（本科）第1章电子教案ppt课件.pptx

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1、课程主讲人：（本科）第1章电子教案ppt课件第1章 计算机概述1.1计算工具发展简史1.2计算机发展简史1.3计算机的分类1.4计算机新技术1.5计算机在信息社会中的应用1.1计算工具发展简史手动式计算工具机械式计算工具机电式计算机电子计算机第4页 共200页1.1.1 手动式计算工具计算技术是人类文明史的一个缩影。计算机发展历程第5页 共200页1.1.1 手动式计算工具1、十进制记数法古巴比伦 楔形数字，60进制第6页 共200页手动式计算工具古埃及 十进制记数第7页 共200页手动式计算工具中国商朝 十进制数第8页 共200页手动式计算工具玛雅文明 象形文字，20进制第9页 共200页手

2、动式计算工具【扩展】早期记数系统。古埃及前3400年古巴比伦前2400年中国甲骨文前1600年古希腊前500年中国算筹前500年古印度前300年玛雅公元300年第10页 共200页手动式计算工具位值概念：西周金文：“伐鬼方俘万三千八十一人”；逸周书世俘：“武王遂征四方，凡憝国九十有九国，馘磨亿有十万七千七百七十有九，俘人三亿万有二百三十。凡服国六百五十有二”。注：憝（du，灭亡）；馘磨（gu mo，斩首）；亿（古代十万为亿）第11页 共200页手动式计算工具2、算筹成语“运筹帷幄”中的“筹”就是指算筹。 祖冲之（429-500年）借助算筹将圆周率计算到了小数点后第7位。第12页 共200页手动

3、式计算工具3、九九乘法口诀中国最早的算法：九九乘法口诀表（湖南湘西里耶出土的秦简木椟）。第13页 共200页手动式计算工具【扩展】世界上最早的十进制乘法表清华简算表（战国，公元前305年）第14页 共200页手动式计算工具4、算盘古今中外算盘类型：沙盘类，算板类，穿珠类。“珠算”一词最早见于三国时代徐岳（？-220年）的数术纪遗。数术纪遗“劉會稽（注：刘宏）博學多聞，偏于數學隸首注術，仍有多種，其一珠算” 。数术纪遗“珠算控带四时，经纬三才”。第15页 共200页手动式计算工具【案例】张择端（宋代，1085-1145）清明上河图中有一个15档的算盘。第16页 共200页手动式计算工具【案例】古

4、罗马（公元前27395年） 算盘1.2 机械式计算工具1. 帕斯卡加法器2. 莱布尼兹步进计算器3. 巴贝奇自动计算机器4爱达与程序设计第18页 共200页机械式计算工具1、机器计算的萌芽1614年，苏格兰数学家约翰纳皮尔（J.Napier）提出了对数。他发明了简化乘法运算的纳皮尔算筹。第19页 共200页机械式计算工具1623年，德国谢克卡德（W. Schickard）设计的四则运算机器（没有文物证实）。第20页 共200页机械式计算工具2、帕斯卡加法器1642年，法国数学家帕斯卡（B.Pascal）制造了第一台加法运算机器。帕斯卡：机器比动物更接近思维。加法器在巴黎博览会引起轰动。第21页

5、 共200页机械式计算工具3莱布尼茨的二进制思想莱布尼兹（G.Leibnitz）1694年研制了一台能够做加、减、乘、除运算的机器。莱布尼兹研究了定理证明的自动逻辑推理。莱布尼兹预想用机器推理演算，使科学知识的产生实现自动化。第22页 共200页机械式计算工具1679年，莱布尼兹发明了二进制记数系统。他断言：“二进制是具有世界普遍性的、最完美的逻辑语言”。第23页 共200页机械式计算工具【扩展】中国早期的计算机。皇帝的玩具手摇计算机，康熙年间（1662-1722年）清宫造办处制。木盒小抽屉中放着中国式的纳皮尔算筹一副；盘式计算机能进行加、减、乘、除运算；结合着算筹还能进行平方、立方、开平方、

