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<small>计算机学院一楼有大型机,70万美元。</small>
 
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*EDVAC第一台'''通用'''计算机(电子离散变量自动计算机),采用二进制,为计算机体系结构和工作原理奠定了基础,比冯·诺依曼计算机快240倍。
 
*EDVAC第一台'''通用'''计算机(电子离散变量自动计算机),采用二进制,为计算机体系结构和工作原理奠定了基础,比冯·诺依曼计算机快240倍。
<small>计算机科学与技术是一级学科,有软件、计算机应用技术、网络、信息安全、物联网等二级学科,一级学科有博士后流动站(软工、计科),二级学科有博士点。</small>
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<small>WHU计算机科学与技术是一级学科,有软件、计算机应用技术、网络、信息安全、物联网等二级学科,一级学科有博士后流动站(软工、计科),二级学科有博士点。</small>
 
*图灵(1912-1954):伟大数学家和计算机学家。图灵机模型、可计算理论、图灵测试、人工智能理论基础。(最后由于同性恋自杀)
 
*图灵(1912-1954):伟大数学家和计算机学家。图灵机模型、可计算理论、图灵测试、人工智能理论基础。(最后由于同性恋自杀)
 
*冯·诺依曼:明确规划五大部件,现代计算机仍然是冯·诺依曼计算机
 
*冯·诺依曼:明确规划五大部件,现代计算机仍然是冯·诺依曼计算机
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=====第二代计算机(以IBM 7090为代表)=====
 
=====第二代计算机(以IBM 7090为代表)=====
 
*出现批处理方式,开始使用汇编语言和Fortran高级语言(如今电气工程学院仍然要学)、COBOL高级语言(商业银行使用)、ALGOL高级语言等,晶体管代替电子管,内存采用磁心体,引入变址寄存器和浮点运算硬件(使表示的数的范围扩大),使用了输入输出处理机,出现编译程序。
 
*出现批处理方式,开始使用汇编语言和Fortran高级语言(如今电气工程学院仍然要学)、COBOL高级语言(商业银行使用)、ALGOL高级语言等,晶体管代替电子管,内存采用磁心体,引入变址寄存器和浮点运算硬件(使表示的数的范围扩大),使用了输入输出处理机,出现编译程序。
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=====第三代计算机=====
 
=====第三代计算机=====
 
*达到千万次每秒,用了微程序设计技术简化处理机的结构,用集成电路代替晶体管,出现面向用户的应用程序,使用流式磁带(类似于录音机磁带)。
 
*达到千万次每秒,用了微程序设计技术简化处理机的结构,用集成电路代替晶体管,出现面向用户的应用程序,使用流式磁带(类似于录音机磁带)。
 
=====第四代计算机=====
 
=====第四代计算机=====
 
*使用大规模和超大规模集成电路,出现微机,使用微处理器,速度更快,价格更便宜。286时代(16M内存,32G硬盘约50kRMB),现在几千块可以配很好的台式机。
 
*使用大规模和超大规模集成电路,出现微机,使用微处理器,速度更快,价格更便宜。286时代(16M内存,32G硬盘约50kRMB),现在几千块可以配很好的台式机。
**按照计算机规模,分巨型机,大型机,小型机,微型机,便携机,掌上机。
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**按照计算机规模,分巨型机,大型机,小型机,微型机,便携机,掌上机。e.g.天河一号,达到4700万亿次/s;曙光5000A,160万亿次/s。
e.g.天河一号,达到4700万亿次/s;曙光5000A,160万亿次/s。
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*显著特征:芯片上集成了数百万的元器件,用大容量半导体存储器,体系结构出现并行处理、多机(处理机,类似于CPU)处理、分布式计算机,计算机网络系统;软件方面出现数据库系统、分布式操作系统、软件工程标准。
 
*显著特征:芯片上集成了数百万的元器件,用大容量半导体存储器,体系结构出现并行处理、多机(处理机,类似于CPU)处理、分布式计算机,计算机网络系统;软件方面出现数据库系统、分布式操作系统、软件工程标准。
 
