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第1章 计算机基础知识;1.1 计算机的诞生与发展; 电子计算机诞生于20世纪中叶，是人类最伟大的技术发明之一，是科学发展史上的里程碑。在当今的信息社会，计算机已经成为获取、处理、保存信息和与他人通信的必不可少的工具，成为人们工作和生活中的得力助手。;图灵与图灵机 基本思想：用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程 可以描述为：有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。机器头有一组内部状态，还有一些固定的程序。在每个时刻，机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息，然后结合自己的内部状态查找程序表，根据程序输出信息到纸带方格上，并转换自己的内部状态，然后进行移动;ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer，即“电子数字积分计算机” 世界上第一台电子数字计算机 于1946年2月在美国宾西法尼亚大学研制成功;冯·诺依曼体系结构 提出了“程序存储”的概念，从而奠定了现代计算机的坚实基础 冯·诺依曼体系结构计算机具有以下几个特点： 计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备 5 个部分组成 采用存储程序的方式，程序和数据存放在同一个存储器中，计算机按照程序控制执行 数据和程序以二进制表示;计算机的分代 第一代电子计算机，电子管计算机，时间为1946～1957年 第二代电子计算机，晶体管计算机，时间为1958年～1964年 第三代电子计算机，集成电路计算机，时间为1965年～1970年 第四代电子计算机，超大规模集成电路计算机，时间是1971年至今;计算机的发展趋势 第五代计算机，即具有人工智能的新一代计算机 能识别自然语言的计算机 高速超导计算机 激光计算机 分子计算机 量子计算机 DNA计算机 神经元计算机 生物计算机;计算机的分类 超级计算机（Supercomputer）也叫巨型计算机，是目前功能最为强大的计算机 大型计算机（MainFrame）是被广泛应用于商业运作的一种通用型计算机 小型计算机（Minicomputer）是比大型计算机存储容量小、处理能力弱的中等规模的计算机 微型计算机（Microcomputer）是基于微处理器（Microprocessor）技术的计算机，又称PC或微机，这是最常见的计算机 工作站（Workstation）是一种中型的单用户计算机，它比小型计算机的处理能力弱，但是比个人用微型计算机拥有更强大的处理能力和较大的存储容量;超级计算机（Supercomputer） 也叫巨型计算机，是目前功能最为强大的计算机 大型计算机（MainFrame） 被广泛应用于商业运作的一种通用型计算机 小型计算机（Minicomputer） 比大型计算机存储容量小、处理能力弱的中等规模的计算机 微型计算机（Microcomputer） 基于微处理器技术的计算机，又称PC或微机，这是最常见的计算机 工作站（Workstation） 一种中型的单用户计算机，它比小型计算机的处理能力弱，但是比个人用微型计算机拥有更强大的处理能力和较大的存储容量;科学计算 数据处理和信息管理 自动控制 计算机辅助系统 网络应用 人工智能 电子商务; 计算机的种类很多，尽管它们在规模、性能等方面存在很大的差别，但它们的基本结构和工作原理是相同的。下面的内容主要以微型计算机机为背景进行介绍。;;硬件系统 中央处理器（Central Processing Unit ，CPU） 控制器（Control Unit，CU），是计算机的控制指挥中心，是计算机的神经中枢。它的基本功能是从存储器中取出指令并对指令进行分析和判断，并根据指令发出控制信号，使计算机能自动、连续地工作。 运算器（Arithmetic/Logic Unit，ALU），又称算术/逻辑单元，是进行算术运算和逻辑运算的部件。;存储器（Memory） 是指提供数据、指令及运算结果暂时或永久存储的地方，当计算机要进行运算时，或先从存储单元取出所需的数据，然后送至算术/逻辑单元处理。 存储单元可分为主存储器与辅助存储器两类。 微型计算机系统典型的存储层次包括高速缓存（Cache）、主存、辅存等三级，;1.2 计算机系统 ;输入设备 负责接受数据或命令，将其转换为计算机能处理的数字信号，再传送至主存储器内存储。常见的输入设备包括键盘、鼠标、手写板、扫描仪和数码照相机等。 输出设备 负责将计算机处理之后的结果显示或输出。常见的输出设备包括显示器、打印机、音箱和绘图仪等。;软件系统 系统软件 为运行计算机而必需的最基本的软件称为“系统软件”，它实现对各种资源的管理，基本的人机交互，高级语言的解释、编译以及基本的系统维护调试等工作。系统软件主要是指各种操作系统，语言解释、编译程序，