信息技術(shù)導(dǎo)論-計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用本章內(nèi)容3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程

掌握計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各組成部分及其功能教學(xué)目標(biāo)3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

第三章

3.1.1通用電子計(jì)算機(jī)的誕生1945年,美國(guó)數(shù)學(xué)家馮.諾依曼博士發(fā)表《電子計(jì)算工具邏輯設(shè)計(jì)》論文，提出二進(jìn)制表達(dá)方式和存儲(chǔ)程序控制計(jì)算機(jī)構(gòu)想。1946年,美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)研制成功電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC。重30噸，耗電150kW，占地170平米，用電子管18800個(gè)，每秒5000次加法.3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

第三章

從使用器件的角度來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展大致經(jīng)歷了5代的變化。

3.1.2

計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程表3.1

數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展史

時(shí)間使用器件運(yùn)行速度/（次/秒）典型應(yīng)用第一代1946-1957年電子管幾千至幾萬(wàn)數(shù)據(jù)處理機(jī)第二代1958-1964年晶體管幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)第三代1965-1970年小規(guī)模/中規(guī)模集成電路幾十萬(wàn)至幾百萬(wàn)小型計(jì)算機(jī)第四代1971-1985年大規(guī)模/超大規(guī)模集成電路幾百萬(wàn)至幾千萬(wàn)微型計(jì)算機(jī)第五代1986年至今甚大規(guī)模集成電路幾億至上百億單片計(jì)算機(jī)◆1946-1957年，采用真空電子管作為邏輯電路器件。

第三章

(1).第一代計(jì)算機(jī)：電子管計(jì)算機(jī)3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況◆1958-1964年，采用晶體管作為邏輯電路器件。

第三章

(2)

第二代計(jì)算機(jī)：晶體管計(jì)算機(jī)3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況◆1965-1970年，采用半導(dǎo)體集成電路代替分立元件。

第三章(3)

第三代計(jì)算機(jī)：集成電路計(jì)算機(jī)3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況◆1971-1985年，采用半導(dǎo)體集成電路代替分立元件。計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度大大提高，達(dá)到每秒幾百萬(wàn)次至幾千萬(wàn)次，體積大大縮小，成本大大降低，可靠性大大提高。

第三章

(4)

第四代計(jì)算機(jī)：超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

第三章

(5)

第五代計(jì)算機(jī)：?jiǎn)纹?jì)算機(jī)◆從1986年開(kāi)始，采用甚大規(guī)模集成電路作為電子器件，運(yùn)算速度高達(dá)每秒幾億次至上百億次。由一片甚大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的“單片計(jì)算機(jī)”開(kāi)始出現(xiàn)。3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況

第三章

各階段電路器件3.1計(jì)算機(jī)發(fā)展概況3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成計(jì)算機(jī)分類

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常所說(shuō)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，除了包括看得見(jiàn)的計(jì)算機(jī)硬件之外，還包括運(yùn)行在計(jì)算機(jī)硬件上的軟件。即，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。計(jì)算機(jī)硬件是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各功能部件的集合，是具體物理裝置的總稱。計(jì)算機(jī)軟件是指與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作有關(guān)的各種程序以及任何與之相關(guān)的文檔和數(shù)據(jù)的集合。

第三章

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成◆計(jì)算機(jī)由硬件（Hardware）和軟件（Software）兩部分組成硬件是基礎(chǔ)，是軟件活動(dòng)的舞臺(tái)軟件是靈魂，使硬件最大限度地發(fā)揮作用兩者缺一不可

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成◆計(jì)算機(jī)軟件由計(jì)算機(jī)程序構(gòu)成的無(wú)形的東西需要存儲(chǔ)在有形的硬件（如主存儲(chǔ)器、硬盤等）中可以實(shí)現(xiàn)更高層次的邏輯功能◆計(jì)算機(jī)硬件由物理元器件構(gòu)成的有形實(shí)體主要是數(shù)字邏輯電路◆馮·諾伊曼體系結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)：使用二進(jìn)制數(shù)和存儲(chǔ)程序；設(shè)計(jì)思想：存儲(chǔ)程序并按地址順序執(zhí)行；把程序及其操作數(shù)據(jù)一同存儲(chǔ)?！艄痼w系結(jié)構(gòu)（HarvardArchitecture）