6、开立方等运算。第24页 共200页机械式计算工具4、巴贝奇自动计算机器（1）差分机设计制造英国剑桥大学教授查尔斯巴贝奇（Charles Babbage）研制差分机；1822年，第一台差分机研制成功；差分机有25 000个零件，重达4吨。设计目标：将计算到印刷表格的过程全部自动化；全面消除人为错误。注：计算错误、抄写错误、校对错误、印制错误等。差分机是专门用来计算特定多项式函数值的机器。注：“差分”是将函数表的复杂计算转化为差分运算。第25页 共200页机械式计算工具【案例】差分机模型第26页 共200页机械式计算工具（2）分析机基本结构1837年，巴贝奇开始设计由程序控制的通用分析机。设计：提

7、出过30种设计方案，并绘制了图纸，零件数量多达几万个。目标：自动计算有100个变量的算题，每个数25位，每秒钟运算一次。分析机具备现代计算机的基本特征：存储器：保存数据的齿轮式寄存器（堆栈），可存储1000个50位十进制数；运算装置：进行各种运算的装置（工场），可进行十进制四则运算；程序控制：对操作进行程序控制，可运行“条件”“循环”等语句；输入输出：用穿孔卡片作为程序输入设备，有数据输出装置。图灵指出：“分析机实际上是一台万能数字计算机”。由于巴贝奇的杰出贡献，他被称为计算机之父。第27页 共200页机械式计算工具计算机界的唐吉诃德巴贝奇出身英国贵族，死后身败名裂；贵为皇家院士，被人指为骗子

8、；散尽万贯家财，竟无葬身之地；煽动军方烧钱，最后一无所得；最前沿的研究，贵妇充当粉丝；最先进的设计，土豪为之破产；跨世纪的成果，落得无人喝彩；耗尽一生心血，受尽委屈辛酸；只为心中的梦想机器计算！ 纪念计算机之父巴贝奇第28页 共200页机械式计算工具第29页 共200页机械式计算工具爱达是世界上第一个计算机程序设计师。第30页 共200页机械式计算工具6、布尔与数理逻辑英国数学家布尔（George Boole）终身没有接触过计算机；但他的研究成果为现代计算机设计提供了重要的理论根据。现代计算机的基本要求：所有信息都可用符号编码。布尔的工作：将逻辑思维简化为二进制数学运算（布尔代数）。布尔的工作

9、当时没有得到重视；有人嘲笑布尔代数是一种没有价值的工作成果。第31页 共200页计算机导论计算思维和应用技术 计算机机电式计算机机电式计算机机电式计算机及元件1.穿孔卡片机2. 机电计算机Mark-3. 继电器4. 电子管穿孔卡片机1886年，美国统计学家赫尔曼霍勒瑞斯（Herman Hollerith）借鉴了雅各织布机的穿孔卡原理，用穿孔卡片存储数据，采用机电技术取代了纯机械装置，制造了第一台可以自动进行加减乘除四则运算、累计存档、制作报表的制表机，这台制表机参与了美国1890年的人口普查工作，使预计10年的统计工作仅用1年零7个月就完成了，这是人类历史上第一次利用计算机进行大规模的数据处理

10、。机电计算机机电计算机Mark-1936年，美国哈佛大学应用数学教授霍华德艾肯（Howard Aiken）在读过巴贝奇和爱达的笔记后，发现了巴贝奇的设计，并被巴贝奇的远见卓识所震惊。艾肯提出用机电的方法，而不是纯机械的方法来实现巴贝奇的分析机。在IBM公司的资助下，1944年艾肯研制成功了机电式计算机Mark-。Mark-长15.5米，高2.4米，由75万多个零部件组成，使用了大量的继电器作为开关元件，存储容量为72个23位十进制数，并采用穿孔纸带进行程序控制。3. 继电器3. 继电器艾肯等人制造的机电式计算机，其典型部件都是普通的电磁继电器。电磁继电器一般是由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成

11、的，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。4. 电子管1904年，英国物理学家约翰安不列斯弗莱明开发了一种新的电子组件，叫“热电子管”，把两个电极

12、装在一个真空的玻璃灯泡里，因此电子管也被叫做真空管，这是世界上第一个真空管，其中一个电极可以加热，从而发射电子，这叫“热电子发射”。另一个电极会吸引电子，形成电流。但只有带正电荷才行，如果带负电荷或者中性电荷，电子就不能被吸引，也就没有电流。这种电流只能单向流动的电子部件叫“二极管”，但我们还需要一个能开关电流的东西。1906年，美国发明家李德福雷斯特在弗莱明设计的两个电极之间加入了第三个控制电极，向控制电极施加正电荷，它会允许电子流动，但如果施加负电荷，它会阻止电子流动。因此，通过控制线路，可以打开或关闭电路，这就是“三极真空管”。真空管内没有会动的组件，这样就没有磨损，更重要的是每秒可以开

