2020-03-01计算机文化基础（二）-计算机的内部原理

计算机的内部原理

1.电子数字计算机与电子模拟计算机

计算机中的数用电表示。

计算机内部是离散的数量。

模拟电路是连续的信号。

计算机中是以数字计算为主的。

电子模拟计算机与电子数字计算机的区别

电路、电压对于数字大和小数没法做。

灯泡的开与关 ：开：1 关：0

计算机是采用二进制的表示形式。

计算机采用的是数字，而不是模拟。

2.二进制

（1）二进制与十进制

      都是进制数表示。

    进位计数制

二进制的优点：

二进制的缺点：

输入输出用10进制表示，只有计算机的内部表示是用二进制的。

各进制之间的转换

如何用电表示数

3.数字逻辑计算-与或非

数字计算机的理论基础

与：（.）

或：（+）

（+）

非：

复合逻辑运算：

异或：不同为1，相同为0

同或：相同为1，不同为0

门电路：与门、或门、非门

、

4.二进制的数字实现

二进制运算：

加法：

半加器：两个一位二进制相加，得到一个和和输出。

二进制+布尔代数+开关电路=电子数字计算机

5.ENIAC到现代计算机

先手工连通和编写程序来进行运算，比较费时间。

冯.诺依曼-存储思想

EDVAC计算机

计算机是一个接受输入，处理数据存储数据，并产生结果的设备。

微机的结构：

总线是一组公共信息的传输线路，能为多个部件服务。

硬件：设备

软件：程序和数据

6.新材料带来新发展

每一次的计算机更新换代使得计算机的体积和耗电量下降，

功能增强，应用领域进一步拓宽。

元器件的发展历程：

一个电子管损坏，整体瘫痪。

电子管的放大音量-音响使用

第一个微处理器4004

电路布线图

7.摩尔定律会失效吗？

硅材料

摩尔定律是观察事物的总结，并不是物理定律。

光计算机

量子计算机

8.计算机世界中的巨无霸-超级计算机

多核-多个cpu组成

并行处理：

超级计算机的发展历史

Atlas-CDC 6600-Cray1-Cray2-top500

工业界、科学界对超级计算机的需求

超级计算机的未来：ExaScale（系统）

天河二号-2013年建成-国家超算中心-广州

神威蓝光系统-国家超算计算机-济南

神威太湖之光-排名第一的超级计算机-江苏无锡

国防科技大学研制

超级计算机的发展

银河一号-天河一号-天河二号-神威蓝光-神威太湖之光

水冷技术、

主机系统和网络系统组成

以上6个是国家级的超算中心，下面的两个是地区性的

实践2：计算机器多快

1千万亿次的计算能力