把程序與其操作數(shù)據(jù)分開(kāi)存儲(chǔ)；

源自HarvardMarkI計(jì)算機(jī)；現(xiàn)代的馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中展示出了某些哈佛體系結(jié)構(gòu)的特性，如高速緩存Cache。

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成◆因提出“離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)方案”-EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)，被稱為“計(jì)算機(jī)之父”，該方案至今仍為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者所遵循；◆是20世紀(jì)最重要的數(shù)學(xué)家之一，因其在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、博弈論等領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)成為美國(guó)科學(xué)院院士。3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件

第三章

第三章

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的工作原理存儲(chǔ)程序：將程序存放在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中；程序控制：

按指令地址訪問(wèn)存儲(chǔ)器并取出指令，經(jīng)譯碼依次產(chǎn)生指令執(zhí)行所需的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算的控制，完成指令的功能。（指令系統(tǒng)、控制器原理等）（存儲(chǔ)系統(tǒng)與快速訪問(wèn)

）3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成外設(shè)：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、外存儲(chǔ)器主機(jī)：CPU（運(yùn)算器+

控制器）、內(nèi)存總線：地址線、數(shù)據(jù)線、控制線

第三章

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成硬件系統(tǒng)（總體圖）輸入設(shè)備輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器CPU外設(shè)主機(jī)控制數(shù)據(jù)地址或指令3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

第三章

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(1)硬件系統(tǒng) - 控制器控制器是計(jì)算機(jī)的管理機(jī)構(gòu)和指揮中心按照預(yù)先確定的操作步驟，協(xié)調(diào)控制計(jì)算機(jī)各部件有條不紊地自動(dòng)工作控制器工作的實(shí)質(zhì)就是解釋程序逐條讀取、分析、執(zhí)行指令，控制各部件動(dòng)作高級(jí)計(jì)算機(jī)中的控制器可以改變某些指令的順序，以改善性能程序計(jì)數(shù)器(PC，ProgramCounter)是一個(gè)特殊的寄存器記錄著將要讀取的下一條指令在存儲(chǔ)器中的位置3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

第三章

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(1)硬件系統(tǒng) - 控制器產(chǎn)生控制信號(hào)的依據(jù)指令、狀態(tài)、時(shí)序；控制信號(hào)的形式電平信號(hào)、脈沖信號(hào)；基本功能產(chǎn)生指令執(zhí)行過(guò)程所需要的所有控制信號(hào)，控制相關(guān)功能部件執(zhí)行相應(yīng)操作；控制信號(hào)的產(chǎn)生方式微程序、硬布線。3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

第三章

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(1)硬件系統(tǒng) -

控制器的基本工作流程①?gòu)某绦蛴?jì)數(shù)器所指示的存儲(chǔ)單元中讀取下一條指令代碼；②把指令代碼譯碼為一系列命令或信號(hào)，發(fā)向各個(gè)不同的功能部件。③遞增程序計(jì)數(shù)器，以指向下一條指令。④根據(jù)指令需要，從存儲(chǔ)器（或輸入設(shè)備）讀取數(shù)據(jù)，所需數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器位置通常保存在指令代碼中。⑤把讀取的數(shù)據(jù)提供給運(yùn)算器或寄存器。⑥如果指令需要由運(yùn)算器（或?qū)ｉT硬件）來(lái)完成，則命令運(yùn)算器執(zhí)行所請(qǐng)求的操作。⑦把來(lái)自運(yùn)算器的計(jì)算結(jié)果寫回到存儲(chǔ)器、寄存器或輸出設(shè)備⑧返回第①步。3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

第三章

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(1)硬件系統(tǒng) -

指令和數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)中有兩股信息在流動(dòng)：一股是控制信息，即操作命令，其發(fā)源地是控制器，它分散流向各個(gè)部件；另一股是數(shù)據(jù)信息，它受控制信息的控制，從一個(gè)部件流向另一個(gè)部件，邊流動(dòng)邊加工處理。3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(2)硬件系統(tǒng) -

