主講：何宜軍2/5/2023管理信息系統(tǒng)（第5版）ManagementInformationSystems（5e）經(jīng)濟與管理系第4章計算機系統(tǒng)4.1計算機的發(fā)展計算機的創(chuàng)始與發(fā)展（現(xiàn)代史）1945年,美國數(shù)學家馮.諾依曼博士發(fā)表《電子計算工具邏輯設計》論文，提出二進制表達方式和存儲程序控制計算機構(gòu)想。1946年,美國賓西法尼亞大學研制成功電子數(shù)字計算機ENIAC,重30噸，耗電150kW，占地170平米，造價40萬美元，用電子管18000個，每秒5000次加法。ENIAC(1946)掌上電腦(2000)電子計算機的發(fā)展簡史第一代電子管時代(1946-1958)耗電高，體積大，定點計算，機器語言，匯編語言第二代晶體管時代(1959-1963)

變集中處理為分級處理，浮點運算、高級語言、體積小第三代中小規(guī)模集成電路時代(1964-1979)存儲容量大，運算速度快，幾十至幾百萬次/秒第四代大規(guī)模集成電路時代(1979至今)向大型機和微型機兩個方向發(fā)展現(xiàn)代計算機發(fā)展方向巨型化，微型化，網(wǎng)絡化，智能化，多媒體化根據(jù)摩爾定律，集成電路大體上每18個月翻一番。4.1計算機的發(fā)展4.1.2計算機的分類及應用1.計算機的分類（1）根據(jù)用戶需求及一些技術(shù)特征微型計算機小型計算機主干計算機根據(jù)應用主干計算機網(wǎng)絡服務器工作站注意微型機計算能可能超過小型機，而某些小型機的能力超過主干計算機。計算機的六大分類（2）巨型機世界幾家公司生產(chǎn)，最快1.4萬億次，9千個CPU組成。Cray-1,Cray-2,Cray-3,國產(chǎn)銀河I,銀河II,銀河III。小巨型機功能同巨型機相近，價格相對便宜，發(fā)展十分迅速。美國Convex公司的C系列機為其代表產(chǎn)品。大型機大中型企事業(yè)單位作為計算中心的主機使用，統(tǒng)一調(diào)度主機資源。代表產(chǎn)品有IBM360，370，4300等。4.1.2計算機的分類及應用

2008年，曙光5000Ａ———“魔方”，實現(xiàn)峰值速度230萬億次、Ｌｉｎｐａｃｋ值180萬億次。作為面向國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的重大需求的網(wǎng)格超級服務器，曙光５０００Ａ可以完成各種大規(guī)模科學工程計算、商務計算。

2009年10月29日，中國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”誕生。這臺計算機每秒1206萬億次的峰值速度和每秒563.1萬億次的Ｌｉｎｐａｃｋ實測性能，使中國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機的國家?！疤旌右惶枴卑惭b了由國防科技大學自主研制的“天河”高性能CPU芯片，全系統(tǒng)的整體計算處理能力大幅提升，在信息安全方面有更強的技術(shù)保障。我國巨型計算機“天河一號”超級計算機“天河二號”天河2由16000個浪潮的節(jié)點組成，每個節(jié)點有2顆基于IveBridge-EXeonE52692處理器和3個XeonPhi,累計共有32000顆IveBridge處理器和48000個XeonPhi,總計有312萬個計算核心。世界巨型計算機根據(jù)TOP500組織2009年11月18日發(fā)布的一年兩度的全球最高性能計算機系統(tǒng)榜單，基于AMD六核皓龍?zhí)幚砥鞯摹癑aguar”（美洲豹）系統(tǒng)成為全球最強大的超級計算機。安置在美國橡樹嶺國家實驗室的關(guān)鍵任務型CrayXT5系統(tǒng)最近從AMD四核皓龍?zhí)幚砥魃壍紸MD六核皓龍?zhí)幚砥鳎商峁┟棵?.3千萬億次浮點運算的理論峰值性能，在Linpack基準測試中可提供每秒1.75千萬億次浮點運算的性能。由國防科技大學計算機學院研制的我國首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)“天河一號”名列全球第五、亞洲第一。“Jaguar”（美洲豹）

