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本章介绍计算机的发展计算机中的数与信息编码多媒体技术简介计算机病毒及其防治等内容第1章计算机基础知识计算机（Computer）是电子计算机的简称，它是一种按照事先储存的程序，自动、高速、精确地对数据进行输入、处理、输出和存储的电子设备。1.1.1电子计算机的初期发展史本节简单介绍1936～1946年期间，电子计算机发展初期的历史。1．图灵机英国数学家艾兰·图灵（AlanTuring）1937年发表著名的《论应用于解决问题的可计算数字》论文。1.1计算机的初期发展史和时代划分阿兰·麦席森·图灵英国曼彻斯特市的图灵坐在公园长椅上，手里拿着他每晚临睡前惯常吃的苹果://baike.baidu.com/view/1022826.htm?fromId=2130&redirected=seachword图灵奖．世界上第一台电子计算机——Atanasoff-BerryComputer，简称ABC在维基百科（wikipedia.org）上要输入“JohnVincentAtanasoff”或“Atanasoff–BerryComputer”就可以找到“约翰·文森特·阿塔纳索夫”教授的生平和“阿塔纳索夫-贝瑞计算机（Atanasoff-BerryComputer）”的发明过程。://en.wikipedia.org/wiki/Atanasoff_Berry_Computer在美国爱荷华州立大学的网站上有更详细的介绍（）3．英国的Collossus计算机英国布莱切利园目前展有巨人计算机的重建机://baike.baidu.com/link?url=g4UCGuCwVtno-FNcQV_p4d6Li-21AKQaNfCSg01naOW-HM0hGBqJkm0PPQS96ZMc_SxT1_Bc4UJ-_64s4v4cn_图1-3当年运行中的ENIAC4．世界上第一台通用电子计算机——ENIACENIAC是世界上第一台通用电子计算机，它是图灵完全的电子计算机，能够重新编程，解决各种计算问题。ENIAC是按照十进制，而不是按照二进制来计算。如图1-3所示。ENIAC不是冯•诺依曼结构的。．世界上第一台冯•诺依曼结构的计算机——EDVAC与它的前任ENIAC不同，EDVAC采用二进制，是一台冯•诺依曼结构的计算机。．冯•诺依曼体系结构（VonNeumannArchitecture）冯•诺伊曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照顺序执行程序。如图1-4所示，冯•诺伊曼定义了计算机的三大组成部件：I/O设备：负责数据和程序的输入、输出。存储器：存储程序和数据。处理器：分成运算器和控制器，运算器负责数据的加工处理，控制器控制程序的逻辑。图1-4冯·诺伊曼体系结构=oMMBWNEYZC8twI6NCWeK-UoecKHWsEMUwmyPa--JIOvw5VpzMMbHrz80C8fg4FaeARhkcttI1XNVqVVxz93Yv_电子计算机的时代划分现代电子计算机的发展，主要是根据其所采用的电子器件的发展而划分，在60多年的发展过程中，一般分成四个阶段，通常称为四代。每代之间不是截然分开的，在时间上有重叠。1．第一代——电子管计算机时代（1946～1957年）如图1-5所示是IBM在1954年推出的产品IBM704型电子计算机。图1-5IBM704型电子计算机2．第二代——晶体管计算机时代（1958～1970年）1959年，IBM公司生产出全部晶体管化的电子计算机IBM7090，如图1-6所示。IBM7000系列计算机是这一代计算机的主流产品。图1-6IBM7090型电子计算机3．第三代——中、小规模集成电路计算机时代（1963～1970年）1965年4月问世的IBM360系列是最早采用集成电路的通用计算机，也是影响最大的第三代计算机，是这一代的代表产品，如图1-7所示。图1-7IBM360型电子计算机4．第四代——大规模和超大规模集成电路计算机时代（1971～现在）第四代计算机的基本元件是大规模集成电路或超大规模集成电路，集成度很高的半导体存储器替代了磁芯存储器。20世纪70年代，微型计算机问世，电子计算机开始进入普通人的生活。微型计算机是第四代计算机的产物。1.1.3计算机的分类1．计算机的分类方法（1）按计算机处理数据的类型分类数字计算机模拟计算机数字模拟混合计算机。（2）按计算机的用途分类专用计算机通用计算机2．通用数字计算机的分类（1）巨型机巨型机也称超级计算机（SuperComputer），是计算机家族中运行速度最快、存储容量最大、功能最强、体积最大的一类，主要应用于主要用于核武器、空间技术、大范围天气预报、石油勘探等领域。2012年10月，Titan超级计算机的外观，如图1-8所示。图1-8Titan(泰坦)超级计算机2010年10月，中国研制的第一台千万亿次超级计算机“天河一号”的外观，如图1-9所示。图1-9“天河一号”超级计算机全球超级计算机500强排行榜榜单2013年11月21日全球超级计算机500强排行天河二号拔得头筹（2）大型主机（Mainframe）包括过去所说的大型机和中型机，具有大型、通用、内外存储容量大、多类型I/O通道、支持批处理和分时处理等多种工作方式，近年来新型机采用了多处理、并行处理等技术，具有很强的管理和处理数据的能力。