=====归纳与总结=====
 
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**硬件:电子管,晶体管,集成电路,直到现在大规模超大规模集成电路。
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*硬件:电子管,晶体管,集成电路,直到现在大规模超大规模集成电路。
**软件:机器语言汇编语言->高级语言->出现操作系统(台湾:作业系统,operating system)->数据库、网络
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*软件:机器语言汇编语言->高级语言->出现操作系统(台湾:作业系统,operating system)->数据库、网络
**领域:国防和高科技->工程设计数据处理->工业控制数据处理->工业科技和社会生活各方面。
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*领域:国防和高科技->工程设计数据处理->工业控制数据处理->工业科技和社会生活各方面。
 
<small>这是每年二级考试必出的题,计算机专业毕业默认二级,不要去考了,可以去考其他证书</small>
 
<small>这是每年二级考试必出的题,计算机专业毕业默认二级,不要去考了,可以去考其他证书</small>
 
=====发展趋势=====
 
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*‘’‘摩尔定律’‘’:18个月芯片增长一倍。从0.1mlps->500mlps。(每秒处理百万条指令数)
 
*‘’‘摩尔定律’‘’:18个月芯片增长一倍。从0.1mlps->500mlps。(每秒处理百万条指令数)
 
*‘’‘发展方向’‘’
 
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**功能巨型化
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**功能巨型化e.g.天气预报,地震机理研究,石油和地质勘探,卫星图像处理等;处理大量科学计算的高科技领域。
e.g.天气预报,地震机理研究,石油和地质勘探,卫星图像处理等;处理大量科学计算的高科技领域。
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**体积微型化
 
**体积微型化
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**多极化e.g.分化成军用、民用、商用等
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**网络化e.g.FTP,Telmet,Email,Gopher,WWW,Internet.
**网络化
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***资源网络化:资源共享,软件硬件共享;
 
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**处理智能化
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**处理智能化<small>总有一天人们会造出举止和人一样没有灵魂的机械了。</small>
<small>总有一天人们会造出举止和人一样没有灵魂的机械了。</small>
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***模式识别
 
***模式识别
 
***机器人
 
***机器人

2014年11月3日 (一) 14:58的最后版本

计算机基础知识

什么是计算机

计算工具

  • 从算盘开始,计算尺,齿轮技术制造的机械式计算机。
  • 19c,查尔斯制造机械式分析机。

计算机的定义

  • 能够将信息自动高速存取并且加工的电子设备。(如今没有行业可以说不用计算机)

计算机的发展及其功能

计算机的发展

第一代计算机
  • 1946发布第一台计算机->1946~1958->1958~1964->1964~1970->1971至今。
    • ENIAC达到每秒五千次,用于计算弹道和氢弹的研制(专用非通用),存储只有80字节,占地170平方米,价值四十万美元,使用二进制机械语言,可以存储程序和数据。

计算机学院一楼有大型机,70万美元。

  • EDVAC第一台通用计算机(电子离散变量自动计算机),采用二进制,为计算机体系结构和工作原理奠定了基础,比冯·诺依曼计算机快240倍。

WHU计算机科学与技术是一级学科,有软件、计算机应用技术、网络、信息安全、物联网等二级学科,一级学科有博士后流动站(软工、计科),二级学科有博士点。

  • 图灵(1912-1954):伟大数学家和计算机学家。图灵机模型、可计算理论、图灵测试、人工智能理论基础。(最后由于同性恋自杀)
  • 冯·诺依曼:明确规划五大部件,现代计算机仍然是冯·诺依曼计算机
    • 运算器CA,逻辑控制器LC,存储器M,输入装置I,输出装置O。
第二代计算机(以IBM 7090为代表)
  • 出现批处理方式,开始使用汇编语言和Fortran高级语言(如今电气工程学院仍然要学)、COBOL高级语言(商业银行使用)、ALGOL高级语言等,晶体管代替电子管,内存采用磁心体,引入变址寄存器和浮点运算硬件(使表示的数的范围扩大),使用了输入输出处理机,出现编译程序。
第三代计算机
  • 达到千万次每秒,用了微程序设计技术简化处理机的结构,用集成电路代替晶体管,出现面向用户的应用程序,使用流式磁带(类似于录音机磁带)。
第四代计算机
  • 使用大规模和超大规模集成电路,出现微机,使用微处理器,速度更快,价格更便宜。286时代(16M内存,32G硬盘约50kRMB),现在几千块可以配很好的台式机。
    • 按照计算机规模,分巨型机,大型机,小型机,微型机,便携机,掌上机。e.g.天河一号,达到4700万亿次/s;曙光5000A,160万亿次/s。
  • 显著特征:芯片上集成了数百万的元器件,用大容量半导体存储器,体系结构出现并行处理、多机(处理机,类似于CPU)处理、分布式计算机,计算机网络系统;软件方面出现数据库系统、分布式操作系统、软件工程标准。
归纳与总结
  • 硬件:电子管,晶体管,集成电路,直到现在大规模超大规模集成电路。
  • 软件:机器语言汇编语言->高级语言->出现操作系统(台湾:作业系统,operating system)->数据库、网络
  • 领域:国防和高科技->工程设计数据处理->工业控制数据处理->工业科技和社会生活各方面。

