計(jì)算機(jī)導(dǎo)論（第5版） 課件全套 袁方 第1-11章 計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史- 計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的典型問題

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第1章計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史目錄CONTENTS03計(jì)算機(jī)的分類01電子計(jì)算機(jī)的誕生02電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展040506計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史電子計(jì)算機(jī)的誕生早期計(jì)算工具；機(jī)械計(jì)算機(jī)；機(jī)電計(jì)算機(jī)；電子計(jì)算機(jī)/01早期計(jì)算工具手指：最早幫助人們計(jì)數(shù)（計(jì)算）的工具是人的手指，十進(jìn)制計(jì)數(shù)法是人們最習(xí)慣的計(jì)數(shù)方式。結(jié)繩：事大，大結(jié)其繩，事小，小結(jié)其繩；結(jié)之多少，隨物眾寡。算籌：我國(guó)古代著名數(shù)學(xué)家祖沖之的圓周率（3.1415926~3.1415927）就是借助算籌計(jì)算出來(lái)的。

成語(yǔ)“運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外”的籌也是指算籌。

算盤：算盤（珠算）是我國(guó)古代的重大發(fā)明，距今已有1800多年的歷史，被譽(yù)為“世界上最古老的計(jì)算機(jī)”。2013年12月4日，聯(lián)合國(guó)教科文組織正式將中國(guó)珠算列入人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。在現(xiàn)代電子計(jì)算器普及之前，我國(guó)最常用的日常簡(jiǎn)易計(jì)算工具就是算盤，一直應(yīng)用到20世紀(jì)80~90年代。計(jì)算尺：利用對(duì)數(shù)原理，把要計(jì)算的數(shù)字轉(zhuǎn)換成度量尺的數(shù)碼，對(duì)這些數(shù)碼進(jìn)行處理，得出計(jì)算結(jié)果。早期計(jì)算工具1642年，法國(guó)科學(xué)家帕斯卡（帕斯卡定律的發(fā)現(xiàn)者）發(fā)明了齒輪式能進(jìn)行加減法運(yùn)算的機(jī)械計(jì)算機(jī)Pascaline。1673年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨建造了一臺(tái)能進(jìn)行加減乘除四則運(yùn)算的機(jī)械式手搖計(jì)算機(jī)。1872年，美國(guó)人弗蘭克·鮑德溫開始建立美國(guó)的手搖計(jì)算機(jī)工業(yè)。在電子計(jì)算器出現(xiàn)之前，手搖計(jì)算機(jī)是得到廣泛使用的計(jì)算工具。機(jī)械計(jì)算機(jī)1822年，英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇研制成功差分機(jī)。差分機(jī)由多個(gè)直立的銅柱組成，每個(gè)銅柱上等距離地垂直裝配有6個(gè)齒輪，每個(gè)齒輪對(duì)應(yīng)的字輪上都刻有數(shù)字0～9，不同位置的字輪代表十進(jìn)制數(shù)的不同位，通過齒輪彼此間的咬合傳動(dòng)完成自動(dòng)計(jì)算。1834年，巴貝奇設(shè)計(jì)出了分析機(jī)模型，這個(gè)模型包括了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)所具有的5個(gè)基本組成部分：輸入裝置、輸出裝置。存儲(chǔ)裝置、控制裝置。資料處理裝置（用于完成運(yùn)算）。機(jī)械計(jì)算機(jī)1886年美國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家霍勒瑞斯用電磁繼電器代替一部分機(jī)械元件，制成了第一臺(tái)機(jī)電穿孔卡系統(tǒng)—制表機(jī)。由于繼電器是一種集機(jī)械、電子元件于一體的器件，所以以繼電器為主要元件的計(jì)算機(jī)稱為機(jī)電計(jì)算機(jī)。1896年霍勒瑞斯成立了制表機(jī)公司，1911年制表機(jī)公司與另兩外兩家公司合并，成立了CTR公司，1924年CTR公司改名為IBM公司。機(jī)電計(jì)算機(jī)1941年，德國(guó)工程師朱斯研制成功全部采用繼電器的計(jì)算機(jī)Z-3。1944年，美國(guó)哈佛大學(xué)教授艾肯設(shè)計(jì)的部分采用繼電器的機(jī)電計(jì)算機(jī)—馬克一號(hào)投入運(yùn)行。1947年，艾肯又領(lǐng)導(dǎo)研制成功一臺(tái)全部使用繼電器的機(jī)電計(jì)算機(jī)—馬克二號(hào)。機(jī)電計(jì)算機(jī)1937年，美國(guó)衣阿華州立學(xué)院的阿塔納索夫教授就開始進(jìn)行研制電子計(jì)算機(jī)的探索，提出了電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案，并與貝利合作在1942年研制出名為ABC的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)1946年2月15日，世界上第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)—電子數(shù)字積分和計(jì)算機(jī)（ENIAC，埃尼阿克）在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生。電子計(jì)算機(jī)ENIAC的設(shè)計(jì)者莫奇利曾經(jīng)參觀過ABC樣機(jī)，并看過阿塔納索夫關(guān)于電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的記事本。36歲的莫奇利提出總體設(shè)計(jì)，24歲的?？颂刎?fù)責(zé)工程技術(shù)問題。第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)埃尼阿克（ENIAC）的基本信息占地面積170平方米，耗資近49萬(wàn)美元，重30噸。使用了大約18000只電子管，1500個(gè)繼電器，70000只電阻，18000只電容。運(yùn)算速度為每秒5000次加法。作為歷史上第一臺(tái)投入使用的電子計(jì)算機(jī)，ENIAC是計(jì)算工具發(fā)展史上的重要里程碑。1944年夏天，ENIAC研制組的重要成員戈?duì)査固古加鲋麛?shù)學(xué)家馮·諾依曼，后者詳細(xì)了解了正在研制中的ENIAC的特點(diǎn)及不足。1945年6月30日，馮·諾依曼和ENIAC研制小組共同總結(jié)的EDVAC設(shè)計(jì)方案發(fā)布，基于EDVAC方案的計(jì)算機(jī)稱為馮?諾依曼計(jì)算機(jī)。馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的技術(shù)要素：存儲(chǔ)程序、二進(jìn)制、5個(gè)基本組成部分。馮?諾依曼計(jì)算機(jī)馮·諾依曼在數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、博弈論和數(shù)值分析等領(lǐng)域都有杰出的貢獻(xiàn)。他的數(shù)學(xué)功底為進(jìn)行計(jì)算機(jī)的邏輯設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展第一代至第四代計(jì)算機(jī)；第五代計(jì)算機(jī)；量子計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)/02第一代計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)用電子管代替機(jī)械齒輪和繼電器作為基本元器件，運(yùn)算速度一般為每秒幾千次至幾萬(wàn)次。采用二進(jìn)制形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言為機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。程序可以存儲(chǔ)，使用水銀延遲線、靜電存儲(chǔ)管、磁鼓、磁芯等作為存儲(chǔ)器。輸入輸出裝置主要用穿孔卡片，速度很慢。第一代計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域在主要用于科學(xué)計(jì)算的同時(shí)，開始應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。代表機(jī)型

IBM700系列。第二代計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)用晶體管代替了電子管。采用磁芯存儲(chǔ)器作主存（內(nèi)存）、磁盤與磁帶作輔存（外存）。出現(xiàn)了Fortran等高級(jí)語(yǔ)言，出現(xiàn)了操作系統(tǒng)的雛形—監(jiān)控程序。出現(xiàn)了超級(jí)計(jì)算機(jī)。第二代計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算：數(shù)據(jù)量不大，運(yùn)算強(qiáng)度大。數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)量大，訪問量大，運(yùn)算強(qiáng)度不大。實(shí)時(shí)控制：實(shí)時(shí)性要求高。代表機(jī)型IBM7000系列。第三代計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)用集成電路取代了晶體管，體積大為縮小。用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器淘汰了磁芯存儲(chǔ)器。走向了系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化。操作系統(tǒng)有了很大發(fā)展，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化、模塊化程序設(shè)計(jì)方法。出現(xiàn)了價(jià)格便宜的小型計(jì)算機(jī)，拓展了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍。第三代計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓展。代表機(jī)型IBM360