13、关数千次。三极管成为无线电、长途电话以及其它电子设备的基础。电子计算机1. 第一台现代电子数字计算机ABC2. 第一台通用、可编程的计算机ENIAC3. 晶体管第39页 共200页电子计算机1、现代计算机科学先驱现代计算机指利用电子技术代替机械或机电技术的计算机。英国科学家阿兰图灵（1912-1954年）计算机科学理论的创始人。主要贡献：“可计算”理论；“图灵机理论”，建立抽象计算机模型；“图灵测试”，奠定人工智能基础。第40页 共200页电子计算机美籍匈牙利科学家冯诺依曼（1903-1957年） 计算机工程技术的先驱人物。IEEE设立了“冯诺依曼奖”，表彰在计算机科学和技术上具有杰出成就的科

14、学家。主要贡献：现代计算机的五大结构；“存储程序”设计思想；“博弈论”；“自动细胞机”理论。第41页 共200页电子计算机2、第一台现代电子数字计算机ABC美国教授阿塔纳索夫和他的研究生克利福特贝瑞，1939年10月研制成功ABC（阿塔纳索夫-贝瑞计算机）。1990年，阿塔纳索夫获得全美最高科技奖“国家科技奖”。ABC计算机结构：采用二进制电路进行运算；存储系统采用电容器，具有数据记忆功能；输入系统采用IBM公司的穿孔卡片；输出系统采用高压电弧烧孔卡片。第42页 共200页电子计算机阿塔纳索夫计算机设计三个基本原则：（1）以二进制方式实现数字运算和逻辑运算，以保证运算精度；（2）利用电子技术实

15、现控制和运算，以保证运算速度；（3）采用计算功能与存储功能的分离结构，以简化计算机设计。第43页 共200页电子计算机【扩展】 1944年，霍德华艾肯研制成功Mark-I电磁式计算机。第44页 共200页电子计算机3、ENIAC计算机1946年，莫克利和埃克特研制成功ENIAC计算机。ENIAC计算机采用全电子管电路，没有采用二进制，采用18 000多个电子管，10 000多个电容，7 000个电阻，1 500多个继电器，耗电150kW，重量达30t，占地面积170m2。第45页 共200页电子计算机ENIAC性能：1秒钟内完成5000次加法运算，在3/1000秒内完成2个10位数乘法，计算一

16、条炮弹弹道只需要20秒钟。莫克利在设计ENIAC之前拜访过阿塔纳索夫，一起讨论过计算机设计经验。第46页 共200页1.1.3 现代计算机发展4冯诺依曼与EDVAC计算机1945年，冯诺依曼提出了计算机五大结构，存储程序的设计思想。一份疑似冯诺依曼手稿（？）的EDVAC系统结构设计草图如下所示。第47页 共200页电子计算机5、IBM System 360计算机1964年的IBM System 360是现代计算机最典型的代表产品。IBM 360的特点：通用化、标准化、系列化、兼容。为了研发IBM 360计算机： IBM公司征召了6万多名新员工， 创建了5座新工厂， 耗资50亿美元， 历时5年时

17、间进行研制， 出货时间不断延迟。第48页 共200页电子计算机现代计算机基本元器件发展阶段：电子管晶体管 中小规模集成电路 超大规模集成电路。3. 晶体管1947年贝尔实验室的3名科学家John Bardeen, Walter Brattain, William Shockley发明了晶体管，一个全新的计算机时代诞生了。晶体管和之前的继电器和电子管一样，是一种可以由控制线路来控制的开关。晶体管有两个电极，电极之间有一种材料隔开它们，这种材料有时候导电有时候不导电，叫做半导体。现在计算机里的晶体管小于50纳米，作为对比，一张纸的厚度大约为10万纳米。晶体管体积小，速度快，每秒可以切换上百万次，并