運(yùn)算器運(yùn)算器是一個(gè)用于信息加工的部件，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算運(yùn)算器通常由算術(shù)邏輯單元（ArithmeticLogicUnit，ALU）和一系列寄存器組成

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(2)硬件系統(tǒng) -

運(yùn)算器寄存器累加器一個(gè)特殊的寄存器除了存放操作數(shù)之外，還用于存放中間結(jié)果和最后結(jié)果基本結(jié)構(gòu)ALU(ArithmeticLogicalUnit)

、寄存器、連接通路邏輯運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算與、或、非、移位等加、減、乘、除法等

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(3)硬件系統(tǒng) -存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)程序和數(shù)據(jù)都用二進(jìn)制數(shù)表示，統(tǒng)稱為信息向存儲(chǔ)器存入或從存儲(chǔ)器取出信息，都稱為訪問(wèn)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器由一系列存儲(chǔ)單元組成每個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào)稱為地址要按給定的地址來(lái)尋找所選擇的存儲(chǔ)單元

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成容量

地址線數(shù)量1K

101M

201G

30

3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(3)硬件系統(tǒng) -存儲(chǔ)器工作原理

按地址訪問(wèn)，讀/寫數(shù)據(jù)。工作模式讀/寫；功能存儲(chǔ)原程序、原數(shù)據(jù)、運(yùn)算中間結(jié)果；

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成輸出設(shè)備輸出處理結(jié)果(顯示器、聲卡、網(wǎng)卡、打印機(jī)等)輸入設(shè)備向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)(鍵盤、鼠標(biāo)、網(wǎng)卡、掃描儀等)輸入設(shè)備外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(4)硬件系統(tǒng) -輸入/輸出設(shè)備存儲(chǔ)器CPU外設(shè)主機(jī)控制數(shù)據(jù)地址或指令

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成3.2.1計(jì)算機(jī)硬件：馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的組成(5)硬件系統(tǒng) -總線系統(tǒng)存儲(chǔ)器

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成

軟件系統(tǒng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)中全部程序的集合，統(tǒng)稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)。事實(shí)上，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、控制或做其他工作時(shí)，需要有各種用途的程序。因此，凡是用于一臺(tái)計(jì)算機(jī)的各種程序，統(tǒng)稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的程序或軟件系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)內(nèi)容豐富，通常將軟件分為兩大類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。1.軟件系統(tǒng)3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1)系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件的分類它由計(jì)算機(jī)軟件生產(chǎn)廠商研制提供，主要包括操作系統(tǒng)各種語(yǔ)言處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)服務(wù)性程序計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件

系統(tǒng)軟件（SystemSoftware）指的是管理、監(jiān)控、維護(hù)計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠高效率工作的一組程序及文檔資料。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1)系統(tǒng)軟件

(1)操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)（OperatingSystem，OS）是管理、控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有軟、硬件資源，提供用戶與計(jì)算機(jī)交流信息的界面，方便用戶操作、使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源和功能，以最大限度地發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用和效能的一組龐大的管理控制程序。使多個(gè)用戶能有效地共用一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1)系統(tǒng)軟件

(2)語(yǔ)言處理系統(tǒng)要使計(jì)算機(jī)按照人（用戶）的要求去工作，必須使計(jì)算機(jī)能夠接受，并懂得人輸送給它的各種命令和數(shù)據(jù)，而且還應(yīng)當(dāng)能夠?qū)⑦\(yùn)算處理后的結(jié)果反饋給人。人與計(jì)算機(jī)之間的這種信息交流同樣需要語(yǔ)言。語(yǔ)言處理系統(tǒng)（通常稱為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言）就是人與計(jì)算機(jī)交流信息的語(yǔ)言工具，提供了讓用戶按自己的需要編制程序的功能。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1)系統(tǒng)軟件