系統(tǒng)。第四代計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)用微處理器或超大規(guī)模集成電路取代了普通集成電路。存儲(chǔ)容量進(jìn)一步擴(kuò)大。高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言得到廣泛應(yīng)用。微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入了千家萬(wàn)戶。第四代計(jì)算機(jī)主要特點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用，形成所謂的地球村。超級(jí)計(jì)算機(jī)也得到快速發(fā)展。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于人們的日常工作與生活中。第四代計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域幾乎覆蓋到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。代表機(jī)型IBM4300系列、3080系列、3090系列、eServerz900系列、eServerz990系列、zEnterpriseEC12系列、z15、z16。聯(lián)想、惠普、戴爾的臺(tái)式機(jī)/筆記本，蘋果的iPad。第五代計(jì)算機(jī)研究目標(biāo)20世紀(jì)80年代初，日本、美國(guó)等國(guó)家先后提出了研制第五代計(jì)算機(jī)的計(jì)劃。研究目標(biāo)是打破馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的智能化，主要包括知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)和智能化的人機(jī)接口等三個(gè)主要組成部分，知識(shí)庫(kù)用于存放知識(shí)，推理機(jī)就是具有推理功能的程序，人機(jī)接口用于人操作使用計(jì)算機(jī)。由于各種因素的制約，并沒有完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期的研究目標(biāo)，所以目前使用的計(jì)算機(jī)仍屬于第四代計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)的概念在人們繼續(xù)開發(fā)新技術(shù)不斷提高電子計(jì)算機(jī)性能的同時(shí)，也在進(jìn)行量子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)和光計(jì)算機(jī)等新一代計(jì)算機(jī)的研究和探索。其中，近幾年量子計(jì)算機(jī)的研制有比較大的進(jìn)展。。量子計(jì)算機(jī)是一種基于量子力學(xué)理論和量子器件進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)。量子器件是以量子效應(yīng)為工作基礎(chǔ)的器件。量子計(jì)算機(jī)被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的新一代計(jì)算機(jī)技術(shù)，在破解最復(fù)雜的密碼系統(tǒng)、設(shè)計(jì)新材料、模擬氣候變化以及實(shí)現(xiàn)人工智能等方面將會(huì)發(fā)揮重要作用。量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)的進(jìn)展在2019年初舉行的美國(guó)消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽（CES）大會(huì)上，IBM推出了首個(gè)專為科學(xué)和商業(yè)用途設(shè)計(jì)的集成通用量子計(jì)算機(jī)IBMQSystemOne。2019年10月，谷歌宣布其設(shè)計(jì)的量子處理器Sycamore在200秒內(nèi)完成的任務(wù)，需要當(dāng)時(shí)世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)算1萬(wàn)年。2020年12月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”，當(dāng)求解5000萬(wàn)個(gè)樣本的高斯玻色取樣問題時(shí)，“九章”只需200秒，而當(dāng)時(shí)世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)要用6億年。量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)的進(jìn)展2022年8月，百度正式對(duì)外發(fā)布其第一臺(tái)產(chǎn)業(yè)級(jí)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)—“乾始”，集量子硬件、量子軟件、量子應(yīng)用于一體，提供移動(dòng)端、PC端、云端等在內(nèi)的全平臺(tái)使用方式。2023年3月27日，日本理化學(xué)研究所研制的第一臺(tái)日本國(guó)產(chǎn)、量子比特?cái)?shù)為64的量子計(jì)算機(jī)投入使用，大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員可線上使用這臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)的進(jìn)展2024年1月6日，由我國(guó)本源量子計(jì)算科技（合肥）股份有限公司自主研發(fā)的第三代超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”上線，并向全球用戶限時(shí)免費(fèi)開放，接收全球量子計(jì)算任務(wù)?！氨驹次蚩铡贝钶d72位自主超導(dǎo)量子芯片“悟空芯”，是目前我國(guó)最先進(jìn)的可編程、可交付超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)。截至2024年2月1日上午11時(shí)，全球遠(yuǎn)程訪問“本源悟空”已突破100萬(wàn)人次，共收到全球量子計(jì)算運(yùn)算任務(wù)155285條，已完成其中的142233個(gè)運(yùn)算任務(wù)。量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)的進(jìn)展

“本源悟空”量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展前景雖然量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)近些年取得了令人矚目的進(jìn)展，并在某些特定計(jì)算任務(wù)上取得了遠(yuǎn)超電子計(jì)算機(jī)的性能，但實(shí)現(xiàn)可容錯(cuò)通用量子計(jì)算、利用量子計(jì)算機(jī)解決通用的實(shí)際問題還有很長(zhǎng)的路，還有許多難題需要研究解決。計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)巨型化巨型化是指計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度特別快、存儲(chǔ)容量特別大、功能特別強(qiáng)，當(dāng)然體積也大、成本也高。巨型機(jī)可以解決一些特別復(fù)雜的高強(qiáng)度計(jì)算難題，如中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)、地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)、地質(zhì)勘探等。巨型機(jī)一般安裝在超級(jí)計(jì)算中心。目前，我國(guó)分別在天津、廣州、深圳、長(zhǎng)沙、濟(jì)南、無(wú)錫、鄭州、昆山、西安、成都、太原等地設(shè)有國(guó)家超級(jí)計(jì)算中心。計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)微型化在保持計(jì)算機(jī)功能的前提下，使其體積越來(lái)越小。臺(tái)式機(jī)、筆記本、平板電腦、智能手機(jī)等都是微型化的計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，才能真正做到即時(shí)通信、資源共享、協(xié)同工作，計(jì)算機(jī)才能發(fā)揮更大的作用，給人們的日常工作和生活帶來(lái)更大的便利。計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)智能化如何讓計(jì)算機(jī)具有人腦的智能，模擬人的推理、聯(lián)想、思維等功能，是一個(gè)重要發(fā)展方向。近幾年人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器翻譯、智慧醫(yī)療、內(nèi)容生成等領(lǐng)域都有實(shí)用產(chǎn)品出現(xiàn)。計(jì)算機(jī)的分類超級(jí)計(jì)算機(jī)；大型計(jì)算機(jī)；微型計(jì)算機(jī)；工作站；服務(wù)器；嵌入式計(jì)算機(jī)/03計(jì)算機(jī)的分類超級(jí)計(jì)算機(jī)體積最大、速度最快、功能最強(qiáng)、價(jià)格也最高。主要為國(guó)家安全、空間技術(shù)、天氣預(yù)報(bào)、石油勘探、生命科學(xué)等領(lǐng)域的高強(qiáng)度計(jì)算服務(wù)。美國(guó)的前沿（Frontier）、我國(guó)的神威·太湖之光都屬于超級(jí)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的分類大型計(jì)算機(jī)高性能大容量的通用計(jì)算機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)和批量生產(chǎn)。在銀行、稅務(wù)、大型企業(yè)、大型工程設(shè)計(jì)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。IBM公司的zEC12、z16等是代表機(jī)型。計(jì)算機(jī)的分類微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)主要包括臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、平板電腦等。2022年全球微型計(jì)算機(jī)的銷售總量為2.92億臺(tái)，聯(lián)想、惠普和戴爾排名前三。計(jì)算機(jī)的分類工作站配備有大屏幕顯示器、大容量存儲(chǔ)器和圖形加速卡的微型計(jì)算機(jī)。工作站多用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和圖形（圖像）處理等，大屏幕用于顯示復(fù)雜的圖形（圖像），圖形加速卡用于三維圖形(圖像)計(jì)算，大容量存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)的分類服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)為客戶端計(jì)算機(jī)提供各種服務(wù)的高性能計(jì)算機(jī)。強(qiáng)調(diào)高速的運(yùn)算能力、長(zhǎng)時(shí)間的可靠運(yùn)行、強(qiáng)大的外部數(shù)據(jù)吞吐能力。在銀行、電信等大型企業(yè)的核心系統(tǒng)中，使用大型機(jī)作服務(wù)器比較多。在更多的中小單位中使用高檔PC機(jī)作服務(wù)器。計(jì)算機(jī)的分類嵌入式計(jì)算機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)就是嵌入到其他設(shè)備中并控制其工作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有軟件代碼小、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的環(huán)境。計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快；運(yùn)算精度高；記憶能力強(qiáng)；判斷能力好；自動(dòng)運(yùn)行/04計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算速度快現(xiàn)代計(jì)算機(jī)一誕生就顯示了其在運(yùn)算速度上的優(yōu)勢(shì)，第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）的運(yùn)算速度是每秒5000次加法，雖然現(xiàn)在看起來(lái)是非常慢的，但在當(dāng)時(shí)卻是世界上運(yùn)算速度最快的計(jì)算工具?，F(xiàn)在世界上最快的計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度已超過每秒110億億次浮點(diǎn)運(yùn)算。在國(guó)防建設(shè)、石油勘探、航空航天和天氣預(yù)報(bào)等領(lǐng)域，快速的高性能計(jì)算機(jī)有著特殊重要的作用。計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)運(yùn)算精度高我國(guó)古代著名數(shù)學(xué)家祖沖之用算籌計(jì)算出圓周率π的值在3.1415926～3.1415927之間，算出這個(gè)精度比西方早了一千多年。英國(guó)數(shù)學(xué)家威廉·尚克斯整整用了15年的時(shí)間，才把圓周率π的值計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后707位。但后人經(jīng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)從第528位開始是錯(cuò)誤的。1949年，兩位科學(xué)家使用“埃尼阿克（ENIAC）”耗時(shí)70小時(shí)將π的值計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后2037位，這是第一次使用計(jì)算機(jī)計(jì)算圓周率。2021年，瑞士研究人員使用一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，歷時(shí)108天，將π的值計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后62.8萬(wàn)億位。計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)記憶能力強(qiáng)如果按純文本方式存儲(chǔ)，目前常用的1TB的硬盤可以存儲(chǔ)50萬(wàn)冊(cè)100萬(wàn)字的大部頭書籍，相當(dāng)于一個(gè)中型圖書館的藏書量。計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)判斷能力好計(jì)算機(jī)和人下棋/機(jī)器人足球比賽/無(wú)人駕駛汽車等。AlphaGo圍棋程序在和國(guó)際圍棋大師對(duì)弈時(shí)，就需要根據(jù)對(duì)手的走步，判斷出其意圖，然后給出自己的走步，化解對(duì)方的威脅，增加自己的優(yōu)勢(shì)，直至獲勝。計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)自動(dòng)運(yùn)行在程序控制下自動(dòng)運(yùn)行，這也是計(jì)算機(jī)最本質(zhì)的特點(diǎn)。火星探測(cè)器/月球探測(cè)器/宇宙飛船等。計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的依據(jù)是程序（軟件），是人們事先編好并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的程序。計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算；信息處理；過程控制；計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)；人工智能；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用/05計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域科學(xué)計(jì)算大型工程設(shè)計(jì)、航空航天、石油勘探、核能利用、地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和天氣預(yù)報(bào)等高強(qiáng)度計(jì)算領(lǐng)域，都是計(jì)算機(jī)用于科學(xué)計(jì)算的用武之地。計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域信息處理各種信息管理系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量很大、訪問量很大。計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域過程控制火星探測(cè)器、宇宙飛船、汽車自動(dòng)裝配、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線等都需要計(jì)算機(jī)控制。其特點(diǎn)是失之毫厘，差之千里。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）、計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（CASE）等。極大地減輕了從業(yè)人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率和質(zhì)量。計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域人工智能2016年阿爾法圍棋程序（AlphaGo）戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍李世石，2017年AlphaGoMaster戰(zhàn)勝排名世界第一的世界圍棋冠軍柯潔。2022年以來(lái)，ChatGPT、Sora、文心一言等大模型陸續(xù)推出。人工智能在計(jì)算機(jī)視覺、語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器翻譯、智能安檢、智慧醫(yī)療、內(nèi)容生成等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用根據(jù)中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心的統(tǒng)計(jì)，截至2023年12月，我國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到10.92億人，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)77.5%。

