第1章计算机简介
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计算机概述
见图8
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第1章
计算机概述
计算机的基本硬件结构
外（辅助）存储器
参见P8
数据、程序
输入设备
内（主）存储器
输出设备
处理结果
运 算 器
控 制 器
CPU 主机
说明： 表示控制流
表示数据流
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第1章
计算机概述
3.计算机的工作过程 通常把运算器和控制器做在一块半导体芯片上，称 为中央处理器(微处理器)，简称 CPU (Center Processing Unit)。 4.计算机的性能指标 1)主频 2)字长 3)内存容量 4)运算速度 5)存取周期
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第1章
计算机概述
天河一号 2009年10月底，由国防科技大学成功研制出峰值性能为每秒１２０６万亿次的“天河一号”超 级计算机。 每秒钟1206万亿次的峰值速度和每秒563．1万亿次的Linpack实测性能，使这台名为“天河一号” 的计算机位居同日公布的中国超级计算机前100强之首，也使中国成为继美国之后世界上第二个能 够研制千万亿次超级计算机的 国家。 这个速度意味着，如果 用“天河一号”计算一天， 一台当前主流微机得算160年。 “天河一号”的存储量，则相当于 4个国家图书馆藏书量之和。
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第1章
计算机概述
智能化 目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动因此 也常称为“电脑”。但是人们希望计算机具有更多的类 似人的智能，比如：能听懂人类的语言、能识别图形、 会自行学习等等这就需要进一步进行研究。 近年来通过进一步的深入研究发现，由于电子电路的局 限性，理论上电子计算机的发展也有一定的局限，因此 人们正在研制不使用集成电路的计算机例如：生物计算 机、量子计算机、超导计算机等。
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第1章
计算机概述
计算机的基本硬件结构
外（辅助）存储器
参见P8
数据、程序
输入设备
内（主）存储器
输出设备
处理结果
运 算 器
控 制 器
CPU 主机
说明： 表示控制流
表示数据流
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第1章
计算机概述
3.计算机的工作过程 通常把运算器和控制器做在一块半导体芯片上，称 为中央处理器(微处理器)，简称 CPU (Center Processing Unit)。 4.计算机的性能指标 1)主频 2)字长 3)内存容量 4)运算速度 5)存取周期
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第1章
计算机概述
天河一号 2009年10月底，由国防科技大学成功研制出峰值性能为每秒１２０６万亿次的“天河一号”超 级计算机。 每秒钟1206万亿次的峰值速度和每秒563．1万亿次的Linpack实测性能，使这台名为“天河一号” 的计算机位居同日公布的中国超级计算机前100强之首，也使中国成为继美国之后世界上第二个能 够研制千万亿次超级计算机的 国家。 这个速度意味着，如果 用“天河一号”计算一天， 一台当前主流微机得算160年。 “天河一号”的存储量，则相当于 4个国家图书馆藏书量之和。
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第1章
计算机概述
智能化 目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动因此 也常称为“电脑”。但是人们希望计算机具有更多的类 似人的智能，比如：能听懂人类的语言、能识别图形、 会自行学习等等这就需要进一步进行研究。 近年来通过进一步的深入研究发现，由于电子电路的局 限性，理论上电子计算机的发展也有一定的局限，因此 人们正在研制不使用集成电路的计算机例如：生物计算 机、量子计算机、超导计算机等。
第1章 计算机概述
第一章
计算机概述
第一章 计算机概述
第一章
计算机概述
第一章 计算机概述
1.1 1.2 1.3 1.4 计算机的发展历程 计算机的应用 计算机系统简介 计算机硬件的组成
第一章
计算机概述
第1章 计算机概述 章
1.1 计算机的发展历程
电子计算机又称电脑，是一种能够自动、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。1946年 2月，世界上第一台电子计算机（如图1-1所示） 在美国宾夕法尼亚大学问世，取名为ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）。
第一章
计算机概述
图1-1 第一台电子管计算机
第一章
计算机概述
第一代（1946年—1956年）是电子管计算机 第一代 （如图1-2所示）。这个时期使用的逻辑元件是电 子管，也称电子管时代。主存储器先采用延迟线， 后采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带。软件方面 使用机器语言和汇编语言编写程序。这个时期计 算机的特点是：体积庞大、运算速度低（一般每 秒几千次到几万次）、成本高、可靠性差、内存 容量小。这个时期的计算机主要用于科学计算， 从事军事和科学方面的工作。其代表机型有 ENIAC、IBM650（小型机）、IBM709（大型机） 等。
