計算機(jī)導(dǎo)論第一章：計算機(jī)的基本概念

計算機(jī)導(dǎo)論第一章：計算機(jī)的基本概念

計算機(jī)的發(fā)展歷程01機(jī)械計算機(jī)的起源帕斯卡計算器：法國科學(xué)家帕斯卡于1642年發(fā)明了帕斯卡計算器，這是世界上第一臺機(jī)械計算器。萊布尼茨計算器：德國科學(xué)家萊布尼茨于1671年發(fā)明了萊布尼茨計算器，這是一種可以進(jìn)行乘除運算的機(jī)械計算器。機(jī)械計算機(jī)的演變巴貝奇分析機(jī)：英國科學(xué)家巴貝奇于19世紀(jì)40年代設(shè)計了巴貝奇分析機(jī)，這是一臺用于進(jìn)行復(fù)雜數(shù)學(xué)運算的機(jī)械計算機(jī)。埃尼阿克計算機(jī)：美國科學(xué)家埃克特和莫奇利于1946年共同發(fā)明了埃尼阿克計算機(jī)，這是世界上第一臺通用電子計算機(jī)。機(jī)械計算機(jī)的起源與演變埃尼阿克計算機(jī)：美國科學(xué)家?？颂睾湍胬?946年共同發(fā)明了埃尼阿克計算機(jī)，這是世界上第一臺通用電子計算機(jī)。ENIAC計算機(jī)：美國科學(xué)家普雷斯珀·?？颂睾图s翰·莫奇利于1946年共同發(fā)明了ENIAC計算機(jī)，這是世界上第一臺通用電子計算機(jī)。電子計算機(jī)的誕生第二代計算機(jī)：20世紀(jì)50年代，第二代計算機(jī)誕生，其主要特點是采用晶體管作為電子器件。第三代計算機(jī)：20世紀(jì)60年代，第三代計算機(jī)誕生，其主要特點是采用集成電路作為電子器件。第四代計算機(jī)：20世紀(jì)70年代，第四代計算機(jī)誕生，其主要特點是采用大規(guī)模集成電路作為電子器件。電子計算機(jī)的發(fā)展電子計算機(jī)的誕生與發(fā)展量子計算機(jī)量子比特：量子計算機(jī)使用量子比特作為信息存儲和處理單元，其特點是具有量子疊加和量子糾纏等量子力學(xué)特性。量子算法：量子計算機(jī)使用量子算法進(jìn)行信息處理，其計算速度比傳統(tǒng)計算機(jī)快得多。人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)：人工智能技術(shù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以讓計算機(jī)通過大量數(shù)據(jù)自動學(xué)習(xí)和改進(jìn)。深度學(xué)習(xí)：深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個分支，其特點是使用多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)表示和處理。物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器技術(shù)可以讓計算機(jī)感知周圍環(huán)境的各種信息。通信技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)中的通信技術(shù)可以讓計算機(jī)與周圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制。計算機(jī)的未來發(fā)展趨勢計算機(jī)的基本組成與原理02計算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成中央處理器（CPU）運算器：負(fù)責(zé)進(jìn)行各種算術(shù)和邏輯運算?？刂破鳎贺?fù)責(zé)控制計算機(jī)各部件的工作。內(nèi)存隨機(jī)存取存儲器（RAM）：用于臨時存儲數(shù)據(jù)和程序。只讀存儲器（ROM）：用于永久存儲數(shù)據(jù)和程序。輸入輸出設(shè)備輸入設(shè)備：如鍵盤、鼠標(biāo)等，用于將外部信息輸入計算機(jī)。輸出設(shè)備：如顯示器、打印機(jī)等，用于將計算機(jī)內(nèi)部信息輸出到外部。操作系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用：操作系統(tǒng)提供的用于與硬件通信的接口。進(jìn)程管理：操作系統(tǒng)對計算機(jī)資源的分配和管理。01程序設(shè)計語言編譯器：將高級語言程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言程序的工具。解釋器：逐行解釋和執(zhí)行高級語言程序的工具。02數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)用于存儲和管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)查詢：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供用于查詢和管理數(shù)據(jù)的接口。