(3)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)所謂數(shù)據(jù)庫(kù)就是實(shí)現(xiàn)有組織、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量相關(guān)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問(wèn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件資源所組成的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件一起組成了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，DBMS）。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有各種類型，目前許多計(jì)算機(jī)，包括微型計(jì)算機(jī)，都配有數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，如dBase、FoxBase、FoxPor、Access、Oracle、SQLServer、DB2等。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1)系統(tǒng)軟件

(4)服務(wù)性程序服務(wù)性程序又稱為工具軟件，一般包括診斷程序、調(diào)試程序等。功能：用于調(diào)試、檢測(cè)、診斷、維護(hù)計(jì)算機(jī)軟、硬件的程序，如連接程序Link，編輯程序Editor，診斷測(cè)試程序Qaplus、Pcbench、Winbench、Wintest等。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1)系統(tǒng)軟件

(5)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)而配置的系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行組織和管理，實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信處理程序等，前者用于協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)中各機(jī)器的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的管理，后者用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成1)系統(tǒng)軟件(6)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)程序

標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)程序是為方便用戶而預(yù)先按照標(biāo)準(zhǔn)格式編制好的一些常用程序段所組成的標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成2)應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件概念應(yīng)用軟件（ApplicationSoftware）是在系統(tǒng)軟件的支持下，針對(duì)某種專門的應(yīng)用目的設(shè)計(jì)編制的程序及相關(guān)文檔。如各種字處理軟件、電子表格軟件、圖像處理軟件、媒體播放軟件、工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動(dòng)控制程序、企業(yè)管理程序、情報(bào)檢索程序、科學(xué)計(jì)算程序以及各種會(huì)計(jì)、財(cái)務(wù)、金融、人事、檔案、圖書、學(xué)籍、銷售等管理信息系統(tǒng)。總而言之，軟件系統(tǒng)是在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為有效使用計(jì)算機(jī)而配置的。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成2.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

（1）

機(jī)器語(yǔ)言在早期的計(jì)算機(jī)中，人們直接用機(jī)器語(yǔ)言來(lái)編寫程序。機(jī)器語(yǔ)言是用二進(jìn)制代碼“0”和“1”表示的計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行的一種機(jī)器指令的集合。它是計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者通過(guò)計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)賦予計(jì)算機(jī)的操作功能。機(jī)器語(yǔ)言具有靈活、直接執(zhí)行和速度快等特點(diǎn)。但是，用機(jī)器語(yǔ)言編寫程序是一件非常煩瑣的工

作，需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，而且容易出錯(cuò)，出錯(cuò)后尋找錯(cuò)誤也相當(dāng)費(fèi)事，這種情況大大限制了計(jì)算機(jī)的使用。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成2.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

（2）

匯編語(yǔ)言為了編寫程序方便、提高機(jī)器使用效率，人們想出了一種辦法，用一些約定的文字、符號(hào)和數(shù)字按規(guī)定的格式來(lái)表示各種不同的指令，每條基本指令都被指定了一個(gè)表示其功能又便于記憶的短的名字，稱為指令助記符（如ADD、SUB、MULT，JUMP等），然后再用這些指令助記符表示的指令來(lái)編寫程序，這就是所謂的匯編語(yǔ)言（Assembly

language）。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成2.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

（3）

算法語(yǔ)言所謂算法語(yǔ)言，是指按實(shí)際需要規(guī)定好的一套基本符號(hào)，以及由這套基本符號(hào)構(gòu)成程序的規(guī)則。算法語(yǔ)言比較接近數(shù)學(xué)語(yǔ)言，它直觀通用，與具體機(jī)器無(wú)關(guān)，只要稍加學(xué)習(xí)就能掌握，便于推廣和使用。有影響的算法語(yǔ)言包括BASIC、FOR

TRAN、C、C++、Java等。3.2.2計(jì)算機(jī)軟件

第三章

3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成2.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