第一章
计算机概述
1.2 计算机的应用 1.2.1 科学计算 科学计算也称数值计算。计算机最初是为解 决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的 数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术 的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地 位不断提高。如在自然科学中的数学、物理、化 学、天文、地理等领域；在工程技术的航空、汽 车、造船、建筑等领域，都少不了计算机。特别 是在尖端科学领域中显得尤为重要。例如导弹、 飞船、卫星研究设计，都离不开计算机的精确计 算。
计算机概述
第一章 计算机概述
第一章
计算机概述
第一章 计算机概述
1.1 1.2 1.3 1.4 计算机的发展历程 计算机的应用 计算机系统简介 计算机硬件的组成
第一章
计算机概述
第1章 计算机概述 章
1.1 计算机的发展历程
电子计算机又称电脑，是一种能够自动、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。1946年 2月，世界上第一台电子计算机（如图1-1所示） 在美国宾夕法尼亚大学问世，取名为ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Computer）。
第一章
计算机概述
图1-1 第一台电子管计算机
第一章
计算机概述
第一代（1946年—1956年）是电子管计算机 第一代 （如图1-2所示）。这个时期使用的逻辑元件是电 子管，也称电子管时代。主存储器先采用延迟线， 后采用磁鼓磁芯，外存储器使用磁带。软件方面 使用机器语言和汇编语言编写程序。这个时期计 算机的特点是：体积庞大、运算速度低（一般每 秒几千次到几万次）、成本高、可靠性差、内存 容量小。这个时期的计算机主要用于科学计算， 从事军事和科学方面的工作。其代表机型有 ENIAC、IBM650（小型机）、IBM709（大型机） 等。
第一章
计算机概述
1.2 计算机的应用 1.2.1 科学计算 科学计算也称数值计算。计算机最初是为解 决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的 数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术 的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地 位不断提高。如在自然科学中的数学、物理、化 学、天文、地理等领域；在工程技术的航空、汽 车、造船、建筑等领域，都少不了计算机。特别 是在尖端科学领域中显得尤为重要。例如导弹、 飞船、卫星研究设计，都离不开计算机的精确计 算。
第1章计算机基础知识
计算机硬件的发展
电子计算机按其性能分类：
巨型计算机 大型计算机 中型计算机 小型计算机 微型计算机
4
微型计算机是第四代计算机的典型代表
微型计算机的发展
5
发展到以大规模集成电路为主要部件的第四代， 产生了微型计算机 以大规模、超大规模集成电路为主要部件，以 集成了计算机主要部件——控制器和运算器的 微处理器为核心所构造出的计算机系统 微处理器(Microprocessor)/微型计算机 (Microcomputer) 1971年，Intel公司设计了世界上第一个微处 理器芯片Intel4004，开创了一个全新的计算机 时代
同余的概念
同余的性质：
a+M=a(mod M)； a+nM=a(mod M)； 例：以12为模，-4+12=-4 (mod 12) 8= -4 (mod 12) 我们称8与-4对模12来说互为补数。
26
小结：
通过补数，将负数变成正数(减法变成加法) 计算机字长为n时，其模为2n (1 00······00) 计算机的序数是从0开始的，故2n在n位系统中是无 法表示的，它的表示形式与0的表示形式是一样的。
原码
数0的原码有两种不同形式:
[+0]原=00000000B [-0]原=10000000B
21
原码范围：
-127~127 11111111~01111111(0FFH~7FH)
例：8位原码机器数：
真值：x1＝ 84 = +1010100B x2 ＝－84＝－ 1010100B 机器数：[x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100
符号位 数值位
机器数及真值
当一个数据用16位表示时，用最高位 D15表示符号
第1章 微型计算机简介
1.2.3 微型计算机的结构形式
1．台式个人微机 最初的个人微机都是台式的，至今这仍是它的主 要形式。如图1-18所示。
2．便携式个人微机 便携式个人微机又称笔记本电脑，如图1-19 所示。
2002年11月，微软在全球推出Tablet PC（平 板计算机）后，其他厂商也纷纷推出自己 的Tablet PC。图1-20所示是几款Tablet PC。
4．比尔· 盖茨与微软公司 1955年10月28日，比尔· 盖茨（Bill Gates）出 生于美国华盛顿州的西雅图。 1975年，比尔· 盖茨只是一个不到19岁的大 学生，他主动与罗伯茨联系，与保罗· 艾伦 一起用了几周的时间，设计出了用于“牛 郎星”的BASIC解释程序。 1975年7月成立了微软（Microsoft）公司， 简称MS，专门从事微机软件的开发。
1.3 微型计算机系统的组成
微机系统的组成，通常是先分成硬件和软 件两大部分，然后再根据每一部分功能进 一步划分，如图1-21所示。
1.3.1 微型计算机的硬件系统