即時(shí)通信、搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)新聞、網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物、網(wǎng)上支付、網(wǎng)上銀行、旅行預(yù)訂、網(wǎng)上外賣、微博、網(wǎng)約專車、在線教育等已廣泛融入我們的日常工作與生活中。

中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史大型計(jì)算機(jī)；超級(jí)計(jì)算機(jī)；微型計(jì)算機(jī)；芯片；軟件/06中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史我國(guó)的計(jì)算機(jī)事業(yè)始于1956年，1956年4~6月制定的《十二年科學(xué)技術(shù)規(guī)劃》把計(jì)算技術(shù)列為當(dāng)時(shí)必須采取的4大緊急措施之一。計(jì)算技術(shù)規(guī)劃組組長(zhǎng)，我國(guó)最早倡導(dǎo)研究計(jì)算技術(shù)的著名數(shù)學(xué)家華羅庚教授起草了發(fā)展電子計(jì)算機(jī)的措施。1956年8月，成立了以華羅庚教授為主任的中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所籌備委員會(huì)。自此以后，我國(guó)計(jì)算機(jī)的研制、生產(chǎn)和使用逐漸廣泛地開展起來(lái)，并且逐步形成了計(jì)算機(jī)工業(yè)體系。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史1958年8月1日，我國(guó)第一臺(tái)小型通用計(jì)算機(jī)—103機(jī)研制成功，仿制前蘇聯(lián)的M-3小型機(jī)。運(yùn)算速度初期為每秒30次，增加了自行研制的磁芯存儲(chǔ)器后，運(yùn)算速度提高到每秒1800次。1959年10月1日，我國(guó)第一臺(tái)大型通用計(jì)算機(jī)—104機(jī)研制成功，仿制前蘇聯(lián)的BЭCM大型機(jī)。運(yùn)算速度為每秒10000次。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史1960年，我國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的通用電子計(jì)算機(jī)—107機(jī)研制成功，運(yùn)算速度為每秒250次。1964年，我國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的大型通用電子計(jì)算機(jī)—119機(jī)研制成功，浮點(diǎn)運(yùn)算速度為每秒5萬(wàn)次。承擔(dān)了我國(guó)第一顆氫彈研制的計(jì)算任務(wù)等。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史1965年4月，我國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的晶體管計(jì)算機(jī)441-B通過國(guó)家鑒定，浮點(diǎn)運(yùn)算速度為每秒1.2萬(wàn)次。是我國(guó)20世紀(jì)60—70年代的主流應(yīng)用機(jī)型之一。1967年9月，大型通用晶體管計(jì)算機(jī)109丙研制成功，浮點(diǎn)運(yùn)算速度為每秒11.5萬(wàn)次，為完成我國(guó)第一代核武器的研制和東方紅衛(wèi)星的發(fā)射作出了重要貢獻(xiàn)被譽(yù)為功勛計(jì)算機(jī)。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史1972年正式交付使用的111計(jì)算機(jī)，采用小規(guī)模集成電路。1983年研制成功我國(guó)第一臺(tái)大型向量機(jī)—757機(jī)。1985年研制成功與IBMPC機(jī)兼容的長(zhǎng)城0520CH微型計(jì)算機(jī)。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史國(guó)防科技大學(xué)在1983年研制成功運(yùn)算速度為每秒1億次的向量巨型計(jì)算機(jī)銀河-Ⅰ，1992年研制成功每秒10億次的銀河-Ⅱ，1997年研制成功每秒130億次的銀河-Ⅲ。速度越來(lái)越快，體積越來(lái)越小。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史在2004年6月公布的國(guó)際500強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜中，“曙光4000A”名列第十，這是我國(guó)的計(jì)算機(jī)第一次進(jìn)入排行榜前十。2008年6月，超級(jí)計(jì)算機(jī)曙光5000A研制成功，峰值運(yùn)算速度達(dá)到每秒230萬(wàn)億次，國(guó)際計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排名第十。目前有曙光服務(wù)器系列、高性能計(jì)算機(jī)系列。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史2010年8月，國(guó)防科技大學(xué)研制成功的“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，峰值運(yùn)算速度達(dá)到每秒4.7千萬(wàn)億次。在2010年11月公布的世界500強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜中，“天河一號(hào)”名列第一。這是我國(guó)的計(jì)算機(jī)第一次名列第一。2013年5月，國(guó)防科技大學(xué)研制成功“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，峰值運(yùn)算速度達(dá)到每秒5.49億億次。在2013年6月至2015年11月公布的世界500強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜中，“天河二號(hào)”連續(xù)6次名列第一。使用“天河二號(hào)”可以模擬到5000年前甚至更遠(yuǎn)的氣候變化；傳統(tǒng)手段研發(fā)新車一般要經(jīng)過上百次碰撞實(shí)驗(yàn)，歷時(shí)兩年多才能完成，在利用“天河二號(hào)”進(jìn)行模擬碰撞實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，只需3～5次實(shí)車碰撞實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)月即可完成。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史2016年6月，我國(guó)國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制成功“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)，是當(dāng)時(shí)我國(guó)運(yùn)算速度最快的計(jì)算機(jī)，峰值運(yùn)算速度為每秒12.5億億次，持續(xù)性能為每秒9.3億億次?！吧裢ぬ狻比坎捎脟?guó)產(chǎn)處理器，共使用了40960個(gè)我國(guó)自主研發(fā)的“申威26010”高性能處理器。在2016年6月至2017年11月，“神威·太湖之光”連續(xù)4次名列國(guó)際500強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜第一。加上此前“天河二號(hào)”的六連冠，我國(guó)曾連續(xù)5年10次占據(jù)國(guó)際500強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜的最高席位。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史2016年11月，依托“神威·太湖之光”，我國(guó)科研人員完成的“全球大氣非靜力云分辨模擬”“高分辨率海浪數(shù)值模擬”和“鈦合金微結(jié)構(gòu)演化相場(chǎng)模擬”等3項(xiàng)應(yīng)用成果獲得“戈登·貝爾獎(jiǎng)”，該獎(jiǎng)項(xiàng)是國(guó)際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史2002年9月，我國(guó)首枚具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能通用CPU芯片“龍芯1號(hào)”通過鑒定，最高主頻達(dá)到266MHz，字長(zhǎng)32位。2019年12月，“龍芯3A4000”發(fā)布，主頻可達(dá)到2.0GHz。2023年11月，“龍芯3A6000”在北京正式發(fā)布?！褒埿?A6000”是我國(guó)自主研發(fā)、自主可控的新一代通用處理器，主頻最高可達(dá)2.5GHz，可運(yùn)行多種類的跨平臺(tái)應(yīng)用，滿足多類大型復(fù)雜桌面應(yīng)用場(chǎng)景。中國(guó)計(jì)算機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)史我國(guó)不僅在超級(jí)計(jì)算機(jī)的研制上取得了輝煌成就，在處理器芯片、微型機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、軟件開發(fā)等領(lǐng)域也都有重大突破。國(guó)產(chǎn)CPU芯片有龍芯系列、申威系列、飛騰系列，國(guó)產(chǎn)微型機(jī)有聯(lián)想、同方、方正等品牌，華為的網(wǎng)絡(luò)通信等產(chǎn)品和解決方案已經(jīng)應(yīng)用于全球170多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)有華為鴻蒙操作系統(tǒng)、麒麟操作系統(tǒng)、中興支點(diǎn)操作系統(tǒng)等。國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有金倉(cāng)數(shù)據(jù)庫(kù)、達(dá)夢(mèng)數(shù)據(jù)庫(kù)、南大通用GBASE數(shù)據(jù)庫(kù)、OpenBASE等。國(guó)產(chǎn)辦公軟件有WPSOffice、永中Office、中標(biāo)普華Office等。本章結(jié)束計(jì)算機(jī)導(dǎo)論袁方編著清華大學(xué)出版社出版《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論（第5版）》配套課件計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第2章計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)體系目錄CONTENTS03計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系01計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的能力和素質(zhì)02計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)體系計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的能力和素質(zhì)專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求；教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求/01專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求計(jì)算機(jī)類專業(yè)是工科專業(yè)，屬于工程教育范疇。國(guó)際上最有影響的工程教育專業(yè)認(rèn)證組織是《華盛頓協(xié)議》組織，只要通過一個(gè)成員的專業(yè)認(rèn)證，就會(huì)得到其他簽約成員的認(rèn)可。2016年6月2日，我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》組織的正式成員?！度A盛頓協(xié)議》組織制定有畢業(yè)要求框架，作為其成員制定實(shí)質(zhì)等效畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)的參照點(diǎn)。各成員應(yīng)參照《華盛頓協(xié)議》組織制定的畢業(yè)要求框架制定工程教育認(rèn)證畢業(yè)要求。2021年6月21日頒布了最新的畢業(yè)要求框架(第4版)。專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求我國(guó)近年來(lái)積極推進(jìn)工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，由中國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)組織實(shí)施。2022年7月公布了最新版的《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》?！豆こ探逃龑I(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》要求申請(qǐng)認(rèn)證的專業(yè)必須具有公開的、符合學(xué)校定位的、適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的培養(yǎng)目標(biāo)，應(yīng)有明確、公開、可衡量的畢業(yè)要求，畢業(yè)要求應(yīng)支撐培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。畢業(yè)要求應(yīng)完全覆蓋12個(gè)方面的知識(shí)、能力與素質(zhì)基本要求。專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求專業(yè)認(rèn)證12個(gè)方面的基本要求1-工程知識(shí)：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)用于解決復(fù)雜工程問題；2-問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論；3-設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計(jì)針對(duì)復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素；專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求專業(yè)認(rèn)證12個(gè)方面的基本要求4-研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論；5-使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)復(fù)雜工程問題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性；6-工程與社會(huì)：能夠基于工程相關(guān)背景知識(shí)進(jìn)行合理分析，評(píng)價(jià)專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任；專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求專業(yè)認(rèn)證12個(gè)方面的基本要求7-環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評(píng)價(jià)針對(duì)復(fù)雜工程問題的工程實(shí)踐對(duì)環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響；8-職業(yè)規(guī)范：具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感，能夠在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任；9-個(gè)人和團(tuán)隊(duì)：能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色；專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求專業(yè)認(rèn)證12個(gè)方面的基本要求10-溝通：能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。并具備一定的國(guó)際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流；11-項(xiàng)目管理：理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用；12-終身學(xué)習(xí)：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識(shí)，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。專業(yè)認(rèn)證對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求專業(yè)認(rèn)證12個(gè)方面的基本要求這12條畢業(yè)要求，前5條主要是專業(yè)知識(shí)、專業(yè)能力方面的要求，后7條主要是與專業(yè)相關(guān)的綜合能力、素質(zhì)要求。學(xué)好專業(yè)知識(shí)、培養(yǎng)專業(yè)能力固然重要，只做到這些還不夠，綜合考慮對(duì)社會(huì)與環(huán)境的影響、嚴(yán)格遵守職業(yè)道德和規(guī)范、處理好個(gè)人和團(tuán)隊(duì)的關(guān)系、良好的溝通交流能力、必要的項(xiàng)目管理能力、終身學(xué)習(xí)意識(shí)與能力對(duì)于做好專業(yè)工作，特別是解決好復(fù)雜工程問題至關(guān)重要。