計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程及v chapter 1

軟件語(yǔ)言基礎(chǔ)第一章2本章目標(biāo)了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展史。了解計(jì)算機(jī)的硬件和軟件了解軟件發(fā)展的不同時(shí)代，以及各時(shí)代的語(yǔ)言特點(diǎn)。了解當(dāng)今不同的編程語(yǔ)言。熟悉軟件的分類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。3人類追求的計(jì)算工具1642BlaisePascal加法器1822差分機(jī)1833分析機(jī)MARKIENIAC電子計(jì)算機(jī)時(shí)代4第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)（ENIAC）5000次加法/秒體重28噸占地170M218800只電子管1500個(gè)繼電器耗電150KW5電子恐龍的縮骨法——晶體管ENIAC劃時(shí)代的實(shí)驗(yàn)裝置晶體管實(shí)質(zhì)上是按顯微比例的真空管建造的。電子管的缺點(diǎn)：體積大；耗能高、散熱量大；晶體管的優(yōu)點(diǎn)：體積小；耗能低；性能穩(wěn)固；6晶體管數(shù)目4004奔騰4420,000,0002,300將電腦濃縮在一顆芯片上0.18微米芯片10微米芯片7晶體管數(shù)單位時(shí)間執(zhí)行的指令數(shù)百萬(wàn)條/每秒每18個(gè)月芯片能力增長(zhǎng)一倍。計(jì)算機(jī)第一定律——摩爾定律8第一代（1946~1956）電子管5千~4萬(wàn)（次/秒）第二代（1957~1964）晶體管幾十萬(wàn)~百萬(wàn)（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬(wàn)~幾百萬(wàn)（次/秒）第四代（1971~90年代）集成電路幾百萬(wàn)~幾億（次/秒）1964年911機(jī)1966年112機(jī)計(jì)算機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段9香農(nóng)是現(xiàn)代信息論的著名創(chuàng)始人。1938年，香農(nóng)在發(fā)表的論文中,首次用布爾代數(shù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)電路分析，并證明布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算，可以通過(guò)繼電器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。阿塔納索夫提出了計(jì)算機(jī)的三條原則：1）以二進(jìn)制的邏輯基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)算，以保證精度；2）利用電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算，以保證計(jì)算速度；3）采用把計(jì)算功能和二進(jìn)制數(shù)更新存儲(chǔ)的功能相分離的結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)發(fā)展的重要人物和思想ClaudeShannon10圖靈與圖靈機(jī)為紀(jì)念圖靈對(duì)計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)，美國(guó)計(jì)算機(jī)博物館于1966年設(shè)立了“圖靈獎(jiǎng)”計(jì)算機(jī)是使用相應(yīng)的程序來(lái)完成任何設(shè)定好的任務(wù)。圖靈機(jī)是一種思想模型，它由三部分組成：一個(gè)控制器，一條可以無(wú)限延伸的帶子和一個(gè)在帶子上左右移動(dòng)的讀寫(xiě)頭組成。11JohnvonNeumann馮