构仍然是按照冯· 诺依曼（John Von Neumann）提出的“存储程序方式”原理设计的， 故称为冯· 诺依曼计算机。其基本思想是，计算机 至少应具备以下5种部件才能完成用户所需的基本 功能。 输入设备。 存储器。 运算器。 输出设备。 控制器。
1987年，推出MacⅡ机，其CPU采用摩托罗拉的32 位MC68020，CPU速度为16MHz，运算速度达到 2MIPS（百万条指令每秒）。它的新型总线结构 使其总线速度可与工作站相媲美，而10倍于当时 的PC/AT机（16位的286微机）。Mac II机如图1-3 所示。
第1章 计算机基础知识
现代计算机不仅用来进行计算，还能综合处理声音、图像、 文字、视频和音频信号。
1.1.3 计算机的分类
1、按规模和综合性能指标分类 1) 巨型机：运算速度快，可达到数百亿次/秒。处理能力最强：航天、
气象等尖端领域。我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等
2)大型机：运算速度在100万～几千万次/秒，大型、通用、速度较快、
1.2.1 计算机的基本结构
1．冯·诺依曼型计算机的基本结构 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提
出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个 要点：
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备5大部分组成。
随机存储器 （RAM）
计
内存储器 （内存）
算 机
外存储器（外存）
只读存储器 （ROM） 软盘
硬盘
系
光盘
统
键盘
外设
结
输入
图
显示器、投影机
输出设备（Output）
打印机
微机计算机系统
操作系统
绘图仪
语言处理程序
数据库管理系统
网络通信管理程序
系统软件 应用软件 软件系统
应用软件包 用户程序
几种类型的CPU（奔腾4、赛扬D、AMD）
Pentium 4 506+ 2.66G 接口类型：LGA 775
CPU主频：2.66 针脚数（Pin）：775
CPU外频： 制作工艺：0.09微米 二级缓存容量：1M CPU类型：台式机
64位技术：支持
Celeron D 346 3.06G 接口类型：LGA 775
1.1.3 计算机的分类
1、按规模和综合性能指标分类 1) 巨型机：运算速度快，可达到数百亿次/秒。处理能力最强：航天、
气象等尖端领域。我国的“银河”、“神威”和“曙光” 等
2)大型机：运算速度在100万～几千万次/秒，大型、通用、速度较快、
1.2.1 计算机的基本结构
1．冯·诺依曼型计算机的基本结构 1945年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼(Von Neumann)提
出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个 要点：
⑴采用二进制数的形式表示数据和指令。
⑵将指令和数据存放在存储器中。
⑶计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输 出设备5大部分组成。
随机存储器 （RAM）
计
内存储器 （内存）
算 机
外存储器（外存）
只读存储器 （ROM） 软盘
硬盘
系
光盘
统
键盘
外设
结
输入
图
显示器、投影机
输出设备（Output）
打印机
微机计算机系统
操作系统
绘图仪
语言处理程序
数据库管理系统
网络通信管理程序
系统软件 应用软件 软件系统
应用软件包 用户程序
几种类型的CPU（奔腾4、赛扬D、AMD）
Pentium 4 506+ 2.66G 接口类型：LGA 775
CPU主频：2.66 针脚数（Pin）：775
CPU外频： 制作工艺：0.09微米 二级缓存容量：1M CPU类型：台式机
64位技术：支持
Celeron D 346 3.06G 接口类型：LGA 775
第一章计算机基础知识
和链接等。
网络攻击防护
要点一
总结词
了解常见的网络攻击手段和防护方法，如防火墙、入侵检 测系统等，加强网络安全意识，不轻易泄露个人信息。
要点二
详细描述
随着网络的普及，网络攻击也日益增多。常见的网络攻击 手段包括拒绝服务攻击、钓鱼攻击、恶意软件感染等。为 了防止网络攻击，需要采取有效的防护措施，如使用防火 墙、入侵检测系统等安全设备，加强网络安全意识，不轻 易泄露个人信息。
互联网计算机时代
总结词
互联网计算机时代始于20世纪90年代，主 要特点是计算机网络技术的发展和应用。
详细描述
互联网计算机时代始于1991年的World Wide Web（万维网），它使得互联网成为 一个全球性的信息共享平台。随着互联网的 普及和深入应用，人们的生活、工作、学习 等方面都发生了深刻的变化。同时，互联网 技术的发展也催生了许多新的产业和商业模 式，如电子商务、在线教育等。
自动控制是指利用计算机对生产过程、机械装置等进行自动化控制，以提高生产效率、减少人工干预的过程。
详细描述
自动控制广泛应用于工业生产、航空航天、交通运输等领域。通过自动控制，可以实现精确控制、快速响应和高 效生产，提高生产效率和产品质量。
辅助设计
总结词
辅助设计是指利用计算机进行产品设计、工程制图、虚拟仿真等过程，以提高设计效率和设计质量。
数据备份与恢复
总结词
定期备份重要数据，并采取多种方式进行备份，确保数 据安全。同时，了解数据恢复的方法和步骤，以应对数 据丢失的情况。
详细描述
数据备份是保护数据安全的重要措施。为了防止数据丢 失或损坏，需要定期备份重要数据，并采取多种方式进 行备份，如本地备份、云备份等。同时，了解数据恢复 的方法和步骤，以应对数据丢失的情况。在数据备份和 恢复的过程中，需要注意数据的完整性和可用性，确保 数据的安全可靠。
网络攻击防护
要点一
总结词
了解常见的网络攻击手段和防护方法，如防火墙、入侵检 测系统等，加强网络安全意识，不轻易泄露个人信息。
