PDF《第1章 计算机基础知识》

第1章计算机基础知识 教学提示:作为本书的第

1 章,本章简要介绍了计算机的产生和发展;

计算机的特点 和分类;

数据在计算机中的存储方式;

计算机的基本硬件结构;

计算机软件的分类;

多媒 体知识.

通过对这些知识的学习与了解,可为以后的学习奠定初步的基础. 教学要求:本章主要介绍计算机软、硬件的一些基础知识及计算机系统的组成和层次 结构等.通过对本章的学习,读者可以对计算机系统有个初步的了解,为进一步学习计算 机知识打下基础. 1.1 计算机概述 在科学实验、生产活动及人类生活的各个领域,计算机得到了广泛的应用.从科学计 算到工业控制,从数据处理到图像处理,从社会到家庭,计算机无处不在.计算机技术的 发展规模、应用水平已成为衡量一个国家现代化水平的重要标志. 计算机是一种不需要人为直接干预,能够对各种数字化信息进行算术和逻辑运算的快 速运算工具.从这一意义出发,计算机不仅有别于算盘、手摇计算机、电动计算机及袖珍 计算器等计算工具,而且有别于用连续物理量表示数据的模拟式计算机. 1.1.1 计算机的起源与发展 1. 计算机的起源 人类在同大自然斗争中,创造并发展了计算工具,我国在春秋时代就有 筹算法 , 唐末创造了算盘,南宋已有算盘和歌诀的记载.随着生产的发展,计算日趋复杂,开始出 现了比较先进的计算工具,如计算尺(1620年)、计算器(1642年)及手摇计算机等,以后又出 现了电动计算机. (1) 在计算机发展史上,差分机和分析机占有重要的地位.它们的研制者查尔斯・巴 贝奇是英国数学家(Charles Babbage,1792―1871),他首先提出了通用数字计算机的设计思 想,并且设计出了第一台由外部指令驱动的计算机. 巴贝奇从用差分表计算数表的做法中得到启发,经过

10 年的努力,设计出一种能进行 加减计算并完成数表编制的自动计算装置,称它为 差分机 .1822 年,他试制出了一台 样机.

1834 年,巴贝奇又完成了一项新计算装置的构想.他考虑到,计算装置应该具有通用 性,能解决数学上的各种问题.它不仅可以进行数字运算,而且还能进行逻辑运算.巴贝 奇把这种装置命名为 分析机 .它是现代通用数字计算机的前身. 现代计算机的设计思想,与一百多年前巴贝奇的分析机几乎完全相同.巴贝奇的分析 机同现代计算机一样可以编程,而且分析机所涉及的有关程序方面的概念,也与现代计算 机一致. 计算机应用基础教程(计算机专业) ・2・ ・2・ (2) 乔治・布尔(英国数学家 George Boole,1824―1898)于1847 年创立了逻辑代数,又 称布尔代数.他的逻辑理论在现代计算机的软件和硬件上都有很好的体现;

1854 年,布尔 提出了符号逻辑的思想, 数十年后形成了计算机科学软件的理论基础.

1904 年, 亨廷顿(1874 ―1952)给出了布尔代数的公理系统.20 世纪

30 年代,美国科学家申农(Claude Elwood Shannon)将其应用于开关网络的分析,并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来 实现,明确地给出了实现加、减、乘、除等运算的电子电路的设计方法,为计算机的研制 奠定了坚实的基础. (3) 英国数学家图灵(Alan Turing,1912―1954)是计算机理论和人工智能的奠基人之 一,在1936 年提出了著名的 图灵机 模型,探讨了现代计算机的基本概念,理论上证明 了研制通用数字计算机的可行性.图灵把人在计算时所做的工作分解成简单的动作,与人 的计算类似,机器需要以下内容. ① 存储器,用于存储计算结果. ② 一种语言,表示运算和数字. ③ 扫描. ④ 计算意向,即在计算过程中打算下一步做什么. ⑤ 执行下一步计算.具体到一步计算,则分成以下几项. 改变数字符号. 扫描区改变,如往左进位和往右添位等. 改变计算意向等.图灵还采用了二进位制.这种理想中的机器被称为 图灵机 . 半个世纪以来,数学家提出的各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等价的. (4)