（3）

算法語(yǔ)言用算法語(yǔ)言編寫的程序稱為源程序（Source），這種源程序是不能由機(jī)器直接識(shí)別和執(zhí)行的，必須給計(jì)算機(jī)配備一個(gè)既懂算法語(yǔ)言又懂機(jī)器語(yǔ)言的“翻譯”，才能把源程序轉(zhuǎn)換為機(jī)器語(yǔ)言。通常采用下面兩種方法：（1）給計(jì)算機(jī)配置一套編譯程序（Compiler），把用算法語(yǔ)言編寫的源程序翻譯成目的程序，然后在運(yùn)行系統(tǒng)中執(zhí)行目的程序，得出計(jì)算結(jié)果。（2）使源程序通過(guò)所謂的解釋程序（Interpreter）進(jìn)行解釋執(zhí)行，即逐個(gè)解釋并立即執(zhí)行源程序的語(yǔ)句。它不是編譯出目的程序后再執(zhí)行，而是逐一解釋語(yǔ)句并立即得出計(jì)算。第一章

概述相互依存硬件是軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)，軟件的正常運(yùn)行是硬件發(fā)揮作用的重要途徑。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須要配備完善的軟件系統(tǒng)才能正常工作，且應(yīng)充分發(fā)揮其硬件的功能；邏輯等效性某些功能既可由硬件實(shí)現(xiàn)，也可由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；協(xié)同發(fā)展軟件隨硬件技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展，而軟件的不斷發(fā)展與完善又促進(jìn)硬件的更新，兩者密切地交織發(fā)展，缺一不可

。3.2.3軟件與硬件的邏輯等價(jià)性3.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用3.3.1數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

第三章

3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(1)多處理某些計(jì)算機(jī)可以在一個(gè)或多個(gè)CPU之間劃分工作，從而創(chuàng)建一個(gè)多處理配置。傳統(tǒng)上，這種技術(shù)只用在超級(jí)計(jì)算機(jī)、大型機(jī)和服務(wù)器這類大型、強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)上。但是，隨著配備多處理器（Multiprocessor）和多核（Multi-Core）處理器的PC的廣泛出現(xiàn)，多處理技術(shù)在低端市場(chǎng)的應(yīng)用也大為增加。3.3.1數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

第三章

3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(1)多處理某些計(jì)算機(jī)可以在一個(gè)或多個(gè)CPU之間劃分工作，從而創(chuàng)建一個(gè)多處理配置。傳統(tǒng)上，這種技術(shù)只用在超級(jí)計(jì)算機(jī)、大型機(jī)和服務(wù)器這類大型、強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)上。但是，隨著配備多處理器（Multiprocessor）和多核（Multi-Core）處理器的PC的廣泛出現(xiàn)，多處理技術(shù)在低端市場(chǎng)的應(yīng)用也大為增加。3.3.1數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

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3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(2)網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著Internet的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)變得無(wú)處不在，已廣泛應(yīng)用于政府、學(xué)校、企業(yè)、科研、家庭等領(lǐng)域，越來(lái)越多的人接觸并了解到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將不同地理位置上具有獨(dú)立功能的不同計(jì)算機(jī)通過(guò)通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)互連起來(lái)，在通信軟件的支持下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)之間共享資源、交換信息、協(xié)同工作。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平已成為衡量國(guó)家現(xiàn)代化程度的重要指標(biāo)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。3.3.1數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

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3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(3)智能化計(jì)算機(jī)的智能化將進(jìn)一步發(fā)展，各種知識(shí)庫(kù)及人工智能技術(shù)將進(jìn)一步普及，計(jì)算機(jī)將從以數(shù)值計(jì)算為主過(guò)渡到以知識(shí)推理為主，進(jìn)入知識(shí)處理階段。人們將用自然語(yǔ)言和機(jī)器對(duì)話。讓計(jì)算機(jī)能夠模擬人類的智力活動(dòng)，如學(xué)習(xí)、感知、理解、判斷、推理等能力。具備理解自然語(yǔ)言、聲音、文字和圖像的能力，具有說(shuō)話的能力，使人機(jī)能夠用自然語(yǔ)言直接對(duì)話。它可以利用已有的和不斷學(xué)習(xí)到的知識(shí)，進(jìn)行思維、聯(lián)想、推理，并得出結(jié)論，能解決復(fù)雜問(wèn)題，具有匯集記憶、檢索有關(guān)知識(shí)的能力。3.3.1數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