要点二
详细描述
随着网络的普及，网络攻击也日益增多。常见的网络攻击 手段包括拒绝服务攻击、钓鱼攻击、恶意软件感染等。为 了防止网络攻击，需要采取有效的防护措施，如使用防火 墙、入侵检测系统等安全设备，加强网络安全意识，不轻 易泄露个人信息。
互联网计算机时代
总结词
互联网计算机时代始于20世纪90年代，主 要特点是计算机网络技术的发展和应用。
详细描述
互联网计算机时代始于1991年的World Wide Web（万维网），它使得互联网成为 一个全球性的信息共享平台。随着互联网的 普及和深入应用，人们的生活、工作、学习 等方面都发生了深刻的变化。同时，互联网 技术的发展也催生了许多新的产业和商业模 式，如电子商务、在线教育等。
自动控制是指利用计算机对生产过程、机械装置等进行自动化控制，以提高生产效率、减少人工干预的过程。
详细描述
自动控制广泛应用于工业生产、航空航天、交通运输等领域。通过自动控制，可以实现精确控制、快速响应和高 效生产，提高生产效率和产品质量。
辅助设计
总结词
辅助设计是指利用计算机进行产品设计、工程制图、虚拟仿真等过程，以提高设计效率和设计质量。
数据备份与恢复
总结词
定期备份重要数据，并采取多种方式进行备份，确保数 据安全。同时，了解数据恢复的方法和步骤，以应对数 据丢失的情况。
详细描述
数据备份是保护数据安全的重要措施。为了防止数据丢 失或损坏，需要定期备份重要数据，并采取多种方式进 行备份，如本地备份、云备份等。同时，了解数据恢复 的方法和步骤，以应对数据丢失的情况。在数据备份和 恢复的过程中，需要注意数据的完整性和可用性，确保 数据的安全可靠。
第1章 微型计算机简介
2002年11月微软在全球推出Tablet PC（平板计算机），其 他厂商纷纷推出自己的Tablet PC，Tablet PC被称代表PC产品 未来发展趋势的产品。图1-18所示是几款Tablet PC。
图1-17 便携式个人微机
图1-18 Tablet PC
1.2.4 品牌机与组装机
目前国内市场上各种类型的微机种类繁多，即使相同档次、相 同配置的微机，其价格仍有较大差异，大致可分为进口品牌机、国产 品牌机和组装机几类。 1. 品牌机 2. 组装机 3. 准系统 “准系统”——是指一种在机箱内集成了主板和电源，有时甚 至包括了软驱、光驱，用户在购回后只需安装CPU、硬盘、内存等配 件的一种产品。图1-19所示是准系统的外观及内部结构。
1.2 微型计算机发展简介
1.2.1 微型计算机的诞生
1. 第一台微型计算机——牛郎星 2. 第一台真正的微型计算机 3. IBM-PC的诞生 4. 比尔盖茨与微软公司
1.2.2 微型计算机的两大流派及其档次
微型计算机从诞生至今有两大流派： 一个是由苹果公司独家设计的Apple系列； 另一个是采用IBM开放技术，由众多公司 一起组成的PC系列。 Apple机与PC的分代方法不相同，但 其本质都是一样的，如果按CPU的位数来 分，它们都经历了8位、16位、32位和64 位四代。
(6) 第六代PC（32位） 1998年，Intel公司推出了Pentium II、Celeron CPU，后来 推出了Pentium III、Pentium 4。其他公司也推出了相同档次的 CPU，如K6、Athlon XP、VIA C3等，配置了第六代CPU的PC 是目前最流行的档次。目前流行微机的外观，如图1-16所示。 (7) 第七代64位PC 2003年9月23日，AMD发布了面向台式机和笔记本的64位 处理器：Athlon 64和Athlon 64 FX，标志着64位PC时代的到来。
第一章-计算机的发展
1.2.3 计算机的应用领域
1．科学计算 ． 科学计算是计算机最早的应用方面。科学计算是指计算机用于完成 科学研究和工作技术中所提出的数学问题的计算。这类计算往往公 式复杂、难度很大，用一般计算机工具难于完成。如：天文、地质、
气象、航天等涉及的大量计算
2．实时控制 ．
计算机可以用于科学技术、军事、工业、农业等各个领域的过程控制，用 计算机采集检测数据，按最佳值对控制对象进行自动控制或自动调节。
人类追求的计算工具
春秋战国 算筹
1642加法器 加法器 帕斯卡
1822 差分机 巴比奇
电子计算机时代
1946 ENIAC
20世纪早期
电子二极管和三极管在20世纪头几年相继问世。真空电子二极管 的发明使人类打开了电子文明的大门，而电子三极管的发明及其放大原 理的发现，标志着人类科技史进入了一个新 的时代：电子时代。 1904年，英国人弗莱明发明真空电子二极管。 电子管的诞生，是人类电子文明的起点。1906年， 最早的电子二极管的形象 美国人德弗雷斯特发明电子三极管，并在研究中 发现，三极管可以通过级联使放大倍数大增，这 使得三极管的实用价值大大提高，从而促成了无 线电通信技术的迅速发展。德弗雷斯特因发明三 极管而被称为“无线电之父”。
中央处理器： 中央处理器：一个芯片
工作站：介于PC与小型机之间 工作站 介于PC与小型机之间 介于PC
高分辨率、大容量内外存， 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强
单片微型计算机，简称单片机，是微型计算机的一 个分支。
1.2.3 计算机的特点
运算速度快 计算精度高 具有记忆能力 具有逻辑判断能力 高度自动化与灵活性
大型、通用、较快、 大型、通用、较快、较强 大型机： 客户机/服务器” 大型机：作“客户机/服务器”的服务器
第1章计算机基础知识第一讲
1.1 计算机概述
计算机系统
（1）完整的计算机系统由硬件系统和软件系统组成 （2）硬件系统：又称硬件或硬设备，指构成计算机的物理装置。 （3）软件系统：又称软件或软设备，指使计算机硬件系统进行 工作的各种程序、数据和文档资料的集合。 （4）两者关系：相辅相成，缺一不可。 （5） 裸机 缺少软件系统的计算机