----CrayXT5系統(tǒng)

世界巨型計算機

新華網(wǎng)華盛頓2010年11月14日電（記者任海軍毛磊）國際TOP500組織14日在網(wǎng)站上公布了最新全球超級計算機前500強排行榜，中國首臺千萬億次超級計算機系統(tǒng)“天河一號”（天河-1A系統(tǒng)）雄居第一。

“天河一號”由國防科學技術(shù)大學研制，部署在國家超級計算天津中心，其實測運算速度可以達到每秒2570萬億次。

美國橡樹嶺國家實驗室的“美洲虎”超級計算機此前排名第一，在新榜單中，其排名下滑一位?！懊乐藁ⅰ钡膶崪y運算速度可達每秒1750萬億次。

排名第三的是中國曙光公司研制的“星云”高性能計算機，其實測運算速度達到每秒1270萬億次。新華社稱，天津市氣象局和中海油(CNOOC)已開始試用這臺新型超級計算機。計算機的六大分類（2）小型機可以滿足部門性的需求，供小型企事業(yè)單位使用，典型產(chǎn)品有IBM-AS/400，DEC-VAX系列，國產(chǎn)太級工作站用于特殊的專業(yè)領(lǐng)域，例如圖象處理和輔助設計等。典型產(chǎn)品有HP-APOLLO，SUN工作站等。微型機個人或家庭使用，PC機/個人計算機，價格低廉4.1.2計算機的分類及應用2.微型計算機及其應用（1）個人計算機（personalcomputer，PC)功能特點價格低、數(shù)學運算、CAD、圖形、圖像、多媒體應用領(lǐng)域文字處理決策支持數(shù)據(jù)庫管理繪圖通信應用開發(fā)工程個人與家庭使用4.1.2計算機的分類及應用2.微型計算機及其應用（2）移動計算機功能特點便攜、體積小、液晶屏、穩(wěn)定應用領(lǐng)域移動辦公PC的功能4.1.2計算機的分類及應用2.微型計算機及其應用（3）網(wǎng)絡計算機(networkcomputer,NC)功能特點局域網(wǎng)，只需一臺PC，一個鍵盤、一個屏幕等設備便于集中管理與更新應用領(lǐng)域無盤網(wǎng)吧企業(yè)局域網(wǎng)證券、保險、財務、零售業(yè)4.1.2計算機的分類及應用2.微型計算機及其應用（4）超級計算機(supercomputer)功能特點精密功能強大價格高并行處理多CPU應用領(lǐng)域科學與軍事研究航空航天石油氣象預測4.1.2計算機的分類及應用3.小型計算機及其應用功能特點介于主干計算機與微型計算機之間操作簡單，無需專家應用領(lǐng)域科學研究建設系統(tǒng)工程分析工業(yè)控制CAM部門或辦公室4.1.2計算機的分類及應用4.主干計算機及其應用功能特點性能比小型機、微型機強多CPU處理速度快應用領(lǐng)域大規(guī)模集團股市證券網(wǎng)站服務器電子商務網(wǎng)站服務器4.1.2計算機的分類及應用計算機的應用領(lǐng)域科學研究計算密碼破譯，天氣預報，地質(zhì)勘探，衛(wèi)星軌道計算過程控制機器人以及各種自動化裝備，溫度調(diào)節(jié)，閥門控制輔助設計/分析/制造/教學機械CAD，建筑CAD，CAE，CAM，CAI數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫管理，企業(yè)信息管理，統(tǒng)計匯總、辦公自動化智能模擬人工智能、專家系統(tǒng)、自學習4.1.2計算機的分類及應用體積更小速度更快性能更強更可靠購買和維護成本更低4.1.3計算機的發(fā)展趨勢聯(lián)想最新ideacentreB5系列“一體機”￥3899