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3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(4)微型化計(jì)算機(jī)芯片集成度越來(lái)越高，所完成的功能越來(lái)越強(qiáng)，使計(jì)算機(jī)微型化的進(jìn)程必然越來(lái)越快。而微型計(jì)算機(jī)將向更加微型化、網(wǎng)絡(luò)化、高性能、多用途方向發(fā)展，各種便攜機(jī)、筆記本電腦、掌上機(jī)等是計(jì)算機(jī)微型化的典型代表。3.3.1數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

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3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(5)巨型化超級(jí)計(jì)算機(jī)將更加巨型化，并且具有極高的運(yùn)算速度、大容量的存儲(chǔ)空間、更加強(qiáng)大的并行處理能力和更加完善的功能，以便更好地應(yīng)用于航空航天、軍事、氣象、人工智能、生物工程等學(xué)科領(lǐng)域。3.3.1數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

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3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(6)多媒體多媒體計(jì)算機(jī)就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)來(lái)綜合處理多種媒體信息的計(jì)算機(jī)，這些媒體信息包括文本、圖像、圖形、聲音視頻等信息。多媒體計(jì)算機(jī)將真正改善人機(jī)界面，使計(jì)算機(jī)向著人類接受和處理信息的最自然的方式發(fā)展。3.3.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

第三章

3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)之所以得到迅速發(fā)展，其主要原因在于它的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)幾乎涉及人類社會(huì)的所有領(lǐng)域，從國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門到個(gè)人家庭生活，從軍事部門到民用部門，從科學(xué)教育到文化藝術(shù)，從生產(chǎn)領(lǐng)域到消費(fèi)娛樂(lè)，無(wú)一不是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的天下。而嵌入式計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，更是將計(jì)算機(jī)集成到生產(chǎn)裝備、武器系統(tǒng)、儀器儀表、家用電器、娛樂(lè)產(chǎn)品中，成為各種設(shè)備的一個(gè)組成部分，起著關(guān)鍵作用。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用水平已經(jīng)成為國(guó)家綜合國(guó)力的標(biāo)志。3.3.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

第三章

3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(1)科學(xué)計(jì)算科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)計(jì)算領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最早的領(lǐng)域，也是應(yīng)用較為廣泛的領(lǐng)域，包括火箭發(fā)射、熱核試驗(yàn)、天氣預(yù)報(bào)、橋梁設(shè)計(jì)、水力發(fā)電、人類基因密碼研究、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)計(jì)算等各個(gè)方面。1983年12月，中國(guó)第一臺(tái)每秒運(yùn)算一億次以上的“銀河-Ⅰ”巨型計(jì)算機(jī)研制成功，它填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)巨型計(jì)算機(jī)的空白，這是我國(guó)自行研制的第一臺(tái)每秒運(yùn)算億次以上的巨型計(jì)算機(jī)，使我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)擁有研制巨型計(jì)算機(jī)的國(guó)家之一，并在石油勘探、氣象預(yù)報(bào)和工程物理研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。1992年11月，”銀河-Ⅱ”巨型計(jì)算機(jī)研制成功，填補(bǔ)了我國(guó)面向大型科學(xué)工程計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的并行巨型計(jì)算機(jī)的空白。3.3.2計(jì)算機(jī)的應(yīng)用

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3.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用(2)信息處理信息處理（數(shù)據(jù)處理）是指對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、整理、分類、統(tǒng)計(jì)、加工、利用傳播等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中，80%以上的計(jì)算機(jī)主要用于對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、綜合處理，如銀行系統(tǒng)、證券業(yè)務(wù)、財(cái)會(huì)系統(tǒng)，以及市場(chǎng)預(yù)測(cè)、銷售分析、情報(bào)檢索、圖書管理、飛機(jī)票火車票訂票系統(tǒng)等都屬于數(shù)據(jù)處理范疇。各種管理信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化都是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的重要領(lǐng)域，如圖所示。