14
第15页/共76页
天河1号A型
15
第16页/共76页
1.1 计算机概述
计算机的特点及主要应用领域
1.计算机的特点
计算机具有存储容量大、处理速度快、工作全自动、计算精度和 可靠性高、逻辑推理和判断能力强等特点。
16
第17页/共76页
1.1 计算机概述
2.计算机的主要应用领域
（1）科学计算 （2）数据处理 （3）过程控制 （4）计算机辅助工程 （5）人工智能
27
第28页/共76页
1.1 计算机概述
（2）应用软件 为解决用户的具体问题，面向某个领域而设计的软件。如：财
务管理软件、学习软件、游戏软件、Office、WPS等
28
第29页/共76页
1.1 计算机概述
计算机工作原理
指令 指示计算机如何工作的命令，是计算机能实现的基本操作， 每一个计算机系统都有它的指令集。指令是由一串二进制代码表示， 通常由操作码和地址码两个部分组成。
7．BIOS
38
第39页/共76页
1.2 微型计算机硬件构成
39
第40页/共76页
1.2 微型计算机硬件构成
CPU（Central Processing Unit）即中央处理单元，是微机系统 的核心，也是整个系统最高的执行单位。它负责整个系统指令的执行， 数学与逻辑的运算，数据的存储与传送，以及对内对外输入与输出的控 制。
第1章计算机基础知识
1. 计算思维概念
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问 题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖 计算机科学之广度的一系列思维活动。
2. 计算思维的特征
把一个复杂的问题转化为若干简单问题的多次 重复 。
10
1.2 计算机中信息的表示
一、数制的定义
1. 进位计数制 按进位的方式计数的数制称为进位计数制。 在日常生活中存在着多种进位计数制，人们使用最多的 是十进制。在十进制数进位运算中，采用“逢十进一”； 一年有12个月，采用的是十二进制。 2. 位权 位权是指一个数字在某个固定位置上所代表的值，简称 “权”。 例如：十进制数358=3*102+5*101+8*100。 位权的值是基数的若干次幂10n。
整数部分 8 68 8 8 取余 4 0 1 ͯ ͯ 小数部分 0.4375 8 3.50 8 4.0
8 1
0
21
例1-6:将十进制(2347)10转换为十六进制数
整数部分 16 2347 取余 11
16 146
16 9
0
2
9
22
3. 二进制数与十六进制数之间的转换
【例】：将[111101.010111]2 =[0011 1101.0101 1100]2 =[3D.5C]16
• 计算机发展的4个时代
分代 第一代 第二代 第三代 时间 1946~1953 1954~1963 1964~1970 主要电子器件 电子管 晶体管
中小规模
技术特点
穿孔卡片，机器
语言和汇编语言
磁盘，高级语言，
科学计算，中小型 计算机 大型化，集中式计 算，远程终端 超大型化，微机化， 嵌入式，图形用户 界面，多媒体，网 络通信
计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问 题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖 计算机科学之广度的一系列思维活动。
2. 计算思维的特征
把一个复杂的问题转化为若干简单问题的多次 重复 。
10
1.2 计算机中信息的表示
一、数制的定义
1. 进位计数制 按进位的方式计数的数制称为进位计数制。 在日常生活中存在着多种进位计数制，人们使用最多的 是十进制。在十进制数进位运算中，采用“逢十进一”； 一年有12个月，采用的是十二进制。 2. 位权 位权是指一个数字在某个固定位置上所代表的值，简称 “权”。 例如：十进制数358=3*102+5*101+8*100。 位权的值是基数的若干次幂10n。
整数部分 8 68 8 8 取余 4 0 1 ͯ ͯ 小数部分 0.4375 8 3.50 8 4.0
8 1
0
21
例1-6:将十进制(2347)10转换为十六进制数
整数部分 16 2347 取余 11
16 146
16 9
0
2
9
22
3. 二进制数与十六进制数之间的转换
【例】：将[111101.010111]2 =[0011 1101.0101 1100]2 =[3D.5C]16
• 计算机发展的4个时代
分代 第一代 第二代 第三代 时间 1946~1953 1954~1963 1964~1970 主要电子器件 电子管 晶体管
中小规模
技术特点
穿孔卡片，机器
语言和汇编语言
磁盘，高级语言，
科学计算，中小型 计算机 大型化，集中式计 算，远程终端 超大型化，微机化， 嵌入式，图形用户 界面，多媒体，网 络通信
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1-16
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1962年 史丹佛大學和普渡大學成立了全球最早的計算機科學系 （computer science departments） 台灣最早的計算機科學系：交通大學計算機與控制工程 系(1970) 台灣最早命名為資訊工程系的則是台灣大學(1977) 交大的計工系也於1988年更名為資訊工程系 現在幾乎全球各主流大學，都設立了計算機科學的相關 科系，足以顯示計算機一日千里的進展 MIT的Steve Russell發明了全球第一個電腦遊戲，很快 就風行了整個美國的電腦實驗室 西元1963年 美國國家標準局制定了以7個位元（bit）編碼的ASCII （American Standard Code for Information Interchange），ASCII仍是目前非常重要的電腦編碼標 準
