高级语言程序设计基础（CC++）：模块1 计算思维引论.ppt

* * * 帕斯卡研究了机器运转的各种传动机构，他根据数的进位制（十进位制）想到了采用齿轮来表示各个数位上的数字，通过齿轮的比来解决进位问题，低位的齿轮每转动10圈，高位上的齿轮只转动1圈。这样采用一组水平齿轮和一组垂直齿轮相互啮合转动，解决计算和自动进位，组成了一台计算机。帕斯卡的这台计算机可以计算到8位数字，表示数字的齿轮共16个，每个齿轮均分成10个齿，每个齿表示0～9中的一个数，并按大小排列。8个齿轮在上面组成垂直齿轮组，从左到右构成8位读数，分别表示个位数、十位数、百位数……千万位数；另外8个齿轮在下面组成水平齿轮组，从左到右可以进行8位数的加减。帕斯卡发明的钟表式齿轮计算机，是机械式计算机的初级阶段。它的外壳用黄铜制成，精致美观。但这台计算机的功能还很差，做乘法时必须用连加的方法；做除法时，也只能用连减的方法，而且这台机器需用一个小钥匙拨动一下方能计算，每次计算结束，都必须复原到零位以后，方可重新计算，很不方便。在计算过程中它又常发生故障。但是帕斯卡计算机的发明对以后计算机的发展具有深远的影响。它告诉人们“用纯机械装置可代替人的思维和记忆”,从此在欧洲兴起了“大家来造思维工具”的热潮。帕斯卡一下子成了著名人物。 * Gottfried Wilhelm Leibniz (1646～1716)　　德国数学家。1672年莱布尼兹到巴黎从事数学研究，并开始对B.帕斯卡的计算器进行改进，不用连加或连减而直接进行乘法和除法运算。1673年，他在巴黎科学院表演了经他改进的计算器。他的计算器采用十字轮结构代替帕斯卡机的棘轮传动结构，完成了数字的不连续传输。后来，广泛使用的手摇计算器原理和莱布尼兹机的原理相同，他为机械计算机器的发展作出重要贡献。其他贡献：微积分、物理学、哲学等 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 一、 计算(工具)历史与计算机历史 电子管: 可自动控制0和1变化的元件 晶体管 集成电路: 可自动实现一定变换的元件 超大规模集成电路(VLSI) 自动计算中的元器件的发展 体积越来越小； 可靠性越来越高； 电路规模越来越大； 速度越来越快； 功能越来越强大。 一、计算(工具)历史与计算机历史 自动计算中的元器件的发展启示 Input Output Transform Input1 Output1 Transform1 Input2 Output2 Transform2 Input3 Output3 Transform3 Input1 Output1 Transform1 Input2 Output2 Transform2 Input3 Output3 Transform3 A B Transform4 晶 体 管 数 单 位 时 间 执 行 的 指 令 数 百万条/每秒 摩尔定律----每18个月芯片能力增长一倍。 1.1 计算(工具)历史与计算机历史 摩尔(Intel创始人)定律 字长：8位?16位?32位?64位 主频：几MHz?几百MHz?几十GHz 晶体管数量：几万?几百万?几亿颗 功能/规模：微处理器?微处理器+协处理器(浮点运算)?微处理器+图形处理单元GPU?微处理器+3D处理器+多媒体处理器?多核微处理器 微处理器的发展 一、 计算(工具)历史与计算机历史 1999 Pentium III 2005 双核 CORE 2010 八核-十核 CORE i 系列 1974 8086/8088 1982 Intel 80286 1985 Intel 80386 1989 Intel 80486 1993 Pentium 1997 Pentium II 一、 计算(工具)历史与计算机历史 计算机系统要解决的几个问题 “存储与计算”----微处理器 “输入”----如何将外部信息输入到计算机中? “输出”----如何将计算机中信息输出到外界(显示或打印)? “永久存储”----如何将计算机中的信息永久保存? 一、计算(工具)历史与计算机历史 存储设备 存储设备 类别 发展水平 固态硬盘 USB Removable disk FlashRAM 磁带/磁芯/磁鼓存储 软盘) 光盘存储(CD-ROM, CD R/W, DVD) 磁盘存储(硬盘与 汞延迟线 纳米存储/量子存储 半导体存储(ROM/RAM) 体积越来越小 容量越来越大 访问速度越来越快 可靠性越来越高 功耗越来也低 持久性越来越好 DRAM半导体存储器芯片 FlashRAM存储器 U-Disk 固态硬盘 磁芯存储器 一、 计算(工具)历史与计算机历史 输入设备 类别 发展水平 穿孔纸带 (0/1输入) 键盘输入 (符号输入) 鼠标输入 (点输入) 感知输入 (接触式感知输入 非接触式感知输