果就為果就為0。99（2 2）二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算（續(xù)）二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算（續(xù)）單個(gè)二進(jìn)位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的結(jié)果不是單個(gè)二進(jìn)位進(jìn)行邏輯運(yùn)算的結(jié)果不是1 1就就是是0 0，沒有進(jìn)位和借位沒有進(jìn)位和借位。多個(gè)二進(jìn)位進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)多個(gè)二進(jìn)位進(jìn)行邏輯運(yùn)算時(shí)按位獨(dú)立進(jìn)行按位獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)算運(yùn)算。例：例：110111011011=1

59、001 11011011=11111003 3、不同進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換、不同進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換要求：要求：n熟練掌握不同進(jìn)制數(shù)相互之間的轉(zhuǎn)換，熟練掌握不同進(jìn)制數(shù)相互之間的轉(zhuǎn)換，在編寫程序時(shí)很有用。在編寫程序時(shí)很有用。n重點(diǎn)掌握二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的重點(diǎn)掌握二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。101（1 1）十進(jìn)制數(shù)）十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)n轉(zhuǎn)換方法：轉(zhuǎn)換方法：整數(shù)和小數(shù)分開轉(zhuǎn)換整數(shù)和小數(shù)分開轉(zhuǎn)換 整數(shù)部分：整數(shù)部分：除以除以2 2逆序取余逆序取余 小數(shù)部分：小數(shù)部分：乘以乘以2 2順序取整順序取整n例如：例如：29.687529.6875 11101.1011 B 整整數(shù)數(shù)部部分分小小數(shù)數(shù)部

60、部分分n注意：十進(jìn)制小數(shù)（如0.63）在轉(zhuǎn)換時(shí)會出現(xiàn)二進(jìn)制無窮小數(shù)，這時(shí)只能取近似值。103課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：1、將十進(jìn)制數(shù)、將十進(jìn)制數(shù)58.625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制結(jié)果為：結(jié)果為：111010.101 B2、將十進(jìn)制小數(shù)、將十進(jìn)制小數(shù)0.37轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，要求精轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，要求精確到小數(shù)點(diǎn)后面第四位。確到小數(shù)點(diǎn)后面第四位。 結(jié)果為：結(jié)果為： 0.0101B十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)104（2 2）二進(jìn)制數(shù)）二進(jìn)制數(shù) 十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)n轉(zhuǎn)換方法：轉(zhuǎn)換方法：位權(quán)展開法位權(quán)展開法 二進(jìn)制數(shù)的每一位乘以其相應(yīng)的權(quán)值，然后累二進(jìn)制數(shù)的每一位乘以其相應(yīng)的權(quán)值，然后累加即可得到它的十進(jìn)制