1-5
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1937年
亞蘭杜林（Alan Turing）提出了杜林機 （Turing Machine）的概念 史丹佛大學的同學William Hewlett和David Packard在加洲Palo Alto的車庫組成了HewlettPackard（HP）公司的雛型，於西元1939年正 式成立HP，當初要取名為Hewlett-Packard或 Packard-Hewlett是丟銅板決定的
1-8
全華科技圖書
計算機概論
Turing Award
2004 Winners: Vinton G. Cerf and Robert E.
Kahn (TCP/IP；Fathers of the Internet) Donald Knuth 1974 Steven Cook 1982 Ken Thompson & Dannis Ritchie 1983 姚期智院士在西元2000年時, 獲頒Turing Award (唯一華人得主)
薄煎餅翻整問題 [參考Prof. Steven Rudich 的說明 ppt | ps | pdf | video ]
計算機概論
1-22
全華科技圖書
計算機科學大事紀
西元1978年
Ron Rivest、Adl Shamir及Leonard Adelman發 明了著名的RSA公開金鑰加密法 Intel也推出了第一個16位元的處理器8086及 8088，其中8088是IBM PC初期所採用的中央 處理器（Central Processing Unit，簡稱CPU）
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1912年 無線電廣播工程師學會（the Institute of Radio Engineers）成立 它於西元1963年和美國電機工程師學會（the American Institute Electrical Engineers）合併成為聲 譽卓著的國際電機電子工程師學會（the Institute of Electrical and Electronics Engineers，簡稱為IEEE， 唸成“EYE triple E”）
accompanied by a prize of $100,000. It is given to an individual selected for contributions of a technical nature made to the computing community. The contributions should be of lasting and major technical importance to the computer field. Financial support of the Turing Award is provided by the Intel Corporation. 西元1966年開始
1-11
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1944年
哈佛大學在IBM贊助下，完成了第一部電動機 械計算機，稱為馬克一號（Mark I），長度51 英呎，高度8英呎 John von Neumann介紹了「儲存程式」 （stored program）的概念，今日的數位電腦 基本上都是採用這個概念所建構而成的。(1-2 節補充說明)
西元1938年
在西元2002年時，HP和個人電腦大公司Compaq 合併
計算機概論
1-6
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Turing Machine
Alan Turing在二次大戰時設計, 破解了德國的
Enigma密碼
1-7
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計算機概論
Turing Award
Nobel prize in computer science ACM's most prestigious technical award is
西元1889年
1-4
全華科技圖書
協助人口普查，只耗費 兩年半即完成調查工作， 而原來這項工作需耗時 七年半呢！ Herman Hollerith在西 元1896年時成立了 Tabulating Machine Company，於西元 1924年2月14日，正式 改名為IBM （International Business Machines Corporation）
1-9
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1939年 John V. Atanasoff 和他 的助理Clifford Berry發 明了第一部可用電子訊 號將資訊編碼的特殊用 途機器，稱為ABC （Atanasoff Berry Computer） 德國數學家Konrad Zuse也設計了一個稱為 Z1的二進位電動計算機
1-19
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1971年 Niklaus Wirth開發了Pascal程式語言 Ray Tomlinson寄發了第一封的email。
Vacuum tubes (真空管)
1-20
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transistor (電晶體)
IC (Integrated Circuit; 積體電路)
1-13
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1947年