教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求2018年1月教育部發(fā)布了《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》，這是我國(guó)發(fā)布的第一個(gè)高等教育教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。《標(biāo)準(zhǔn)》明確了包括計(jì)算機(jī)類專業(yè)在內(nèi)的92個(gè)本科專業(yè)類的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)規(guī)格等內(nèi)容。教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生能力和素質(zhì)的要求《教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的描述具有良好的道德與修養(yǎng)，遵守法律法規(guī)，具有社會(huì)和環(huán)境意識(shí)。掌握數(shù)學(xué)與自然科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)以及與計(jì)算系統(tǒng)相關(guān)的基本理論、基本知識(shí)、基本技能和基本方法。具備包括計(jì)算思維在內(nèi)的科學(xué)思維能力和設(shè)計(jì)計(jì)算解決方案、實(shí)現(xiàn)基于計(jì)算原理的系統(tǒng)能力。能清晰表達(dá)，在團(tuán)隊(duì)中有效發(fā)揮作用，綜合素質(zhì)良好。能通過繼續(xù)教育或其他的終身學(xué)習(xí)途徑拓展自己的能力。了解和緊跟學(xué)科專業(yè)發(fā)展，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究、開發(fā)、部署與應(yīng)用等相關(guān)領(lǐng)域具有就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)體系計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)；軟件工程專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)；信息安全專業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)/02計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識(shí)體系培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生將基本原理和技術(shù)運(yùn)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)研究以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)與應(yīng)用等工作的能力。教學(xué)內(nèi)容：包含數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、軟件工程、并行分布計(jì)算、智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互等知識(shí)領(lǐng)域的基本內(nèi)容。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識(shí)體系核心課程：計(jì)算概論（計(jì)算機(jī)導(dǎo)論）、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、集合論與數(shù)理邏輯、圖論與組合數(shù)學(xué)、代數(shù)結(jié)構(gòu)與初等數(shù)論、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)字邏輯與數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、編譯原理、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、算法設(shè)計(jì)與分析、人工智能、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等。軟件工程專業(yè)知識(shí)體系培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生將基本原理和技術(shù)運(yùn)用于對(duì)復(fù)雜軟件系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、確認(rèn)、實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用和維護(hù)以及軟件系統(tǒng)開發(fā)管理等工作的能力。教學(xué)內(nèi)容：包含軟件建模與分析、軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)、軟件質(zhì)量保證與測(cè)試、軟件過程與管理等知識(shí)領(lǐng)域的基本內(nèi)容。軟件工程專業(yè)知識(shí)體系核心課程：計(jì)算概論（計(jì)算機(jī)導(dǎo)論）、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、軟件工程導(dǎo)論、離散結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、團(tuán)隊(duì)激勵(lì)與溝通、軟件工程職業(yè)實(shí)踐、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)概論、網(wǎng)絡(luò)及其計(jì)算、人機(jī)交互的軟件工程方法、軟件工程綜合實(shí)踐、軟件構(gòu)造、軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)、軟件質(zhì)量保證與測(cè)試、軟件需求分析、軟件項(xiàng)目管理等。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)知識(shí)體系培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生將基本原理和技術(shù)運(yùn)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署、運(yùn)行、維護(hù)等工作的能力。教學(xué)內(nèi)容：包含數(shù)字通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)、軟件安全、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理等知識(shí)領(lǐng)域的基本內(nèi)容。核心課程：計(jì)算概論（計(jì)算機(jī)導(dǎo)論）、離散數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)原理、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議分析與設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)與系統(tǒng)集成，路由與交換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理、移動(dòng)通信與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試與評(píng)價(jià)等。信息安全專業(yè)知識(shí)體系培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生將基本原理和技術(shù)運(yùn)用于信息安全科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用服務(wù)等工作的能力。教學(xué)內(nèi)容：信息科學(xué)基礎(chǔ)、信息安全基礎(chǔ)、密碼學(xué)、網(wǎng)絡(luò)安全、信息系統(tǒng)安全、信息內(nèi)容安全等知識(shí)領(lǐng)域的基本內(nèi)容。信息安全專業(yè)知識(shí)體系核心課程：計(jì)算概論（計(jì)算機(jī)導(dǎo)論）、信息安全導(dǎo)論、信息安全數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、模擬電路與邏輯、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、EDA技術(shù)及應(yīng)用、操作系統(tǒng)原理及安全、編譯原理、信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理、密碼學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)與通信安全、軟件安全、逆向工程、可靠性技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫(kù)原理及安全、取證技術(shù)、內(nèi)容安全等。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生將基本原理和技術(shù)運(yùn)用于物聯(lián)網(wǎng)及其應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、開發(fā)、部署、運(yùn)行、維護(hù)等工作的能力。教學(xué)內(nèi)容：電路與電子技術(shù)、標(biāo)識(shí)與感知、物聯(lián)網(wǎng)通信、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)控制、物聯(lián)網(wǎng)信息安全、物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)施等知識(shí)領(lǐng)域的基本內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)體系核心課程：計(jì)算概論（計(jì)算機(jī)導(dǎo)論）、離散數(shù)學(xué)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)、RFID原理及應(yīng)用、傳感器原理及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)中間件設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)與設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)控制原理與技術(shù)等。計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系課程實(shí)驗(yàn)；課程設(shè)計(jì)；研發(fā)訓(xùn)練；畢業(yè)設(shè)計(jì)/03計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)踐教學(xué)的作用實(shí)踐教學(xué)是計(jì)算機(jī)專業(yè)培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相輔相成。實(shí)踐教學(xué)對(duì)于學(xué)生深入理解理論課程的內(nèi)容，提高實(shí)踐能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神具有十分重要的作用。實(shí)踐教學(xué)的主要形式一個(gè)完備的實(shí)踐教學(xué)體系主要包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、研發(fā)訓(xùn)練、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等層次的實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中要求4年總的實(shí)驗(yàn)當(dāng)量不少于2萬(wàn)行代碼。計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)踐教學(xué)的主要形式—課程實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)是與理論教學(xué)課程配合的實(shí)驗(yàn)課程，主要是以單元實(shí)驗(yàn)為主，輔以適當(dāng)?shù)木C合性實(shí)驗(yàn)，與學(xué)科基礎(chǔ)課程的理論知識(shí)體系共同構(gòu)成本學(xué)科專業(yè)人才應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力。課程實(shí)驗(yàn)中的單元實(shí)驗(yàn)主要是為配合理論課程中某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的理解而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，綜合性實(shí)驗(yàn)是為綜合理解和運(yùn)用理論課程中的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)踐教學(xué)的主要形式—課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是獨(dú)立于理論教學(xué)課程而單獨(dú)設(shè)立的實(shí)驗(yàn)課程，以綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主。課程設(shè)計(jì)需要綜合幾門課程的知識(shí)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)題目。如在軟件工程課程設(shè)計(jì)中需要綜合運(yùn)用軟件工程、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等課程的知識(shí)；在數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)中需要綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、軟件工程等課程的知識(shí)。計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)踐教學(xué)的主要形式—研發(fā)訓(xùn)練研發(fā)訓(xùn)練是鼓勵(lì)和支持學(xué)有余力的高年級(jí)本科生參與教師的研發(fā)項(xiàng)目或在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立承擔(dān)研發(fā)項(xiàng)目。研發(fā)訓(xùn)練項(xiàng)目是一種研究性實(shí)驗(yàn)、一種探索性實(shí)驗(yàn)。研發(fā)訓(xùn)練能夠提高學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生盡早進(jìn)入專業(yè)科研領(lǐng)域，接觸學(xué)科前沿，了解本學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)。鼓勵(lì)和支持學(xué)生積極參加面向大學(xué)生的相關(guān)科技競(jìng)賽活動(dòng)，如程序設(shè)計(jì)大賽、數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等。計(jì)算機(jī)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系實(shí)踐教學(xué)的主要形式—畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)踐能力、研發(fā)能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)獨(dú)立分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生的書面表達(dá)能力和口頭表達(dá)能力，培養(yǎng)學(xué)生組織協(xié)調(diào)能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，具有其他教學(xué)環(huán)節(jié)不能替代的重要作用。本章結(jié)束計(jì)算機(jī)導(dǎo)論袁方編著清華大學(xué)出版社出版《計(jì)算機(jī)導(dǎo)論（第5版）》配套課件計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第3章計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)表示目錄CONTENTS03數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示01計(jì)算機(jī)中的進(jìn)制02不同進(jìn)制數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換040506字符型數(shù)據(jù)的編碼表示漢字的編碼表示圖像與聲音數(shù)據(jù)的采集與表示計(jì)算機(jī)中的進(jìn)制進(jìn)位計(jì)數(shù)制；不同進(jìn)制數(shù)據(jù)的區(qū)分/01進(jìn)位計(jì)數(shù)制進(jìn)制的基數(shù)不同進(jìn)制所用數(shù)碼二進(jìn)制：01八進(jìn)制：01234567十進(jìn)制：0123456789十六進(jìn)制：0123456789ABCDEF進(jìn)制的位權(quán)在每種進(jìn)制中，一個(gè)數(shù)碼所處位置的不同，代表的數(shù)值大小也不同，稱為具有不同的位權(quán)。999中，3個(gè)9的位權(quán)是各不相同的。進(jìn)位計(jì)數(shù)制不同進(jìn)制的表示后綴表示法，便于計(jì)算機(jī)識(shí)別B—表示二進(jìn)制數(shù)；O或Q—表示八進(jìn)制數(shù)D—表示十進(jìn)制數(shù)（D可省略）；H—表示十六進(jìn)制數(shù)角標(biāo)表示法，便于人閱讀(10111101)2—表示二進(jìn)制數(shù)；(7256)8