～￥7150聯(lián)想最新ideacentreA6系列“一體機”￥4999～￥10999北京時間2010年01月28日凌晨2點，蘋果公司在美國舊金山正式推出平板電腦iPad，蘋果iPad分別有支持WIFI和支持WIFI+3G兩張版本，存儲容量分別為16GB、32GB和64GB三種，其中最便宜的WIFI版16GB容量的iPad售價僅為499美元，并于2月后全球銷售。蘋果iPad主要參數(shù)：

1、處理器蘋果A4處理器1GHz主頻

2、存儲空間，分為16G、32G、64GB3、屏幕9.7英寸IPS顯示屏幕

4、機身大小0.5英寸厚(1.27cm)、1.5磅重(680g)5、電池續(xù)航：10小時，最長待機可達1個月9.7英寸多點觸控屏蘋果iPad平板電腦

9.7英寸多點觸控屏蘋果iPad平板電腦

9.7英寸多點觸控屏蘋果iPad平板電腦￥2800~￥63004.2計算機的運算基礎4.2.1計算機系統(tǒng)原理1、馮.諾依曼計算機的基本思想計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五部分組成。采用存儲程序的方式，程序和數(shù)據(jù)放在同一存儲器中，由指令組成的程序可以修改。數(shù)據(jù)以二進制碼表示。指令由操作碼和地址碼組成。指令在存儲器中按執(zhí)行順序存放，由指令計數(shù)器指明要執(zhí)行的指令所在的單元地址，一般按順序替增。機器以運算器為中心，數(shù)據(jù)傳送都經(jīng)過運算器2、計算機系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)（諾依曼計算機工作原理）“存儲程序”+“程序控制”要點：1．以二進制表示數(shù)據(jù)和指令(程序)2.先將程序存入存儲器中，再由控制器自動讀取并執(zhí)行輸入設備控制器輸出設備

CPU

存儲器運算器ALU4.2計算機的運算基礎計算機系統(tǒng)的功能：輸入鍵盤、鼠標、掃描儀、光筆等數(shù)據(jù)處理與控制CPU是核心部件輸出打印機、顯示器等主存儲主存儲器：內(nèi)存外存儲器：硬盤、光碟、磁帶等通信接口網(wǎng)卡、modern等4.2計算機的運算基礎【例】數(shù)32343.43可以分解為：

3×104＋2×103＋3×102＋4×101＋3×100＋4×10-1＋3×10-2數(shù)字化信息編碼的概念：信息：數(shù)值、文字、語音、圖形和圖像。在計算機內(nèi)一切信息必須進行數(shù)字化編碼（即用二進制代碼形式），才能在機內(nèi)傳送、存儲和處理。數(shù)值的構(gòu)成一個數(shù)值各位數(shù)字（數(shù)碼）表示的值不僅與該數(shù)字有關(guān)，且與所在位置有關(guān)。位權(quán)位權(quán)位權(quán)位權(quán)位權(quán)位權(quán)位權(quán)基數(shù)：相鄰位權(quán)之比每個數(shù)位上的數(shù)字所表示的值=該數(shù)碼×位權(quán)位權(quán)：基數(shù)的i次方(i為與位置對應的自然數(shù)）

4.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法K進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)位權(quán)展開法【例一】將下列數(shù)值轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)

(101.01)2(205.4)8(AF.8)16

解：(101.01)2=1×22＋0×21＋1×20＋0×2-1＋1×2-2=(5.25)10(205.4)8=2×82＋0×81＋5×80＋4×8–1=(133.5)10

(AF.8)16=10×161＋15×160＋8×16-1=(175.5)10【思考】以下數(shù)值中最大的和最小的分別是哪個？

①(1234)8(1234)16(1234)5(1234)10

②(11011011)2(219)16(210)8(219)10

Windows自帶計算器（科學型）——適合于整數(shù)部份,其他進制向十進制轉(zhuǎn)換時，小數(shù)部分亦可用計算機求出。*4.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為K進制數(shù)4.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法十六進制與二進制相互轉(zhuǎn)換法則：以小數(shù)點為界，每個八進制數(shù)對應三位二進制數(shù)，每個十六進制數(shù)對應四位二進制數(shù)。