（3）微型机(Microcomputer)微型机又称个人计算机（PersonalComputer），简称PC，主要指办公和家庭的台式微型计算机和笔记本计算机。（4）工作站（Workstation）工作站包括工程工作站、图形工作站等，是一种主要面向特殊专业领域的高档微型机。例如，图像处理、计算机辅助设计（CAD）和网络服务器等方面的应用。（5）服务器（Server）服务器一词很恰当地描述了计算机在应用中角色，而不是刻画计算机的档次。服务器作为网络的节点，存储、处理网络上的数据。服务器具有功能强大的处理能力、容量很大的存储器、以及快速的输入输出通道和联网能力。1.1.4计算机的特点和应用1．计算机的特点（1）高速、精确的运算能力（2）准确的逻辑判断能力（3）强大的存储能力（4）自动功能（5）网络与通信功能2．计算机的应用（1）科学计算（2）数据和信息处理（3）过程控制（4）计算机辅助（5）网络通信（6）人工智能（7）多媒体应用（8）嵌入式系统1.1.5计算机的发展趋势1．巨型化巨型化是指发展高速、大储量和强功能的超大型计算机。这既是诸如天文、气象、原子、核反应等尖端科学以及进一步探索新兴科学，诸如宇宙工程、生物工程的需要，也是为了能让计算机具有人脑学习、推理的复杂功能。2．微型化因大规模、超大规模集成电路的出现，计算机微型化迅速。因为微型机可渗透至诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中、小型机无法进入的领域，所以20世纪80年代以来发展异常迅速，可以预见其性能指标将进一步提高，而价格则逐渐下降。3．多媒体化多媒体是“以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境”的总称。多媒体技术的目标是：无论在何时何地，只需要简单的设备就能自由地以交互和对话的方式交流信息。4．网络化计算机网络是计算机技术发展中崛起的又一重要分支，是现代通信技术与计算机技术结合的产物。从单机走向联网，是计算机应用发展的必然结果。5．智能化智能化是让计算机模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，从而使计算机具备和人一样的思维和行为能力，形成智能型和超智能型的计算机。1.2.1计算机中的数制数制，也称计数制或计数法，是指用一组基本符号（即数码）和一定的使用规则表示数的方法，它以累计和进位的方式进行计数，实现了以很少的符号表示大范围数字的目的。1.2计算机中的数与信息编码日常生活的数制1．十进制数（Decimal）十进制数用0，1，2，…，9十个数码表示，并按“逢十进一”、“借一当十”的规则计数。例如，十进制数“12345.67”按位权展开式为：(12345.67)10=1×104＋2×103＋3×102＋4×101＋5×100＋6×10-1＋7×10-2为了把不同进制的数区分开，将十进制数表示为(N)10，有时也在数字后加上“D”或“d”来表示十进制数，如(123)10=123D=123d。2．二进制数（Binary）二进制数用0，1两个数码表示，二进制数的运算很简单，遵循“逢二进一”、“借一当二”的规则。例如，二进制数“1010.101”按位权展开式为：(1010.101)2=1×23＋0×22＋1×21＋0×20＋1×2-1＋0×2-2＋1×2-3二进制数常用(N)2来表示，有时也在二进制数后加上“B”或“b”来表示二进制数，例如(11001)2=11001B=11001b。3．八进制数（Octal）在八进制数用符号0、1、2、3、4、5、6、7表示。计数时“逢八进一”，基数为8。例如，八进制数“543.21”按位权展开式为：(543.21)8=5×82＋4×81＋3×80＋2×8-1＋1×8-2二进制数常用(N)8来表示，也可以在数字后加上“O”或“o”来表示，例如(456)8=456O=456o。4．十六进制数（Hexadecimal）十六进制数用0，1，2，…，9，A，B，C，D，E，F十六个数码表示，A表示10，B表示11，……，F表示15。基数是16。十六进制数的运算，遵循“逢十六进一”、“借一当十六”的规则。例如“1CB.D8”按位权展开式为：(1CB.D8)16=1×162+12×161+11×160+13×16-1+8×16-2十六进制数常用(N)16来表示，也可以在数字后加上“H”或“h”来表示，例如(4FD)16=4FDH=4FDh。十进制二进制八进制十六进制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F161000020105．常用数制的基数对照表常用的十进制、二进制、八进制、十六进制数的基数对照表，见表1-1。表1-1十进制、二进制、八进制、十六进制数的基数对照表1.2.2二进制数的算术运算和逻辑运算1．二进制数的算术运算二进制数的算术运算包括：加、减、乘、除运算，它们的运算规则如下：2．二进制的逻辑运算（1）逻辑与当两个条件同为真时，结果才为真。与运算的规则如下：0∧0=00∧1=01∧0=01∧1=1（2）逻辑或当两个条件中任意一个为真时，结果为真。或运算的法则是：0∨0=00∨1=11∨0=11∨1=1（3）逻辑非逻