—表示八進(jìn)制數(shù)(281965)10—表示十進(jìn)制數(shù)；(3F6E)16—表示十六進(jìn)制數(shù)不同進(jìn)制數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換；二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換；二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換/02二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，按權(quán)展開相加即可。二進(jìn)制數(shù)與十進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)對(duì)整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換，整數(shù)部分采用除2取余法，直至商為0止；小數(shù)部分采用乘2取整法，滿足精度要求為止。(78.69)10=(?)2(78.69)10≈(1001110.1011)2

二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)計(jì)算方式：先采用按權(quán)展開相加的方法把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再采用除16取余、乘16取整的方法把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。

(1101101.10111)2=(109.71875)10=(?)16(1101101.10111)2=(109.71875)10=(6D.B8)16二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)分組方式：二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為界，分別向左向右分成4位一組，不夠4位補(bǔ)0，分完組后對(duì)應(yīng)成十六進(jìn)制數(shù)。

二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)計(jì)算方式：先采用按權(quán)展開相加的方法將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，再用除2取余、乘2取整的方法將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

二進(jìn)制數(shù)與十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)分組方式：把十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)時(shí)，每一個(gè)十六進(jìn)制位展開成4個(gè)二進(jìn)制位即可。

二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)計(jì)算方式：先采用按權(quán)展開的方法把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再采用除8取余、乘8取整的方法把十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)，類似于把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。分組方式：把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)時(shí)，以小數(shù)點(diǎn)為界，分別向左向右分成3位一組，不夠3位補(bǔ)0，分完組后對(duì)應(yīng)成八進(jìn)制數(shù)。

二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)計(jì)算方式：先采用按權(quán)展開相加的方法將八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，再采用除2取余、乘2取整的方法將十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，類似于把十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。分組方式：八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)時(shí)，每一個(gè)八進(jìn)制位展開成3個(gè)二進(jìn)制位即可。

數(shù)值型數(shù)據(jù)的表示機(jī)器數(shù)的符號(hào)；機(jī)器數(shù)的編碼；機(jī)器數(shù)的表示范圍；機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置/03機(jī)器數(shù)的符號(hào)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，任何數(shù)據(jù)(符號(hào))都只能用二進(jìn)制的兩個(gè)數(shù)碼0和1表示。帶符號(hào)數(shù)的表示也是如此，除了用0和1組成的數(shù)字串來(lái)表示數(shù)值的絕對(duì)值大小外，其正負(fù)號(hào)也必須用0和1表示。通常規(guī)定最高位為符號(hào)位，并用0表示正，用1表示負(fù)。如下圖所示，最高位d15為符號(hào)位，d14～d0為數(shù)值位。這種把符號(hào)數(shù)字化，并和數(shù)值位一起編碼的方法，有效地解決了帶符號(hào)數(shù)的表示及計(jì)算問題。

機(jī)器數(shù)的編碼

在確定了最高位用于表示機(jī)器數(shù)的符號(hào)之后，機(jī)器數(shù)通常有原碼、反碼和補(bǔ)碼三種不同的具體表示形式。

機(jī)器數(shù)的編碼原碼表示最高位用0和1分別表示正負(fù)數(shù)，其他位直接表示二進(jìn)制形式的數(shù)值。原碼表示示例（假定字長(zhǎng)為16位）56的二進(jìn)制形式為111000+56的原碼表示為0000000000111000

正數(shù)的原碼最高位為0，數(shù)值位補(bǔ)足15位-56的原碼表示為1000000000111000

負(fù)數(shù)的原碼最高位為1，數(shù)值位補(bǔ)足15位

機(jī)器數(shù)的編碼反碼表示正數(shù)的反碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的反碼，在其原碼的基礎(chǔ)上，符號(hào)位不變，數(shù)值位按位求反。反碼表示示例（假定字長(zhǎng)為16位）+56的反碼表示為0000000000111000

正數(shù)的反碼與其原碼相同，+56的原碼表示為0000000000111000-56的反碼表示為1111111111000111

負(fù)數(shù)的反碼，在其原碼的基礎(chǔ)上，符號(hào)位不變，數(shù)值位按位取反-56的原碼表示為1000000000111000

機(jī)器數(shù)的編碼補(bǔ)碼表示正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同；負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，在其反碼的末位加1。補(bǔ)碼表示示例（假定字長(zhǎng)為16位）+56的補(bǔ)碼表示為0000000000111000

正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同，+56的原碼表示為0000000000111000-56的補(bǔ)碼表示為1111111111001000

負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，在其反碼的末位加1，

-56的反碼表示為1111111111000111

機(jī)器數(shù)的編碼在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，一般用補(bǔ)碼表示帶符號(hào)數(shù)，這樣可以把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。

【例3.10】計(jì)算x=86-25的值，假定字長(zhǎng)為8位。x=86-25可以轉(zhuǎn)換為(x)補(bǔ)碼=(+86)補(bǔ)碼+(-25)補(bǔ)碼進(jìn)行計(jì)算：86的二進(jìn)制形式為1010110，(+86)補(bǔ)碼=0101011025的二進(jìn)制形式為11001，(-25)補(bǔ)碼=11100111(x)補(bǔ)碼=01010110+11100111=00111101

由于(x)補(bǔ)碼的最高位為0，所以(x)原碼=00111101，其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制真值為61，即x=61，計(jì)算結(jié)果正確。

機(jī)器數(shù)的編碼在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，一般用補(bǔ)碼表示帶符號(hào)數(shù)，這樣可以把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。

【例3.11】計(jì)算y=32-57的值，假定字長(zhǎng)為8位。y=32-57可以轉(zhuǎn)換為(y)補(bǔ)碼=(+32)補(bǔ)碼+(-57)補(bǔ)碼進(jìn)行計(jì)算：32的二進(jìn)制形式為100000，(+32)補(bǔ)碼=00100000；57的二進(jìn)制形式為111001，(-57)補(bǔ)碼=11000111；(y)補(bǔ)碼=00100000+111000111=11100111

由于(y)補(bǔ)碼的最高位為1，所以(y)原碼=10011001

其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制真值為-25，即y=-25，計(jì)算結(jié)果正確。