ห้องสมุดไป่ตู้
世上最早及最大的計算機教育及研究學會ACM （the Association for Computing Machinery） 開始提供交換計算機領域相關資訊、想法及發 現的園地，今日它已是橫跨超越百國的重要學 術組織。
1-14
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VLSI
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1972年 Dennis Ritchie開發了C 程式語言
西元1975年 第一部個人電腦（PC， personal computer）問 世，稱為Altair 8800 IBM做了第一部的雷射 印表機。
1-21
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1945年
1-12
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1946年
賓州大學的John. W. Mauchly和J. Presper Eckert, Jr.製造了第一部以真空管（vacuum tube）為基礎元件的計算機，稱為ENIAC （Electronic Numerical Integrator and Computer）
第1章 計算機簡介
1-1 計算機科學大事紀 1-2 當代計算機的通用架構 1-3 計算機應用及未來展望
1-1 計算機科學大事紀
西元前3000年 算盤（abacus）已出現在亞洲， 有人說是巴比倫人發明的；也有人說是中國人發明的 無論如何，亞洲人發明了算盤應無庸置疑
1-2
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西元1822年
Charles Babbage開始設 計Difference Engine
可做簡單的數學運算
1-3
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1844年
Samuel Morse從華盛 頓傳了一份電報到巴爾 地摩 Herman Hollerith設計 了以打孔卡片來儲存資 料並排序的電動機器
1-18
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1965年 Multics作業系統。 西元1966年 有資訊領域諾貝爾獎之稱的「杜林獎」（Turing Award） 開始頒發，每年頒發一次，獎金為美金十萬元。 西元1968年 Robert Noyce、Andrew Grove和Gordon Moore成立了 Intel，它是今日世界影響力最大的電腦微處理器發明公 司，Pentium、Celeron、Xeon及Itanium等都是該公司 一系列的產品，影響資訊科技至深。 西元1970年 Dennis Ritchie和Kenneth Thompson設計了Unix作業系 統（這名稱和1965年耗費眾多人年完成的Multics互別苗 頭）。
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1642年
法國數學家Blaise Pascal 發明了機械式的加法器 Pascaline
西元1801年
Joseph-Marie Jacquard 發明了Jacquard loom
第一部使用儲存器及程 式設計概念的機器 以打孔卡片（punched card）來控制織布機的 編織流程
1-15
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1956年 William Bradford Shockley、John Bardeen及 Walter Houser Brattain榮獲諾貝爾物理獎，諾 貝爾委員會在讚辭中說：「獲獎是要表彰三位 學者在半導體的研究及發現電晶體的效應。」 西元1957年 John Backus和IBM的同事發展了第一個 Fortran語言的商用編譯器 西元1959年 Honeywell公司推出以電晶體（transistor）為基 礎元件的計算機，稱為Honeywell 400，這也是 第二代電腦（電晶體時期）的代表作
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西元1962年 史丹佛大學和普渡大學成立了全球最早的計算機科學系 （computer science departments） 台灣最早的計算機科學系：交通大學計算機與控制工程 系(1970) 台灣最早命名為資訊工程系的則是台灣大學(1977) 交大的計工系也於1988年更名為資訊工程系 現在幾乎全球各主流大學，都設立了計算機科學的相關 科系，足以顯示計算機一日千里的進展 MIT的Steve Russell發明了全球第一個電腦遊戲，很快 就風行了整個美國的電腦實驗室 西元1963年 美國國家標準局制定了以7個位元（bit）編碼的ASCII （American Standard Code for Information Interchange），ASCII仍是目前非常重要的電腦編碼標 準
1-5
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計算機科學大事紀
西元1937年
亞蘭杜林（Alan Turing）提出了杜林機 （Turing Machine）的概念 史丹佛大學的同學William Hewlett和David Packard在加洲Palo Alto的車庫組成了HewlettPackard（HP）公司的雛型，於西元1939年正 式成立HP，當初要取名為Hewlett-Packard或 Packard-Hewlett是丟銅板決定的