这是每年二级考试必出的题,计算机专业毕业默认二级,不要去考了,可以去考其他证书

发展趋势
  • ‘’‘摩尔定律’‘’:18个月芯片增长一倍。从0.1mlps->500mlps。(每秒处理百万条指令数)
  • ‘’‘发展方向’‘’
    • 功能巨型化e.g.天气预报,地震机理研究,石油和地质勘探,卫星图像处理等;处理大量科学计算的高科技领域。
    • 体积微型化
    • 多极化e.g.分化成军用、民用、商用等
    • 网络化e.g.FTP,Telmet,Email,Gopher,WWW,Internet.
      • 资源网络化:资源共享,软件硬件共享;
    • 处理智能化总有一天人们会造出举止和人一样没有灵魂的机械了。
      • 模式识别
      • 机器人
      • 专家系统
      • 自然语言生成与理解
    • 多媒体
      • 把图文声像多种媒体结合的人机交互系统
  • ‘’‘计算机的未来’‘’
    • 神经芯片和神经集成电路
    • 生物计算机
    • 超导计算机
    • 量子计算机
    • 激光计算机
    • 光子计算机
    • 智能计算机

有人说,机器人普及的时候是人类的灾难。

计算机的作用WSG

Works,Studies,Games 以及:科学计算,数据处理,实时控制,人工智能,计算机辅助工程(CAD设计,CAM制造,CIMS集成制造系统),计算机辅助教育CAI。

计算机的特点

速度快,精度高(如今达到64bits),具有逻辑判断能力、记忆能力、计算能力,高度的自动化和灵活性。 程序不是代码,是数据结构+算法。计算机对离散变量进行控制(离散数学)等方面都与数学相关。

计算机的分类

按照原理

分为数字计算机、模拟计算机和数字模拟混合计算机。

  • 数字计算机只认识离散变量,非数字量经过编码可以处理。
  • 模拟计算机处理模拟变量。
  • 也有二者混合
按照用途分类

通用计算机和专用计算机,后者只适用于某种特定领域(如智能仪表,生成过程控制等)

按照规模/综合性能指标分类

巨型计算机,大中型计算机,小型计算机,微型计算机,工作站,服务器。

  • 巨型机:速度最快处理速度最快。
  • 大型机:作C/S(客户机/服务器)或B/S(浏览器/服务器)的服务器,作终端/主机的主机。
  • 小型机:规模小结构简单,设计制造周期短(小型机最短字长128bits)。
  • 微型计算机。
  • 单板机:把微机功能集成在一块印刷线路板上
  • 单片机:一块芯片包含微处理器各种功能。
  • 服务器:网络环境下为多个用户提供服务的共享设备。
  • 网络计算机:网络环境中通信处理用。

数字化信息编码及数据表示

信息分类

  • 信息
    • 指令信息
    • 数据信息
      • 数值信息
        • 浮点数
        • 定点数
      • 非数值信息
        • 字符数据
        • 逻辑数据
        • 其他数据

信息的存储单位

  • Bit(位):度量数据的最小单位(二进制单位)。
  • Byte(字节,8Bit):最常用的基本单位,产生KB,MB,GB,TB,PB。
  • Word(字):信息交换处理存储的基本单位。字长由CPU决定,指的是包含的二进制代码的位数,决定了CPU的精度。
  • Instruction(指令):执行某种基本操作的命令,一系列有序的指令称作程序。
  • capacity(容量):主要指的是存储器(内、外)所能够处理的字节数。