機(jī)器數(shù)的編碼從以上示例可以看出，用補(bǔ)碼表示帶符號(hào)數(shù)，可以把減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。

我們知道，乘法運(yùn)算可以轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算，除法運(yùn)算可以轉(zhuǎn)換為減法運(yùn)算，這樣CPU中只有一個(gè)加法器即可完成加減乘除四則運(yùn)算，即補(bǔ)碼表示可以簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)的CPU設(shè)計(jì)。

機(jī)器數(shù)的表示范圍

機(jī)器數(shù)的表示范圍由計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)決定，即由CPU中的寄存器決定。如果使用的是16位的寄存器，則字長(zhǎng)為16位。對(duì)于無(wú)符號(hào)整數(shù)，16位寄存器的表示范圍是0～65535；對(duì)于帶符號(hào)整數(shù)，16位寄存器的表示范圍是是-32768～+32767。

現(xiàn)在用的微型計(jì)算機(jī)一般是64位字長(zhǎng)，其無(wú)符號(hào)整數(shù)的表示范圍是0～264-1，帶符號(hào)整數(shù)的表示范圍是-263～+263-1。

機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置定點(diǎn)數(shù)在定點(diǎn)數(shù)中，小數(shù)點(diǎn)的位置一旦確定，就不再改變。小數(shù)點(diǎn)的位置約定在最低位的右邊，用來(lái)表示定點(diǎn)整數(shù)。小數(shù)點(diǎn)的位置約定在符號(hào)位（最高位）之后，用來(lái)表示小于1的定點(diǎn)小數(shù)。

機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置浮點(diǎn)數(shù)如果要處理、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括整數(shù)和小數(shù)，則難以用定點(diǎn)數(shù)表示。對(duì)此設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)了浮點(diǎn)數(shù)的表示方式，即小數(shù)點(diǎn)位置不固定，是浮動(dòng)的。一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N可以表示為N=±S×2±P的形式。其中的N、P、S均為二進(jìn)制數(shù)。S稱為N的尾數(shù)，即全部的有效數(shù)字(數(shù)值小于1的純小數(shù))；P稱為N的階碼（通常是整數(shù)），指明小數(shù)點(diǎn)的實(shí)際位置。

機(jī)器數(shù)中小數(shù)點(diǎn)的位置浮點(diǎn)數(shù)在浮點(diǎn)數(shù)表示中，尾數(shù)的符號(hào)和階碼的符號(hào)各占一位，階碼是定點(diǎn)整數(shù)，階碼的位數(shù)決定了所表示的浮點(diǎn)數(shù)的范圍，尾數(shù)是定點(diǎn)小數(shù)，尾數(shù)的位數(shù)決定了浮點(diǎn)數(shù)的精度。階碼和尾數(shù)都可以用補(bǔ)碼表示。在字長(zhǎng)有限的情況下，浮點(diǎn)數(shù)表示方法能擴(kuò)大數(shù)的表示范圍。若計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)為8位，一個(gè)字長(zhǎng)內(nèi)，如果用定點(diǎn)整數(shù)形式，帶符號(hào)數(shù)的表示范圍為-128～+127（十進(jìn)制數(shù)）。如果用浮點(diǎn)數(shù)形式，可以表示十進(jìn)制數(shù)的+1537甚至更大的數(shù)（精度有損失）。+1537寫成浮點(diǎn)數(shù)形式如下：

字符型數(shù)據(jù)的編碼表示ASCII碼；EBCDIC碼/04ASCII碼微型計(jì)算機(jī)使用最多的字符編碼是ASCII碼，即美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。ASCII碼包括32個(gè)通用控制字符（最左邊兩列）、10個(gè)十進(jìn)制數(shù)碼、52個(gè)英文大小寫字母和34個(gè)專用符號(hào)（標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等），共128個(gè)符號(hào)，故需要用7位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。通常使用一個(gè)字節(jié)(8個(gè)二進(jìn)制位)表示一個(gè)字符的ASCII碼，規(guī)定其最高位總是0，后7位為實(shí)際的ASCII碼。

ASCII碼

ASCII碼ASCII碼示例Computer各字符的ASCII編碼分別為：01000011、01101111、01101101、01110000、01110101、01110100、01100101、01110010寫成十六進(jìn)制形式如下，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中占用8個(gè)字節(jié)單元。436F6D7075746572

EBCDIC碼EBCDIC碼是對(duì)BCD碼的擴(kuò)展，稱為擴(kuò)展BCD碼。BCD碼又稱“二-十進(jìn)制編碼”，用二進(jìn)制編碼形式表示十進(jìn)制數(shù)。BCD碼的編碼方法很多，最常用的是8421碼，其方法是用4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)，自左至右每一位對(duì)應(yīng)的位權(quán)分別是8、4、2、1。

十進(jìn)制數(shù)7852的8421BCD碼為0111100001010010B

實(shí)際存儲(chǔ)時(shí)可以占用4個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)的高4位補(bǔ)成0000，7852對(duì)應(yīng)的4字節(jié)BCD碼值為00000111000010000000010100000010，即一位十進(jìn)制數(shù)字占用一個(gè)字節(jié)，稱為非壓縮BCD碼。也可以用2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)，7852對(duì)應(yīng)的兩字節(jié)BCD碼值為0111100001010010，即兩位十進(jìn)制數(shù)字占用一個(gè)字節(jié)，稱為壓縮BCD碼。

漢字的編碼表示漢字輸入碼；漢字機(jī)內(nèi)碼；漢字字形碼/05漢字輸入碼漢字輸入碼（外碼）是指從鍵盤輸入漢字時(shí)采用的編碼。數(shù)字碼：常用的數(shù)字碼是國(guó)標(biāo)區(qū)位碼，用一個(gè)4位的數(shù)字代表一個(gè)漢字的輸入碼。拼音碼：拼音碼是以漢語(yǔ)拼音為基礎(chǔ)的輸入碼，如搜狗拼音輸入法、微軟拼音輸入法和QQ拼音輸入法等。筆畫碼：字形碼是根據(jù)漢字的形狀形成的輸入碼。五筆字型編碼是最有影響的一種筆畫碼方法。

漢字機(jī)內(nèi)碼計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)和處理漢字時(shí)所用的編碼輸入碼被計(jì)算機(jī)接收后就由有漢字處理功能的操作系統(tǒng)的“輸入碼轉(zhuǎn)換模塊”轉(zhuǎn)換為機(jī)內(nèi)碼。1980年我國(guó)公布了《信息交換用漢字編碼字符集·基本集》—GB2312—1980，簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)碼，規(guī)定每個(gè)漢字編碼由兩個(gè)字節(jié)構(gòu)成，定義了6763個(gè)常用漢字和682個(gè)圖形符號(hào)。2000年3月我國(guó)又推出了新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18030—2000，共收錄了27533個(gè)漢字。GB18030-2000采用變長(zhǎng)多字節(jié)編碼，每個(gè)漢字編碼可以由2個(gè)或4個(gè)字節(jié)組成，完全支持Unicode編碼。2005年發(fā)布的GB18030—2005收入漢字70244多個(gè)，2022年發(fā)布的GB18030—2022收入漢字87887個(gè)。

漢字機(jī)內(nèi)碼計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)和處理漢字時(shí)所用的編碼Unicode（統(tǒng)一碼、萬(wàn)國(guó)碼、單一碼）試圖為全世界每種語(yǔ)言中的每個(gè)字符設(shè)定統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼。Unicode在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法推廣，直到互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)。UTF-8是在互聯(lián)網(wǎng)上使用最為廣泛的一種Unicode的實(shí)現(xiàn)方式。變長(zhǎng)編碼方式是UTF-8的最大特點(diǎn)，它使用1～4字節(jié)表示一個(gè)符號(hào)，根據(jù)不同的符號(hào)而變化字節(jié)長(zhǎng)度。當(dāng)字符在ASCII碼的范圍時(shí)，就用1個(gè)字節(jié)表示，保留了ASCII字符1字節(jié)的編碼作為它的一部分。UTF-8的一個(gè)中文字符占用3個(gè)字節(jié)。

漢字字形碼漢字字形碼又稱漢字字模，是指漢字信息的輸出編碼，用于漢字的顯示或打印機(jī)輸出。點(diǎn)陣字形碼：不論一個(gè)字的筆畫多少，都可以用一組點(diǎn)陣表示。每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)二進(jìn)制的一位，由0和1表示不同狀態(tài)，如黑白顏色等。一種字形碼的全部漢字編碼就構(gòu)成字模庫(kù)，簡(jiǎn)稱字庫(kù)。根據(jù)輸出字符要求的不同，每個(gè)字符點(diǎn)陣中點(diǎn)的個(gè)數(shù)也不同。點(diǎn)陣越大，點(diǎn)數(shù)越多，輸出的字形也就越清晰美觀，占用的存儲(chǔ)空間也就越大。

漢字字形碼漢字字形碼又稱漢字字模，是指漢字信息的輸出編碼，用于漢字的顯示或打印機(jī)輸出。矢量字形碼：對(duì)于矢量方式的字形碼，在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的是一種用數(shù)學(xué)函數(shù)描述的曲線字庫(kù)，采用了幾何學(xué)中二次曲線及直線來(lái)描述字體的外形輪廓，含有字形構(gòu)造、顏色填充、數(shù)字描述函數(shù)、流程條件控制、柵格處理控制、附加提示控制等指令。當(dāng)要輸出漢字時(shí)，通過計(jì)算機(jī)的計(jì)算，由漢字字形描述生成所需大小和形狀的漢字。由于是用指令對(duì)字形進(jìn)行描述，與分辨率無(wú)關(guān)，均以設(shè)備的分辨率輸出，既可以屏幕顯示，又可以打印輸出，字符縮放時(shí)總是光滑的，不會(huì)有鋸齒出現(xiàn)，因此可產(chǎn)生高質(zhì)量的漢字輸出。