1-8
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計算機概論
Turing Award
2004 Winners: Vinton G. Cerf and Robert E.
Kahn (TCP/IP；Fathers of the Internet) Donald Knuth 1974 Steven Cook 1982 Ken Thompson & Dannis Ritchie 1983 姚期智院士在西元2000年時, 獲頒Turing Award (唯一華人得主)
薄煎餅翻整問題 [參考Prof. Steven Rudich 的說明 ppt | ps | pdf | video ]
計算機概論
1-22
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計算機科學大事紀
西元1978年
Ron Rivest、Adl Shamir及Leonard Adelman發 明了著名的RSA公開金鑰加密法 Intel也推出了第一個16位元的處理器8086及 8088，其中8088是IBM PC初期所採用的中央 處理器（Central Processing Unit，簡稱CPU）
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1912年 無線電廣播工程師學會（the Institute of Radio Engineers）成立 它於西元1963年和美國電機工程師學會（the American Institute Electrical Engineers）合併成為聲 譽卓著的國際電機電子工程師學會（the Institute of Electrical and Electronics Engineers，簡稱為IEEE， 唸成“EYE triple E”）
accompanied by a prize of $100,000. It is given to an individual selected for contributions of a technical nature made to the computing community. The contributions should be of lasting and major technical importance to the computer field. Financial support of the Turing Award is provided by the Intel Corporation. 西元1966年開始
1-11
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1944年
哈佛大學在IBM贊助下，完成了第一部電動機 械計算機，稱為馬克一號（Mark I），長度51 英呎，高度8英呎 John von Neumann介紹了「儲存程式」 （stored program）的概念，今日的數位電腦 基本上都是採用這個概念所建構而成的。(1-2 節補充說明)
西元1938年
在西元2002年時，HP和個人電腦大公司Compaq 合併
計算機概論
1-6
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Turing Machine
Alan Turing在二次大戰時設計, 破解了德國的
Enigma密碼
1-7
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計算機概論
Turing Award
Nobel prize in computer science ACM's most prestigious technical award is
西元1889年
1-4
全華科技圖書
協助人口普查，只耗費 兩年半即完成調查工作， 而原來這項工作需耗時 七年半呢！ Herman Hollerith在西 元1896年時成立了 Tabulating Machine Company，於西元 1924年2月14日，正式 改名為IBM （International Business Machines Corporation）
1-9
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1939年 John V. Atanasoff 和他 的助理Clifford Berry發 明了第一部可用電子訊 號將資訊編碼的特殊用 途機器，稱為ABC （Atanasoff Berry Computer） 德國數學家Konrad Zuse也設計了一個稱為 Z1的二進位電動計算機
1-19
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1971年 Niklaus Wirth開發了Pascal程式語言 Ray Tomlinson寄發了第一封的email。
Vacuum tubes (真空管)
1-20
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transistor (電晶體)
IC (Integrated Circuit; 積體電路)
1-13
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1947年
ห้องสมุดไป่ตู้
世上最早及最大的計算機教育及研究學會ACM （the Association for Computing Machinery） 開始提供交換計算機領域相關資訊、想法及發 現的園地，今日它已是橫跨超越百國的重要學 術組織。
1-14
全華科技圖書
VLSI
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1972年 Dennis Ritchie開發了C 程式語言
西元1975年 第一部個人電腦（PC， personal computer）問 世，稱為Altair 8800 IBM做了第一部的雷射 印表機。
1-21
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計算機科學大事紀
西元1945年
1-12
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1946年
賓州大學的John. W. Mauchly和J. Presper Eckert, Jr.製造了第一部以真空管（vacuum tube）為基礎元件的計算機，稱為ENIAC （Electronic Numerical Integrator and Computer）
第1章 計算機簡介
1-1 計算機科學大事紀 1-2 當代計算機的通用架構 1-3 計算機應用及未來展望
1-1 計算機科學大事紀
西元前3000年 算盤（abacus）已出現在亞洲， 有人說是巴比倫人發明的；也有人說是中國人發明的 無論如何，亞洲人發明了算盤應無庸置疑
1-2
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西元1822年
Charles Babbage開始設 計Difference Engine
可做簡單的數學運算
1-3
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1844年
Samuel Morse從華盛 頓傳了一份電報到巴爾 地摩 Herman Hollerith設計 了以打孔卡片來儲存資 料並排序的電動機器
1-18
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計算機概論
計算機科學大事紀
西元1965年 Multics作業系統。 西元1966年 有資訊領域諾貝爾獎之稱的「杜林獎」（Turing Award） 開始頒發，每年頒發一次，獎金為美金十萬元。 西元1968年 Robert Noyce、Andrew Grove和Gordon Moore成立了 Intel，它是今日世界影響力最大的電腦微處理器發明公 司，Pentium、Celeron、Xeon及Itanium等都是該公司 一系列的產品，影響資訊科技至深。 西元1970年 Dennis Ritchie和Kenneth Thompson設計了Unix作業系 統（這名稱和1965年耗費眾多人年完成的Multics互別苗 頭）。
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1642年
法國數學家Blaise Pascal 發明了機械式的加法器 Pascaline
西元1801年
Joseph-Marie Jacquard 發明了Jacquard loom
第一部使用儲存器及程 式設計概念的機器 以打孔卡片（punched card）來控制織布機的 編織流程
1-15
全華科技圖書
計算機概論
計算機科學大事紀
西元1956年 William Bradford Shockley、John Bardeen及 Walter Houser Brattain榮獲諾貝爾物理獎，諾 貝爾委員會在讚辭中說：「獲獎是要表彰三位 學者在半導體的研究及發現電晶體的效應。」 西元1957年 John Backus和IBM的同事發展了第一個 Fortran語言的商用編譯器 西元1959年 Honeywell公司推出以電晶體（transistor）為基 礎元件的計算機，稱為Honeywell 400，這也是 第二代電腦（電晶體時期）的代表作