【注意】小數(shù)部分不足之處應補零

【例】(2C1.D)16=(001011000001.1101)2

2C1D【例】(71.23)8=(111001.010011)2

7123【例】(1101101110.110101)2=(36E.D4)16

36ED44.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法二進制數(shù)的簡單運算（1）算術(shù)運算（加減乘除）加法：逢2進10+0=00+1=11+0=11+1=10（進位）減法：借1當20-0=01-0=11-1=00-1=1（借位）乘法：加法+移位0*0=00*1=01*0=01*1=1除法：減法+移位0÷1=01÷1=1例一

1101+10110010例二

1011

－101

110例三

1110×101111011101000110例四

110101100101001004.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法二進制數(shù)的簡單運算（2）邏輯運算與運算：都是1時才為1，運算符：A∧B、A×B或A·B或運算：都是0時才為0，運算符：A∨B、A＋B非運算：0變1，1變0，運算符：A異或運算：相異為1,運算符：A∞B例：設A=1101，B=1001，求：A∧B、A∨B、A∞B、A例一A∧B1101

∧10011001例二A∨B1101

∨10011101例三A∞B1101

∞10110110例四A

A=00104.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法字符（數(shù)碼、符號、漢字）編碼BCD碼（二-十進制編碼）

每位十進制數(shù)碼用4位二進制編碼表示

如25=(00100101)BCD

比較:(00100101)2=(37)10

十進制數(shù)用BCD碼表示時，不能直接用于運算或位權(quán)展開。ASCII碼（美國標準信息交換碼）

常用西文字符（128個）的二進制編碼（P17表1-2）（注：ASCII編碼的基本和擴展字符集中共有256個字符。）每個字符用標準規(guī)定的7位二進制數(shù)表示，在機內(nèi)則占一個字節(jié)（最高位為0）。

如字符“A”的ASCII碼為：(01000001)2或6510、1018、4116

字符“0”的ASCII碼為：(00110000)2或4810、608、3016要求：會比較ASCII字符的大小（按其ASCII碼值）

空格＜0～9＜A～Z＜a～z

會推算同組字符ASCII碼值，如A的ASCII值（十進制）為654.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法字符（數(shù)碼、符號、漢字）編碼漢字編碼（由GB2312-80規(guī)定，即國標碼）

共對6763個常用漢字的二進制編碼作了規(guī)定。其中：一級漢字3755個，按拼音排序（最常用字）二級漢字3008個，按偏旁部首排序（次常用字）

國標碼規(guī)定每個漢字用兩個七位二進制代碼表示，在機內(nèi)則用兩個字節(jié)表示（每個字節(jié)的最高位置為1）。內(nèi)碼（機內(nèi)碼）與國標碼的換算關(guān)系：

如漢字“啊”，國標碼為：01100000100001（即3021H）

內(nèi)碼則為:1011000010100001（即B0A1H）

外碼（輸入碼）：區(qū)位碼、拼音碼、五筆字型碼等漢字點陣（漢字庫，用于漢字的打印或顯示）占用字節(jié)數(shù)的計算：

一個A×B點陣的漢字所占的字節(jié)數(shù)=A×B÷8

點陣越大，顯示精度越好。4.2.2計算機中數(shù)據(jù)表示方法存儲估算【例】GB2312-80中一級漢字為3755個，如果每個漢字字模采用16×16點陣，并存放在主存儲器中，那么將占用存儲器容量多少個字節(jié)？假設將漢字顯示在屏幕上，一屏24行，每行40字，為保持一屏信息，需存儲容量多少字節(jié)？解：（16×16÷8）×3755=120160字節(jié)（16×16÷8）×24×40=30720