1.1 计算机概述
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- 电子计算机的发展
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世界上第一台名为ENIAC的数字电子计算机于1946年诞生在美国宾夕法尼亚大学，在半个世纪的飞速发展过程中经历了4个时代。
计算机
第一代
第二代
第三代
第四代
特 征
采用电子管作为计算机的逻辑元件，运算速度每秒仅几千次，内存容量仅几KB。
采用晶体管作为计算机的逻辑元件，运算速度每秒达几十万次，内存容量扩大到几十KB。
采用集成电路作为计算机的逻辑元件，运算速度每秒达几十万至几百万次。
采用大规模和超大规模集成电路作为计算机的逻辑元件，运算速度每秒达几千万至十万亿次 。
时 间
1946-1958
1958-1964
1964-1970
1971年至今
代表机型
IBM 650、IBM709
IBM7094、CDC7600
IBM360
应 用
仅限于军事和科研中的科学计算；用机器语言或汇编语言编写程序。
由科学计算扩展到数据处理和自动控制；出现了FORTRAN等高级语言。
开始广泛应用于各个领域；高级语言有了很大发展，并出现了操作系统和会话式语言。
应用范围已渗透到各行各业，并进入了以网络为特征的时代；操作系统不断完善，应用软件已成为现代工业的一部分。
- 微型计算机的发展
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1971年由美国Intel公司的工程师马西安·霍夫（M·E·Hoff）设计了世界上第一台名为MCS-4的4位微型计算机。该机是由一片4位微处理器Intel4004、一片320位（40字节）的随机存取存储器、一片256字节的只读存储器和一片10位的寄存器通过总线连接起来的。
微处理器
第一代(8位) 第二代
(8位)
第三代
(16位)
第四代
(32位)
时 间
1972年
1973年
1978年
1985年
1993年
1995年
1997年
1999年
代表产品
Intel 8008
Intel 8085
Intel 8086
Intel 80386
Pentium
Pentium Pro
Pentium Ⅱ
Pentium Ⅲ
- 计算机的分类
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巨型计算机
可用作系统的服务器 小巨型机 大型机
可用作部门的服务器 小型计算机 工作站 可用作客户机 个人计算机
4.计算机的应用
(1) 科学计算
如：计算量大、数值变化范围大的天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预报等领域中的复杂运算。
(2) 数据处理
是计算机应用的一个重要方面，如：办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索等非数值计算的领域。
(3) 过程控制
如：冶金、石油、化工、纺织、水电、机械、航天等现代工业生产过程中的自动化控制。
(4) 计算机辅助系统
计算机辅助设计CAD：如飞机、船舶、建筑、机械、大规模集成电路等的设计。
计算机辅助制造CAM：用计算机进行生产设备的管理、控制和操作。
计算机辅助教育CBE：如计算机辅助教学CAI、计算机辅助测试 CAT、计算机管理教学CMI
(5) 人工智能AI
是计算机应用研究的前沿学科。
2.1 信息在计算机内的表示
1. 基本概念
数据：是对事实、概念或指令的一种特殊表达形式，这种特殊的表达形式可以用人工的方式或用自动化的装置进行通信、翻译转换或者进行加工处理。
它包括数字、文字、图画、声音、活动图象等。
数据处理：是对数据进行加工、转换、存储、合并、分类、排序与计算的过程。
信 息： 是对人有用的数据。
媒 体： 是承载信息的载体。
包括：感觉媒体、表示媒体、存储媒体、表现媒体、传输媒体。
2. 数制
（1）计算机中常用的几种进制一览表
进位制
二进制
八进制
十进制
十六进制
规则
逢二进一
逢八进一
逢十进一
逢十六进一
基数
r=2
r=8
r=10
r=16
数符
0，1
0，1，…，7
0，1，…，9
0，1，…，9，A，B，C，D，E，F
权
2i
8i
10i
16i
形式表示
B
O
D
H
（2） 不同进制之间的转换
转换方式
示例
二进制→十进制
八进制→ 十进制
十六进制 → 十进制
十进制→ 二进制
(117.625)D=(1110101.101)B
整数部分 “除以2取余法” + 小数部分 “乘以2取整法”
十进制→ 八进制
(193.12)D≈(301.075)O
整数部分 “除以8取余法” + 小数部分 “乘以8取整法”
十进制→ 十六进制
（222.6875）D=（DE.B）H
整数部分 “除以16取余法” + 小数部分“乘以`16取整法”
八进制→ 二进制
(16.3)O=(001 110 .011)B=(1110.011)B
十六进制 → 二进制
(4C.2)H=(0100 1100 .0010)B=(1001100.001)B
二进制→八进制
(11101.01)B =(011 101 .010)B=(35.2)O
二进制→十六进制
(11101.01)B =(0001 1101. 0100)B= (1D.4)H
(3) 计算机中采用二进制码的原因
·二进制码在物理上最容易实现
·二进制数的编码、记数、加减运算规则简单
·二进制码的两个符号“1”和“0”正好与逻辑命题的两个值“是”和“否” 相对应，便于计算机实现逻辑运算。
（4）二进制数的运算
运算规则一览表
加法
减法来源：hengge_0524
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