计算机系统基础

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1、教师：姚雪梅大学计算机基础专业：道路、测绘、检测上机安排时间：道路3-4班:周三3-4节(5-19周)测绘1-2班:周三7-8节(5-19周)检测1-2班:周三中午(5-19周)计算中心地点：考核方式:平时成绩(10%)实验成绩(30%)期末考试卷面成绩(60%)期末总成绩=大学计算机基础课程主要内容计算机学院大学计算机基础计算机系统基础微型计算机系统计算机网络基础多媒体信息处理技术计算机安全与防护技术数据库基础(不讲)程序设计基础上机课前准备计算机学院大学计算机基础实验一指法练习一、熟悉计算机。二、计算机的开机与关机操作。三、应

2、用程序的启动和退出方法。四、键盘及鼠标的基本操作。五、常用打字软件的使用方法。六、学会使用网络教学平台。上机课前准备计算机学院大学计算机基础鼠标的基本操作：1）指向2）单击3）双击4）拖动5）右击。图1.1键盘指法图计算机学院大学计算机基础第一章计算机系统基础主要教学内容：1.1计算机概述1.2计算机系统组成及工作原理1.3计算机中信息的表示1.1计算机概述（ElectronicComputer）简称计算机，是一种处理信息的电子机器，它能自动、高速、精确地对信息进行存储、传送与加工处理。电子计算机1.1.1计算机的发展历程1834

3、年.英.剑桥.查尔斯.巴贝奇.分析机1941年.美.约翰.阿塔诺索夫.ABC（雏形）1946年.美.莫克特和埃克特.ENIAC计算：结绳计数→算盘→计算尺→计算器ENIAC：长30.48米，宽1米，占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10件普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美元。据说每次启动，整个费城西区的供电系统都会受到影响。它使用18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开关，每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的2

4、0万倍。(而人最快的运算速度每秒仅5次加法运算)，还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。这样的速度在当时已经是人类智慧的最高水平。根据计算机采用的物理器件，将计算机的发展分成四个阶段。1946年一1953年.第一代计算机,电子管代表机型：IBM6501954年一1963年.第二代计算机,晶体管101个改变世界的小发明之一----晶体管代表机型：IBM70901964年一1970年.第三代计算机,中小规模集成电路代表机型：IBM3601971年至今.第四代计算,大规模和超大规模集成电路1.1.2

5、计算机的分类综合考虑计算机的性能、应用和市场分布情况，目前大致可以将计算机分类为1.高性能计算机2.微型计算机（PC）3.嵌入式系统第1位：京地点：日本理化研究所（2011.6.20）制造商：日本理化研究所与富士通共同研发主要参数：运算速度每秒8612万亿次中国天河一号主要参数：运算速度达到每秒2570万亿次1.1.3计算机的应用科学计算：弹道轨迹、天气预报、高能物理等;数据处理：企业管理、物资管理、电算化等;辅助工程：CAD、CAM、CBE等;过程控制：工业自动化控制，卫星飞行方向控制等；人工智能：智能机器人、模式识别、知识工程

6、、自然语言处理、和神经计算等。1.1.4未来的新型计算机超导计算机电磁超导热水器约瑟夫逊超导隧道效应电磁核磁共振超导磁悬浮列车超导效应昂内斯1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度在绝对零度时（-273.1℃）时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。对“超导体-绝缘体-超导体”器件两端施加电压时，电子会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质中通过，形成微小电流，而该器件两端的电压为零。目前的计算机大多采用半导体技术，硅集成电路技术起了很大的作用，但要想继续提高计算机的性能和计算速度，能量消耗是一个限制因素，若在硅集成电

7、路中提高计算速度，必然造成芯片的发热，这些热量会对半导体材料产生不良影响，若运算速度提高到某一限度时可能会使内部芯片发热而损坏内部元件。为了解决这一矛盾，利用超导材料可做成约瑟夫结。这里简单介绍一下它的原理：当它的电流小于临界电流IC，它是零电压输出；当通过它的电流大于IC时，它有毫伏量级电压输出。超导隧道结（又称约瑟夫逊器件）在不出现任何电阻的情况下有零电压和非零电压两种状态，所以用它可以组成逻辑电路，故可用它作为电子计算机的元件，用这种元件做成的计算机有许多优点，首先它的开关时间可达10-10秒，这样可使计算机运算速度提高一个

8、数量级以上。在军事上，由于现代战争更多使用电子战，计算机的应用显得十分重要，特别是超导计算机具有高的运算速度，可提高部队的应变反应速度，使部队能迅速行动，争取战争的主动权。在工业生产和科研中，提高计算机的速度也很有意义，它可以提高生产效率和工作效率