03計算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成指令執(zhí)行取指令：CPU從內(nèi)存中取出指令。解碼指令：CPU對取出的指令進(jìn)行解碼。執(zhí)行指令：CPU執(zhí)行解碼后的指令。寫回結(jié)果：CPU將執(zhí)行結(jié)果寫回內(nèi)存或寄存器。程序運行加載程序：操作系統(tǒng)將程序加載到內(nèi)存中。啟動程序：操作系統(tǒng)啟動程序，使程序開始運行。程序執(zhí)行：程序在CPU上運行，進(jìn)行各種計算和處理。程序結(jié)束：程序運行完畢，釋放資源。計算機(jī)的工作原理計算機(jī)的分類與性能指標(biāo)03按使用領(lǐng)域分類通用計算機(jī)：適用于各種領(lǐng)域的計算機(jī)。專用計算機(jī)：針對特定領(lǐng)域設(shè)計的計算機(jī)。按規(guī)模分類巨型計算機(jī)：用于大規(guī)模科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理的大型計算機(jī)。大型計算機(jī)：用于中型規(guī)?？茖W(xué)計算和數(shù)據(jù)處理的中型計算機(jī)。微型計算機(jī)：用于個人和小型企業(yè)應(yīng)用的微型計算機(jī)。嵌入式計算機(jī)：用于嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的嵌入式計算機(jī)。計算機(jī)的分類方法字長位數(shù)：計算機(jī)中用于表示數(shù)據(jù)的最小單位。字長：計算機(jī)中一次能處理的最大數(shù)據(jù)位數(shù)。運算速度時鐘頻率：計算機(jī)CPU每秒鐘執(zhí)行的時鐘周期數(shù)。FLOPS：每秒浮點運算次數(shù)，用于衡量計算機(jī)的運算速度。存儲容量主存儲器容量：計算機(jī)中用于存儲數(shù)據(jù)和程序的主存儲器的大小。外存容量：計算機(jī)中用于永久存儲數(shù)據(jù)和程序的外部存儲設(shè)備的大小。計算機(jī)的主要性能指標(biāo)??????字長越長，計算機(jī)一次能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)越多，運算速度越快。字長與運算速度字長越長，計算機(jī)存儲數(shù)據(jù)和程序所需的存儲空間越大。字長與存儲容量運算速度越快，計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的能力越強，對存儲容量的需求也越大。運算速度與存儲容量??????性能指標(biāo)間的相互關(guān)系計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域與社會影響04數(shù)學(xué)計算數(shù)值分析：使用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算和分析。符號計算：使用計算機(jī)進(jìn)行符號運算和推理。01物理模擬分子模擬：使用計算機(jī)模擬分子的結(jié)構(gòu)和行為。流體模擬：使用計算機(jī)模擬流體的流動和熱傳導(dǎo)。02天文觀測宇宙觀測：使用計算機(jī)分析宇宙中的物質(zhì)和能量分布。行星觀測：使用計算機(jī)分析行星的表面特征和大氣環(huán)境。03計算機(jī)在科學(xué)計算領(lǐng)域的應(yīng)用數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)清洗：使用計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，去除噪聲和異常值。數(shù)據(jù)分析：使用計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，提取有用信息。文檔處理文字處理：使用計算機(jī)進(jìn)行文字輸入、編輯和排版。表格處理：使用計算機(jī)進(jìn)行表格的創(chuàng)建、編輯和計算。圖像處理圖像識別：使用計算機(jī)對圖像進(jìn)行識別和分類。圖像合成：使用計算機(jī)對圖像進(jìn)行合成和編輯。計算機(jī)在信息處理領(lǐng)域的應(yīng)用電子郵件：使用計算機(jī)發(fā)送和接收電子郵件，實現(xiàn)遠(yuǎn)程溝通。即時通訊：使用計算機(jī)進(jìn)行實時語音和視頻通話，提高溝通效率。交流與溝通在線教育：使用計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程教育和培訓(xùn)，拓寬學(xué)習(xí)渠道。虛擬實驗室：使用計算機(jī)進(jìn)行虛擬實驗，提高實驗效果和學(xué)習(xí)體驗。教育與培