进位计数制

  • 二进制Binary,十进制Decimal,八进制Octal,十六进制Hexadecimal。
  • 机器只能看懂二进制(电信号),用八进制和十六进制作为一个桥梁,三位二进制为八进制,四位二进制为16进制(直接分组就可以按位转换)。
  • R进制:逢R进一,借R当一。
  • (2^n)_10=一个“1”+n个“0”,(2^n - 1)_10=n个“1”;
  • 各位数码所在数位不同而乘以10的若干次幂,称为相应数码的“权”,如二进制为2^n
  • 二进制信息复制精确,运算规则简单,如)0b10110.1=22.5。
  • 十六进制A-E表示10-15,如0x2AF=687。
  • 十进制转换r进制,整数部分除以r取余数,从下到上排列直到商为0,小数部分乘以r取整数,整数从上到下排列。
二进制算术运算
  • 加法减法乘法除法,注意进位和借位。
  • boolearn algebra逻辑运算:与(逻辑乘)、或(逻辑加)、非。(电路中有时用高频率表示1,低低频率表示0)
带符号的二进制数
  • 真值:+1011,-1011
  • 原码:01011,11011(首位为符号位,总位数系统决定,四则运算在电路中较为麻烦)
  • 反码:01011,10100(正数与原码相同,负数除符号位全部取反)
  • 补码:01011,10101(正数与原码相同,负数为反码+1)
  • 补码用于变减法为加法,如12[补码1100]+-7[补码1001]=5(1丢失)[补码0101]
浮点数
  • 表示“0.尾数e阶”,如0.256e3,存储方式是 阶符1+阶码11+数符1+数码51(64位系统)
  • 在32位(4bits)操作系统中,阶码占1bits(含符号位),尾数占3bits(含符号位),可以表示正负1e38(约2^127)内的数。
BCD/8421码
  • Binary coded decimal
  • 一位十进制转化为4位二进制,如256=0100 0101 0110
ASCII码
  • 用八位(1bit)表示,最高位为0,7位为编码。
  • 注意进制。
图像表示
  • .bmp位图中,如果用1位表示颜色,只能有黑白,8位有256色,32位称作真彩色RGB(255,255,255)。
汉字编码
  • 键盘输入码:国际区位码(如“啊”机内码B0A1 H=区位码3012 H+8080 H),全拼,自然码,双拼,五笔字形
  • 汉字机内码:按照国标GB2312-80,一级汉字3755个,二级汉字3008个,每个汉字第一个字节为1,一个汉字占用2bits,实际上能表现2^14(16384)个字符。
  • 汉字字形码:点阵48*48,32*32,24*24,16*16。

计算机系统组成:硬件+软件

硬件

  • 主机:CPU(运算器ALU,控制器TRU),内部存储器(随机存取存储器RAM,只读存储器ROM)
  • 外部设备:外部存储器(硬盘,光盘,软盘,磁带机,U盘),输入设备(键盘鼠标扫描仪),输出设备(显示器打印机绘图仪),其他设备(电源等)

按照冯诺依曼模型,分为运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备

    • 大型机使用的是循环水冷法降温。
    • 外存容量要比内存大得多,常用的有磁带、磁盘、U盘和光盘,用来永久存放的暂时不用的程序和数据。(我们院做到10次低格可以恢复数据)
    • 高速缓存:解决CPU和内存之间速度不匹配。Cache不一定容量越大越好。
    • 主板上也有缓存
    • 标准输入输出指的是键盘输入,显示器输出
    • CPU通过接口电路和I/O设备连接(也可称作适配器),可以处理数字量、开关量、脉冲量。有数据寄存器、状态寄存器、控制寄存器。
    • 微机结构
      • 主板:决定协调运行的能力,芯片组对其性能起决定性作用。
      • 接口适配器,电源,CPU,硬盘,软盘驱动器
        • 软盘容量计算,80磁道*18扇区*512扇区字节*2面=1.44MB
        • 硬盘还要乘上柱面
        • CD把150KBps(DVD1358Kbps)作为一个标准,常见16X,32X等的光盘,如16X指的是21MBps,CD容量650MB+,DVD4GB+

软件

没有软件称作裸机。

  • 系统软件:操作系统(Windows,Unix),编译系统(计算机只认识机器语言),数据库管理系统,系统服务程序
  • 应用软件:专用、通用应用软件
    • 三大总线(数据总线DB,地址总线AB,控制总线CB),用于传输各种信息
    • 冯诺依曼原理主要结构不变,但如今有了一些变革,如指令流水线技术。(冯诺依曼结构框图)
      • 指令由操作码和地址码组成
      • 以运算器为中心

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