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上篇 计算机原理
第一章 计算机的发展
第一节 计算机的发展概述
本节要求
? 了解计算机的发展与应用领域
知识精讲
一、 产生
计算机又称电脑，则一种能够自动、高速、精确地完成各种信息存储、数据处理、数值计算、过程控制和数据传输的电子设备。通常，它是以电子元器件为基本器件、以数字形式进行数据加工的设备，人们又称它为电子计算机（Digital Electronic Computer）。
计算机得以飞速发展的根本动力是计算机的广泛应用，在应用需求的强力推动下，计算机制造技术的进步呈加速发展的趋势，体积变小、速度更快、容量加大、功能更增、成本降低，其发展速度之快，大大超出人们的预料。
世界上第一台数字计算机是1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生的，并取名为埃尼阿克（ENIAC,Electronic Numerical Integrator And Calculator）。它共用了18800个真空电子管及1500多个继电器，有30个操作台，占地面积170平方米，重量达30多吨，耗电量为150kw/时，加法运算速度每秒5000次，内存仅有20个寄存器，不能存放程序，仅靠插板编制程序。而当今广泛使用的Pentium处理器在一个小小的集成电路上集成了300多万个晶体管，面积不到5cm×5cm，时钟频率已远远超过100MHz,总功耗小于15W。 二、 特点
与其它电子设备或工具相比，计算机具有如下特点： 1．运行速度快、处理能力强 2．大容量存储和高速存取能力 3．运算精度高
4．具有逻辑判断能力
5．存储程序和自动执行能力 6．具有数据传输和通信能力 三、 分类 1．按信息分类
（１）数字计算机：以“0”或“1”数字代码的数据形式来表示要处理
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的信息。
（２）模拟计算机：对模拟变量进行操作的计算机，要处理的信息是以模拟量来表示的，如电压量或电流量。一般用于模拟数据的处理。
（３）混合计算机：利用模拟表示和数字表示这两种表示方式进行数据处理的电子计算机，既能处理数字量又能处理模拟量，并具有二者之间相互转换的能力。常用于炼钢、化工、模拟飞行等方面。 ２．按用途分
（１）通用计算机：为了解决多方面的问题而设计的计算机。 （２）专用计算机：为了处理某些特殊问题而设计的计算机。 ３．按规模或性能分
巨型、大型、中型、中小型、小型、微型 ４．按元器件分
电子管（1946~1958）、晶体管（1959~1964）、集成电路(1965~1971)、大规模(LSI)或超大规模集成(VLSI)电路(1971~) 四、应用 1． 科学计算 2． 数据处理
数据处理的对象不是数值数据而是各种业务数据。数据处理的内容主要不是数值运算，而是数据检索、分类、统计等工作。 3． 过程控制
4． 计算机辅助设计与制造 5． 办公自动化
6． 信息管理和决策(MIS及DSS) 7． 人工智能(AI)
主要是利用计算机来模拟人的思维活动，进行逻辑判断，完成一部分人类智能担任的工作。 四、 计算机的发展趋势
巨型化、微型化、网络化、多媒体化、智能化 六、计算机中常用的基本术语
１．硬件：组成一台计算机的所有实际的物理装置的总称。 ２．软件：程序、数据和有关的文档资料。 ３．程序和程序设计
程序是指按某种顺序排列的使计算机能完成某种任务的指令集合。 程序设计是指设计、书写及检查、调试程序的过程。
４．指令：规定计算类型及操作数地址的一些字符，是指挥计算机进行基本操作的命令。
指令包括操作码（指明操作的性质）和操作数（完成操作所需要的数）两部分。
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指令系统：计算机所能执行的全部指令的集合。
指令可分为数据传送指令、数据运算指令、程序控制指令／转移指令、系统控制指令 ５．位、字节
位：计算机中最小的数据单位是一个二进制位，简称位， 一个二进制位可表示两种状态，位越多，所表示的状态就越多。
字节：衡量计算机所容纳信息量多少的基本单位，用来表示存储空间大小。
Bit Byte KB MB GB TB 字位 字节 千字节 兆字节 千兆字节 兆兆字节 1bit 8bits 1024B 1024KB 1024MB 1024GB 6．字、字长
字：存储、处理数据的一个运算单位。 字长：每个字所含的二进制个数或字节的数量，即CPU能同时处理的数据宽度；字长是在设计机器时规定的，字长越长，在相同时间内能传送更多的信息；字长越长，计算机有更大的寻址空间；字长越长，计算机系统支持的指令数量地越多，功能也就越强。 7．运算速度：每秒钟能执行定点加法指令的条数称为计算机的平均运算速度。 以单字长定点加法指令的平均执行时间来计算，单位是MIPS（每秒钟能执行定点加法运算的次数）；
以单字长浮点加法指令和平均执行速度来衡量，单位是MFLOPS。 8．存取时间、存取周期
存取时间：从存储器中读出一个数据或将一个数据写入存储器的时间； 存取周期：连续两次读或写数据所需的最短时间；存取时间和存取周期越短则存取速度越快。
复习巩固
一、填空题
1．计算机的特点有 、 、运算精度高、 和具有数据传输出能力等。
2．计算机按用途可分为 和 计算机。
3．第二代计算机被称为是晶体管计算机，主要是因为采用晶体管作为 ，此时也已开始使用操作系统。
4．计算机中的LSI是指 、VLSI是指 。 5．MIS的中文含义是 、AI是指 。
6．未来计算机的发展趋势有 、 、 、 和智能化。
7．程序是按按某种顺序排列的能使计算机完成某种任务的 。
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8．程序设计是 、 及检查、调试程序的过程。 9．计算机中的所讲的指令是由 和 两部分组成的。前者指明指令操作的性质，后者说明指令中所需要操作数。
10．从存储器中读出一个数据或将一个数据写入存储器的时间为 ，连续两次读或写数据所需的最短时间称为 。 二、选择题
1．一个字节由相邻的 个二进制位组成。 A)3 B)4 C)8 D)16 2．1MB= 。 A)1000B B)1024B C)1000B D)1024KB
3．在计算机内部，数据是以 形式加工处理和传送的。 A)十进制码 B)十六进制码 C)八进制码 D)二进制码 三、判断题
1．指令就是计算机能够直接执行的命令。 2．程序设计就是指编写源程序。
3．计算机中最小的数据单位是二进制位。 4．计算机中最小的编址单位是字节。
5．8个二进制位可以表示128种不同的状态。
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6．1GB约等于10MB，约等于10KB。
7．计算机系统支持的指令越多则计算机的功能就强。 8．字长越长，则计算机的存取速率就越快。 9．计算机的运算速度可以用MFLOPS来衡量。
第二节 数制及数制的转换
本节要求
? 掌握各种数制及其转换方法
知识精讲
计算机处理各种信息时，首先需要将信息表示成为具体的数据形式，选择什么样的数制表示数，对机器的结构、性能和效率有很大的影响。二进制是计算机中数制的基础。二进制形式是指每位数码只取二个值，要么是“0”要么是“1”，超过1则要向上进位。计算机中采用二进制是因为二进制简单，仅有两个数字符号。 一、数制及常用数制：
基数：我们称某进制数所使用的数字符号的个数为基数。 常用的数制：十进制数、二进制数、八进制数、十六进制数；
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