諾依曼馮·諾依曼計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序工作原理計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本能力：一是能夠存儲(chǔ)程序，二是能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。計(jì)算機(jī)是利用“存儲(chǔ)器”（內(nèi)存）來(lái)存放所要執(zhí)行的程序的，而稱之為CPU的部件可以依次從存儲(chǔ)器中取出程序中的每一條指令，并加以分析和執(zhí)行，直至完成全部指令任務(wù)為止。1949EDSAC12計(jì)算機(jī)硬件基本組成（外）存儲(chǔ)器（內(nèi)）存儲(chǔ)器中央處理器（CPU）控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備數(shù)據(jù)流地址控制流運(yùn)算器13軟件的概述“吃軟不吃硬”的EDSAC存儲(chǔ)程序工作原理的計(jì)算機(jī)決定了它的使用方式：編寫(xiě)程序和運(yùn)行程序硬件軟件軟件史上的重要人物阿黛·拜倫格雷斯·霍普威爾克斯戴維·韋勒14軟件簡(jiǎn)介軟件的歷史可追溯到18世紀(jì)。至今已開(kāi)發(fā)了300多種不同的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。其中一些語(yǔ)言已消失了，一些語(yǔ)言在不斷的更新。15程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言（BASICFORTRANPASCALCPROLOG….）第四代語(yǔ)言第五代語(yǔ)言16機(jī)器語(yǔ)言2-1用二進(jìn)制代碼（0和1）組成的，用不同的二進(jìn)制代碼組合表示機(jī)器的不同指令。機(jī)器語(yǔ)言中的每一條指令，代表了機(jī)器可執(zhí)行的一個(gè)基本操作。指令由操作碼和地址碼兩部分組成。機(jī)器語(yǔ)言的特點(diǎn)是面向機(jī)器，程序編寫(xiě)難度大，調(diào)試修改繁瑣，兼容性差，但機(jī)器語(yǔ)言執(zhí)行速度最快。17機(jī)器語(yǔ)言2-2示例：指令序號(hào)機(jī)器語(yǔ)言程序指令功能11011000000001000把數(shù)字8送到累加器AL中20000010000001001把累加器AL的內(nèi)容與數(shù)字9相加，結(jié)果再存入累加器AL（完成8+9運(yùn)算）311110100停止操作

機(jī)器語(yǔ)言的編譯是使用一些帶或卡，可以告訴計(jì)算機(jī)做什么，如何做以及何時(shí)做。18匯編語(yǔ)言

2-1用一些特定的符號(hào)代替機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制數(shù)代碼，這些符號(hào)也稱為助記符.通過(guò)匯編程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)程序，該過(guò)程稱為匯編過(guò)程.匯編語(yǔ)言比機(jī)器語(yǔ)言易讀、易改，執(zhí)行速度與機(jī)器語(yǔ)言相仿，比高級(jí)語(yǔ)言快得多，適用于實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)處理.19匯編語(yǔ)言

2-2語(yǔ)句序號(hào)匯編語(yǔ)言程序語(yǔ)句功能1MovAL,8把數(shù)字8送到累加器AL中2ADDAL,9把累加器AL中的內(nèi)容與數(shù)字9相加，結(jié)果再存入累加器AL中（完成8+9運(yùn)算）3HLT停止操作20高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言是接近人們的自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言、以及面向問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它容易學(xué)習(xí)和掌握，并且通用性強(qiáng)

源程序，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序有兩種方式：編譯方式、解釋方式與前面的語(yǔ)言有明顯區(qū)別的是：并不涉及計(jì)算機(jī)如何執(zhí)行任務(wù)，而只指定它必須做什么。21人工智能當(dāng)今人工智能發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力是對(duì)與人工智能相關(guān)的所有新事物的要求。這對(duì)開(kāi)發(fā)人員是否能提供超越于人的思路的解決方法造成了極大的壓力。一些涉及人工智能的編程語(yǔ)言有：LISP(1958)Algol(1960)Simula(1967)Prolog(1970)Smalltalk(197922第四代語(yǔ)言第四代語(yǔ)言的應(yīng)用集中在執(zhí)行日常任務(wù)，例如屏幕窗體、請(qǐng)求數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)和移動(dòng)數(shù)據(jù)等。在硬件的技術(shù)方面有相對(duì)比較少的涉及，所以涉及底層開(kāi)發(fā)的知識(shí)較少。23第五代語(yǔ)言某些構(gòu)建編程環(huán)境的軟件公司常常誤用此術(shù)語(yǔ)。20世紀(jì)90年代，通過(guò)使用聲音、移動(dòng)圖像和代理為語(yǔ)言進(jìn)一步發(fā)展打下了基礎(chǔ)。最終用戶使用的軟件將是基于知識(shí)機(jī)器人-代理的原則。它能夠根據(jù)最終用戶和界面的交互操作，自主地修改程序段從而創(chuàng)建新的代理。24典型的編程語(yǔ)言目前世界上大約有200多種高級(jí)語(yǔ)言。典型的有：ASSEMBLER（匯編程序）BASIC，1964FORTRAN語(yǔ)言C語(yǔ)言；C++，1986COBOL，1960LISP，1960MODULAOCCAMPASCAL，1975Simula，1962Smalltalk，1983SNOBOLSQL25FortranJohnW.Backus