漢字字形碼漢字字形碼又稱漢字字模，是指漢字信息的輸出編碼，用于漢字的顯示或打印機(jī)輸出。點(diǎn)陣方式和矢量方式各有特點(diǎn)。點(diǎn)陣方式編碼、存儲(chǔ)方式簡(jiǎn)單，無(wú)須轉(zhuǎn)換直接輸出，字號(hào)變大后顯示或打印效果變差，出現(xiàn)鋸齒筆畫甚至模糊不清；矢量方式輸出時(shí)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出過程復(fù)雜一些，但字號(hào)變大后不會(huì)降低顯示或打印質(zhì)量。

圖像與聲音數(shù)據(jù)的采集與表示圖像數(shù)據(jù)的采集與表示；聲音數(shù)據(jù)的采集與表示/06圖像數(shù)據(jù)的采集與表示圖形圖形一般指用計(jì)算機(jī)繪制的幾何形狀，如直線、圓、圓弧、矩形、任意曲線和圖表等，也稱矢量圖。圖形以矢量圖形文件的形式存儲(chǔ)，計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的是生成圖形的指令，所以一般不需對(duì)矢量圖進(jìn)行編碼。計(jì)算機(jī)中常用的矢量圖形文件有.3ds文件（用于三維造型）、.dxf文件（用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、.wmf文件（用于桌面出版）等。

圖像數(shù)據(jù)的采集與表示圖像圖像又稱位圖或圖片，是指由輸入設(shè)備

捕捉的實(shí)際場(chǎng)景畫面，如用手機(jī)拍攝的數(shù)碼照片、掃描儀掃描的圖片等。手機(jī)攝像頭或掃描儀把圖像點(diǎn)陣化，每個(gè)點(diǎn)稱之為像素，目前分辨率一般都在1024×1024以上。采集的值為像素點(diǎn)的顏色，一般用24位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)像素點(diǎn)的顏色值，一共可以表示224種不同的顏色，稱為真彩色。BMP格式的圖像文件保存原始像素?cái)?shù)據(jù)，JPG格式為一種壓縮格式。圖像文件還有GIF、PNG、PCX、TIF、TGA等格式。

圖像數(shù)據(jù)的采集與表示視頻視頻是視頻圖像的簡(jiǎn)稱，是一種活動(dòng)影像，它與電影和電視原理是一樣的，都是利用人眼的視覺暫留特征，將足夠多的靜態(tài)畫面連續(xù)播放，只要能夠達(dá)到每秒24幀以上，人的眼睛就察覺不出畫面之間的不連續(xù)性。視頻文件存儲(chǔ)的是視頻所包含的所有圖像的數(shù)據(jù)。視頻文件在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)格式有AVI、WMV、MPEG、ASF、RM、MOV等。

圖像數(shù)據(jù)的采集與表示動(dòng)畫動(dòng)畫也是一種活動(dòng)影像，最典型的是“卡通”片。動(dòng)畫也稱為動(dòng)漫。視頻一般是指對(duì)自然界真實(shí)影像的記錄，如用攝像機(jī)拍攝下來(lái)的自然風(fēng)光，而動(dòng)畫通常指人工創(chuàng)作出來(lái)的連續(xù)圖像或圖形所組合成的動(dòng)態(tài)影像。動(dòng)畫文件存儲(chǔ)的是動(dòng)畫所包含的所有（“卡通”）圖像的數(shù)據(jù)。

聲音數(shù)據(jù)的采集與表示聲音也稱為音頻，聲音（聲波）是通過空氣傳播的一種連續(xù)的波。聲音一般用一種模擬的連續(xù)波形表示，聲波可以用振幅和頻率兩個(gè)參數(shù)來(lái)描述，振幅的大小反映了聲音的強(qiáng)弱，用分貝（dB）表示；頻率是指聲音信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)，頻率的大小反映了音調(diào)的高低，用赫茲（Hz）表示。聲音數(shù)據(jù)的采集與表示對(duì)聲音的數(shù)字化就是對(duì)聲波采樣和量化，即按一定的時(shí)間間隔對(duì)聲波的振幅進(jìn)行測(cè)量并轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。采樣頻率越高（采樣時(shí)間間隔越?。⒉蓸泳仍礁撸ū硎菊穹档亩M(jìn)制位數(shù)越多），就越能真實(shí)的把聲音記錄下來(lái)（播放時(shí)質(zhì)量高），當(dāng)然，需要的存儲(chǔ)容量也就越大。聲音數(shù)據(jù)的采集與表示采樣示例：每秒鐘采樣40000次，用16個(gè)二進(jìn)制位表示采樣值，可以把采樣值量化為65536個(gè)級(jí)別，采樣一秒鐘產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為：40000*16/8=80000B=78.125KB。音頻文件在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)格式有MP3、WAV、MIDI、WMA等。本章結(jié)束計(jì)算機(jī)導(dǎo)論第4章計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)目錄CONTENTS0102計(jì)算機(jī)的基本組成與工作原理中央處理器03輸入設(shè)備04存儲(chǔ)器目錄CONTENTS0506輸出設(shè)備主板07計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展08總線計(jì)算機(jī)的基本組成與工作原理計(jì)算機(jī)的基本組成；計(jì)算機(jī)的基本工作原理/01計(jì)算機(jī)的基本組成與基本工作原理

