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第1章计算机基础知识1.1走进计算机世界计算机的发展历史微型计算机的特点及应用1.2计算机是如何工作的计算机的硬件组成计算机的软件系统1.3计算机外部设备计算机的存储设备输入输出设备1.4计算机安全规范阶段年份元件语言应用范围第一代46-57电子管机器语言汇编语言科学计算第二代58-64晶体管高级语言科学计算、数据处理、工业控制第三代65-70中小规模集成电路高级语言各个领域第四代71至今大规模/超大规模集成电路面向对象高级语言网络时代第五代未来计算机光子、量子、DNA等2．计算机的分类（1）按处理方式分类按处理方式分类可以把计算机分为模拟计算机、数字计算机和数字模拟混合计算机。现在这种分类方式几乎已经不用了,因为模拟机已经很少了。（2）按功能分类按功能分类一般可分为：专用计算机通用计算机专用计算机•专用计算机是为解决一个或一类特定问题而设计的计算机。功能单一，可靠性高，结构简单，适应性差，但在特定用途下最有效、最经济、最快速，这些优点是其他计算机无法替代的。如军事系统、银行系统均属专用计算机。囯产外贸LG-5型40毫米狙击榴弹发射器，配有专用瞄准镜和一体化计算机、自动瞄准仪、热成像仪等先进观瞄设备，采用新一体化计算机自动瞄准仪。通用计算机•通用计算机功能齐全，适应性强，目前人们所使用的大都是通用计算机。（3）按规模分类按照计算机规模，并参考其运算速度、输入输出能力、存储能力等因素，通常将计算机分为巨型机、大型机、小型机和微型机等几类。我们现在常用的是微型机。•巨型机运算速度快，存储量大，但是结构复杂，且价格昂贵，目前主要用于尖端科学研究领域，如IBM390系列、银河机等。•我国1983年，研制成功了“银河”系列巨型机。目前，我国已经形成了“银河、神威、曙光、天河”几大系列的巨型机。2016年“神威太湖之光”成为全球最快超算•大型机规模仅次于巨型机，有比较完善的指令系统和丰富的外部设备，主要用于计算机网络和大型计算中心，如IBM4300。•小型机用途广泛，可用于科学计算和数据处理，也可用于生产过程自动控制、数据采集及分析处理等。曙光2代小型机2008年投产•微型机（个人电脑，PC机）由微处理器、半导体存储器和输入输出接口等芯片组成，使得它与小型机相比体积更小，价格更低，灵活性更好，使用更加方便。随着技术的不断提高，现在有许多微型机的性能已超过以前的大中型机。3．微型计算机1971年，Intel公司成功地在一块芯片上实现了中央处理器的功能，制成了世界上第一片微处理器Intel4004，并用它组成了第一台微型计算机MCS-4，从此揭开了微型计算机发展的序幕。•人们一般以字长和典型的微处理器芯片作为各阶段的标志。•随着集成电路的集成度越来越高，计算机的体积也越来越微型化，微型计算机由4位机增加至64位机。•人们通常以微处理器为依据来讨论微型计算机的发展历史。摩尔定律•当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。•换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。英特尔创始人之一戈登·摩尔20晶体管数目奔腾422.7亿2,300将电脑浓缩在一颗芯片上4.2亿酷睿4核2,3004.2亿酷睿4核2,3004.2亿4004奔腾4酷睿4核2,3004.2亿4．计算机的发展趋势智能化网络化微型化巨型化“巨”“微”“网”“智”巨型化•高速度、高精度、大存储量和超强功能，天文、军事和仿真等领域需要进行大量的计算，这就需要研制巨型计算机。•超级计算机微型化•体积小、功能强、价格低•微软公司的智能眼镜Hololens24计算机发展——微型化手机台式计算机笔记本式计算机微型化网络化•可组建网络系统，可实现软、硬件与数据资源的共享和网络通信•移动互联网智能化•让计算机模拟人的感觉、行为和思维方式•阿尔法狗跟柯洁的围棋大战2017年5月23日人机大战近年来，通过深入研究，发现由于电子电路的局限性，理论上会给电子计算机的发展造成一定的局限，因此人们正在研制非集成电路的计算机，如生物计算机、光子计算机和计算机等，它们的主要部件如下图所示。生物计算机光子计算机超导计算机DNA计算机•DNA计算机的最大优点在于其惊人的存贮容量和运算速度：1立方厘米的DNA存储的信息比1万亿张光盘存储的还多；十几个小时的DNA计算，就相当于所有电脑问世以来的总运算量。更重要的是，它的能耗非常低，只有电子计算机的一百亿分之一。光计算机•光在长距离内传输要比电子信号快约100倍，光器件的能耗非常低。预计，光子计算机的运算速度可能比今天的超级计算机快1000到10000倍。•然而，现有的光学“晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有一辆汽车那么大。因此，要想短期内使光计算机实用化还很困难。超导计算机•超导计算机具有超导逻辑电路和超导存储器，运算速度是传统计算机无法比拟的。所以，世界各国科学家都在研究超导计算机，但还有许多技术难关有待突破。量子计算机•量子力学是第三种有潜力创造超级计算革命的技术。量子计算机利用了量子力学违反直觉的法则，它们的潜在运算速度将大大快于电子计算机。高考真题•12.42巨型计算机就是体积巨大的计算机。（）•14.62简述计算机可能的发展趋势（4分）。•答：巨型化、微型化、网络化、智能化。•课后作业：•1.简述计算机的分类•2.请叙述摩尔定律的内容•3.简述计算机的发展趋势•4.图灵机是什么？