帶領(lǐng)下的一個(gè)IBM

工作組于1952年發(fā)明了FORTRAN-FORmulaTRANslator。用于IBM

計(jì)算機(jī)：IBM704。FORTRAN

的更新版本可用于其他計(jì)算機(jī)和平臺(tái)。26進(jìn)入C語(yǔ)言時(shí)代2-1

1969-1973年間，貝爾實(shí)驗(yàn)室的DennisRichey和DavidKerningham

開(kāi)發(fā)了C

語(yǔ)言。C

語(yǔ)言易于人們的閱讀和理解。由于此語(yǔ)言具有快速和簡(jiǎn)潔的特點(diǎn)，因此在系統(tǒng)程序員和商業(yè)軟件制造商之間非常流行。27進(jìn)入C語(yǔ)言時(shí)代2-2C語(yǔ)言的示例/*e.c*/Main()

{

printf("歡迎來(lái)到AptechInternational\n");

}軟件的分類軟件的分類：系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件泛指那些為整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所支配的、不依賴于特定應(yīng)用的通用軟件，也是可供所有用戶使用的軟件應(yīng)用軟件指用于解決各種不同具體應(yīng)用問(wèn)題的專門(mén)軟件29計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序，實(shí)用程序與工具軟件數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)與通信軟件應(yīng)用軟件用戶30Altair8800計(jì)算機(jī)發(fā)展——微型化計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是一種信息機(jī)器，一種個(gè)人的信息機(jī)器。31CRAY-Ⅱ計(jì)算機(jī)發(fā)展——巨型化運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百億次運(yùn)算的超級(jí)計(jì)算機(jī)1975年世界上第一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“Cray-I”超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用：天氣預(yù)報(bào)、地震機(jī)理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計(jì)算的高科技領(lǐng)域。中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)：國(guó)防科技大學(xué)研制的“銀河1號(hào)”、“銀河2號(hào)”和“銀河3號(hào)”國(guó)家職能計(jì)算機(jī)中心推出的“曙光1000”和“曙光2000I”銀河Ⅱ32計(jì)算機(jī)發(fā)展——網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展動(dòng)力：使用遠(yuǎn)程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)用戶的通訊和合作。33計(jì)算機(jī)發(fā)展——智能化“總有一天，人類會(huì)造出一些舉止跟人一樣的‘沒(méi)有靈魂的機(jī)械’來(lái)”。

——笛卡爾（1637）人類第一個(gè)“工業(yè)機(jī)器人”：

一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢”（1742年）第一代機(jī)器人

機(jī)械手（1962年出現(xiàn)）第二代機(jī)器人

具有“感覺(jué)”的機(jī)器人第三代機(jī)器人

裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的“智能機(jī)器人”DeepblueGarryKasparov

34計(jì)算機(jī)世界中的中國(guó)1952年在清華大學(xué)成立中國(guó)第一個(gè)計(jì)算機(jī)三人研究小組組長(zhǎng)閔大可電機(jī)系教授1954年小組經(jīng)擴(kuò)充和調(diào)整，并入中科院近代物理研究所負(fù)責(zé)人 錢(qián)三強(qiáng)1958年完成第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)1031959年完成大型電子計(jì)算機(jī)1041965年中國(guó)開(kāi)始研制第三代計(jì)算機(jī)（集成電路）1977年研制成功中國(guó)第一臺(tái)微機(jī)DJS05035計(jì)算機(jī)世界中的印度硅谷慧谷世界軟件產(chǎn)業(yè)王國(guó)1985年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為1000萬(wàn)美元1994年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為10億美元2000年，印度軟件業(yè)產(chǎn)值為50億美元2