計(jì)算機(jī)是一種能夠按照程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理的電子設(shè)備。這里所說(shuō)的計(jì)算機(jī)是指存儲(chǔ)程序式電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，組成計(jì)算機(jī)硬件的主體是電子器件和電子線路，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理的是數(shù)字信息，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的程序通過控制器控制計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理工作。計(jì)算機(jī)的基本組成組成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有物理設(shè)備構(gòu)成計(jì)算機(jī)硬件子系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)硬件是看得見摸得著的實(shí)體，是計(jì)算機(jī)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。在分析“埃尼阿克”設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，1945年6月，馮·諾依曼等人完成了《EDVAC報(bào)告初稿》，報(bào)告給出了電子計(jì)算機(jī)邏輯設(shè)計(jì)的基本要素：二進(jìn)制，不僅數(shù)據(jù)用二進(jìn)制表示和存儲(chǔ)，組成程序的指令也用二進(jìn)制表示和存儲(chǔ)；存儲(chǔ)程序，程序及其要處理的數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中；5個(gè)基本組成部分，計(jì)算機(jī)由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5個(gè)部分組成。計(jì)算機(jī)的基本組成計(jì)算機(jī)各組成部分的主要功能運(yùn)算器用來(lái)完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破靼闯绦虼a的要求控制計(jì)算機(jī)各個(gè)部分協(xié)調(diào)一致地工作，完成程序規(guī)定的任務(wù)。存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序及其要處理的數(shù)據(jù)，這里的存儲(chǔ)器指內(nèi)存。輸入設(shè)備用于將程序與數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，常用輸入設(shè)備有鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、掃描儀和3D掃描儀等。輸出設(shè)備用于將程序執(zhí)行結(jié)果輸出，常用輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、3D打印機(jī)和繪圖儀等。計(jì)算機(jī)的基本工作原理根據(jù)要完成任務(wù)的詳細(xì)工作步驟（算法），編寫出相應(yīng)的程序。通過鍵盤等輸入設(shè)備把編寫的程序輸入到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，用一種稱為解釋器或編譯器的軟件將由語(yǔ)句組成的高級(jí)語(yǔ)言程序翻譯成由二進(jìn)制指令組成的機(jī)器語(yǔ)言程序并存放在存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的機(jī)器語(yǔ)言程序能夠被計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行。執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言程序時(shí)，控制器首先按照取指令—分析指令—執(zhí)行指令的模式執(zhí)行程序中的第一條指令。執(zhí)行完一條指令，控制器讀取下一條指令，按同樣的取指令-分析指令-執(zhí)行指令模式把程序中所有的指令執(zhí)行完，任務(wù)也就完成了。中央處理器中央處理器的基本組成；中央處理器芯片的制作過程/02中央處理器的基本組成CPU的組成與功能中央處理器（CPU）由運(yùn)算器、控制器和寄存器組成。運(yùn)算器負(fù)責(zé)完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；寄存器用于臨時(shí)保存參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算后的結(jié)果；控制器負(fù)責(zé)按照程序的要求指揮各部件工作。中央處理器是組成計(jì)算機(jī)最核心的部件。隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，CPU可以集成在一個(gè)半導(dǎo)體芯片上，這種具有中央處理器功能的超大規(guī)模集成電路芯片，稱為微處理器。微處理器就是芯片化的CPU。CPU還廣泛應(yīng)用在智能手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)控機(jī)床等數(shù)字化智能設(shè)備上。近些年，超級(jí)計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也采用大量的通用高性能微處理器建造。中央處理器的基本組成CPU的主要性能指標(biāo)—兼容性每種微處理器都有特定的指令集，指令集就是某款CPU能夠識(shí)別的指令集合。適用于特定CPU的機(jī)器語(yǔ)言必須使用該CPU的指令集。由于各CPU都有特定的指令集，為某款CPU的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的程序在另一款CPU的計(jì)算機(jī)上可能無(wú)法運(yùn)行。CPU制造商在推出新產(chǎn)品時(shí)，需要認(rèn)真考慮兼容性問題。如果運(yùn)行在舊款CPU上的程序不用修改，就能直接在新款的CPU上運(yùn)行，就稱新款CPU向下兼容舊款CPU。向下兼容有利于新型CPU及相應(yīng)計(jì)算機(jī)的推廣。中央處理器的基本組成CPU的主要性能指標(biāo)—字長(zhǎng)字長(zhǎng)是指CPU一次能夠處理數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)，字長(zhǎng)的大小直接反映計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，一次可處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位數(shù)就越多，運(yùn)算速度也就越快。例如，要完成兩個(gè)64位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加法運(yùn)算，32位的CPU需要做兩次加法操作，而16位的CPU需要做4次加法，如果是目前常見的64位的CPU，做一次加法就可以了。當(dāng)然，字長(zhǎng)越長(zhǎng)，制作的技術(shù)難度就越大，成本也就越高。中央處理器的基本組成CPU的主要性能指標(biāo)—主頻主頻是指CPU的時(shí)鐘頻率，它決定了CPU每秒鐘可以劃分為多少個(gè)時(shí)鐘周期，可以執(zhí)行多少條指令。主頻越高，CPU的運(yùn)算速度也就越快。但主頻并不等于CPU一秒鐘執(zhí)行的指令條數(shù)，因?yàn)閳?zhí)行一條指令可能需要多個(gè)時(shí)鐘周期。例如，如果一款CPU的主頻為3.5GHz，則一秒鐘可以劃分為3.5×109個(gè)時(shí)鐘周期，如果執(zhí)行一條指令平均需要6個(gè)時(shí)鐘周期，則該CPU一秒鐘可以執(zhí)行約0.6×109條指令，即約6億條指令。CPU芯片的制作過程CPU的設(shè)計(jì)—設(shè)計(jì)指令集設(shè)計(jì)CPU，首先要做的工作是設(shè)計(jì)指令集，即明確CPU能執(zhí)行哪些指令，具備哪些功能。指令集中包括算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、存取數(shù)據(jù)指令、比較指令、轉(zhuǎn)移指令等。設(shè)計(jì)指令集可以使用硬件描述語(yǔ)言（HDL），VerilogHDL和VHDL是最流行的兩種硬件描述語(yǔ)言。VerilogHDL以文本形式描述數(shù)字系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)和行為，用它可以表示邏輯電路圖、邏輯表達(dá)式，還可以表示數(shù)字邏輯系統(tǒng)所能完成的邏輯功能。CPU芯片的制作過程CPU的設(shè)計(jì)—畫出電路圖針對(duì)二進(jìn)制形式的指令，畫出相應(yīng)的電路圖，然后依據(jù)電路圖制作出實(shí)際的電路，一條指令對(duì)應(yīng)一部分電路。按照VerilogHDL代碼畫出數(shù)字電路設(shè)計(jì)圖可以使用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）軟件，EDA是一類對(duì)電路進(jìn)行自動(dòng)布局、布線、分析、驗(yàn)證的設(shè)計(jì)軟件。基于VerilogHDL代碼描述的數(shù)字電路的邏輯功能，EDA軟件能夠完成自動(dòng)轉(zhuǎn)換成晶體管的布局、自動(dòng)排布晶體管之間的連接線路。以及時(shí)序分析、功耗分析、功能驗(yàn)證等工作。CPU芯片的制作過程CPU的生產(chǎn)—熔沙成硅對(duì)主要成分是二氧化硅的沙子進(jìn)行熔煉、脫氧和凈化等處理，得到可用于制造半導(dǎo)體的高純度硅，其形狀為圓柱形硅錠。隨著熔煉工藝的不斷改進(jìn)，硅錠的直徑從早期的2英寸（50毫米）逐步發(fā)展到近幾年的8英寸（200毫米）和12英寸（300毫米）。CPU芯片的制作過程CPU的生產(chǎn)—切割硅錠用切割工具對(duì)硅錠進(jìn)行橫向切割，得到稱為晶圓的圓形硅片，并對(duì)切割出的晶圓進(jìn)行拋光處理，使晶圓的表面非常平滑。CPU芯片的制作過程CPU的生產(chǎn)—光刻蝕刻在晶圓的表面涂抹一層非常薄、非常均勻的光刻膠，然后使用光刻機(jī)按照CPU版圖（電路圖）在晶圓上進(jìn)行光刻和蝕刻等處理，生成相應(yīng)的晶體管以及晶體管之間的連線。多次重復(fù)該過程，可以形成多層的電路。CPU芯片的制作過程CPU的生產(chǎn)—切分晶圓把晶圓切分成晶片。一片直徑為12英寸（300毫米）的晶圓，其面積有幾萬(wàn)平方毫米，可以切分出幾百片晶片，每一片晶片就是一個(gè)CPU內(nèi)核（die），包含一套完整的CPU電路。CPU芯片的制作過程CPU的生產(chǎn)—封裝測(cè)試把一片CPU晶片放到一個(gè)稱為襯底或基片的絕緣底座上，底座下面是用于連接到主板的焊點(diǎn)，晶片上面再覆蓋一個(gè)稱為散熱片的金屬殼，就形成了一個(gè)單內(nèi)核CPU。封裝后再進(jìn)行最后的測(cè)試，通過測(cè)試的芯片就可以自用或出售了。CPU芯片的制作過程制作CPU芯片是一項(xiàng)非常復(fù)雜、精細(xì)、嚴(yán)格的工作，對(duì)設(shè)計(jì)人員，對(duì)所用的設(shè)備和工具都有很高的要求。在設(shè)計(jì)指令集時(shí)，要考慮到CPU的內(nèi)部架構(gòu)設(shè)計(jì)和操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。對(duì)提取出的硅的純度要求很高，要達(dá)到99.9999％，相當(dāng)于平均每一百萬(wàn)個(gè)硅原子中最多只有一個(gè)雜質(zhì)原子。晶圓的厚度只有1毫米左右，要在其上完成多層的拋光、涂抹光刻膠、光刻、蝕刻等處理。晶體管的集成度非常高，1平方毫米要集成上億個(gè)晶體管。存儲(chǔ)器內(nèi)存；外存/03存儲(chǔ)器概述

存儲(chǔ)器分為內(nèi)存和外存，也分別稱為主存儲(chǔ)器（主存）和輔助存儲(chǔ)器（輔存）。

內(nèi)存用于存放要執(zhí)行的程序和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，外存作為內(nèi)存的后援設(shè)備，存放暫時(shí)不需要執(zhí)行而將來(lái)要執(zhí)行的程序和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

沒有內(nèi)存，程序就無(wú)法保存到內(nèi)存中，因而也就無(wú)法執(zhí)行。沒有外存，輸入的程序及相應(yīng)的數(shù)據(jù)就不能長(zhǎng)久保存。存儲(chǔ)器概述

目前主要采用半導(dǎo)體器件和磁性材料作為存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)。

一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體電路或磁性材料的一個(gè)磁化元都可以存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位，稱為一個(gè)存儲(chǔ)位或一個(gè)存儲(chǔ)元，由若干存儲(chǔ)元組成一個(gè)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)器就是由很多個(gè)存儲(chǔ)單元組成的。每一個(gè)存儲(chǔ)單元有一個(gè)編號(hào)，稱為存儲(chǔ)單元的地址。一個(gè)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)稱為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量，存儲(chǔ)容量越大，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就越多。

存儲(chǔ)器概述一個(gè)存儲(chǔ)元存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位（bit,簡(jiǎn)記b），一個(gè)存儲(chǔ)單元一般存儲(chǔ)8個(gè)二進(jìn)制位，稱為一個(gè)字節(jié)（Byte，簡(jiǎn)記B），存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量用字節(jié)數(shù)來(lái)表示。

常用的存儲(chǔ)容量的度量單位有千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、吉字節(jié)（GB）、太字節(jié)（TB）、拍字節(jié)（PB）、艾字節(jié)（EB）、澤字節(jié)（ZB）等。

其中，1ZB=1024EB，1EB=1024PB，1PB=1024TB，1TB=1024GB，1GB=1024MB，1MB=1024KB，1KB=1024B，1B=8b。內(nèi)存最早的內(nèi)存是以磁芯的形式排列在線路上，每個(gè)磁芯與晶體管組成一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路，用于存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位，一位的存儲(chǔ)器體積有玉米粒大小，其整體存儲(chǔ)容量因體積影響受到很大限制。隨著集成電路的出現(xiàn)和集成度的不斷提高，出現(xiàn)了能夠焊接在主板上的集成電路形態(tài)的內(nèi)存芯片，大幅度提高了存儲(chǔ)容量。隨著CPU的發(fā)展和升級(jí)，對(duì)內(nèi)存的性能提出了更高的要求，出現(xiàn)了內(nèi)存條——將內(nèi)存芯片焊接到事先設(shè)計(jì)好的印制電路板上，在計(jì)算機(jī)主板上留有相應(yīng)的內(nèi)存插槽，可以方便地插拔和更換內(nèi)存條，為靈活配置和擴(kuò)充內(nèi)存容量帶來(lái)了方便。內(nèi)存隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）隨機(jī)存取指可以根據(jù)地址直接存取任一單元中的數(shù)據(jù)，其存取速度比順序存取要快得多。RAM