18、有几十年的使用寿命。在晶体管发明后，很快就出现了基于半导体的集成电路的构想，后来就很快发明出来了集成电路。1945年6月，普林斯顿大学数学教授冯诺依曼（Von Neumann）发表了EDVAC（Electronic Discrete Variable Computer，离散变量自动电子计算机）方案，提出了现代计算机五大结构和存储程序的思想。提出计算机应具有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五个基本组成部分，描述了这五大部分的功能和相互关系，并提出“采用二进制”和“存储程序”这两个重要的基本思想。迄今为止，大部分计算机仍基本上遵循冯诺依曼结构。1.2计算机发展简史冯诺依曼结构的计算机采

19、用的基本元器件经历了四个发展阶段，即电子管、晶体管、集成电路和超大规模集成电路。冯诺依曼结构的计算机采用的基本元器件经历了四个发展阶段，即电子管、晶体管、集成电路和超大规模集成电路。从第一台计算机诞生至今的七十多年来，计算机经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路等4个时代。新型的计算机也在不断的研制中，出现了量子计算机、超导计算机、生物计算机和光子计算机等。中国计算机发展简史我国于1956年开始研制计算机，1958年成功制造第一台电子管计算机，1965年成功研制第一台晶体管计算机，1970年首次研制出集成电路计算机。我国从20世纪80年代开始研制可以体现科技制造水平的巨型机，

20、在不同年代，银河、曙光、深腾等型号都具有划时代的意义。我国计算机研究虽然起步较晚，但已赶超世界先进水平。自2013年以来，中国就开始占据着世界超级计算机排名第一的位置。全球超算大会（ISC）公布的2017年全球超级计算机500强榜单显示，中国的“神威太湖之光”超级计算机以每秒12.5亿亿次的峰值计算能力以及每秒9.3亿亿次的持续计算能力，再次蝉联第一名，实现了三连冠，“天河二号”位居第二名。“神威太湖之光”， 如图 1 12所示，还拥有整机效率高，功耗低、体积小、性能功耗比高等一系列优点。直到2018年6月，美国推出名为Summit的超级计算机，其计算能力才超过了当时排名第一的中国神威太湖之光

21、。中国的超级计算机第55页 共200页1.3 计算机的分类2、计算机的类型IEEE（国际电子与电气工程师协会）1989年分类巨型计算机；小巨型计算机；小型计算机；工作站（WS）；个人计算机（PC）。缺点：计算性能会随时间而改变；集群技术的发展，使大、中、小型计算机之间的界限越来越模糊；工作站被服务器所取代。1.3 计算机计算机的的分类分类（1）高性能计算机（2）微型计算机（3）工作站（4）服务器1.3 计算机的分类（1）高性能计算机高性能计算机在过去被称为巨型机，是指目前速度最快、处理能力最强的计算机。高性能计算机数量不多，却有特殊重要的用途。军事上的应用包括战略防御系统、航天测控系统等，民用

22、方面包括大型科学计算和模拟系统、大区域的中长期天气预报等。目前最快的高性能计算机超过每秒2亿亿次浮点运算。中国是少数几个拥有超级计算机的国家。（2）微型计算机微型计算机又称个人计算机，是由微处理器、存储器、输入/输出接口和系统总线等组成的计算机。微处理器又称微处理机，它用大规模集成电路或超大规模集成电路制成，存储器由随机存取存储器（存放程序和数据）和只读存储器（用于存储不变的程序等）组成。由于微机内有许多输入/输出接口，用户可根据需要配置相应的输入/输出设备，再配上适当的系统软件，就构成一个完整的微型计算机系统。微型机具有体积小、价格低、可靠性高、运行环境限制较少等优点，其应用领域迅速扩展到工

23、厂、商店、学校及普通家庭。微机中最重要的一类是IBM公司生产的IBM-PC系列机，2004年12月，我国的联想集团收购了IBM在全球的PC（个人计算机）业务，这样，使得新联想成为全球第三大PC厂商。微型机的种类很多，包括台式计算机（Desktop Computer）、笔记本电脑(Notebook Computer)、平板计算机(Tablet PC)、超便携个人计算机（Ultra Mobile PC）等。（3）工作站工作站是一种介于微机和小型机之间的高档微机系统，是专门处理某类特殊事务的一种独立的计算机类型，工作站通常配有高分辨率的大屏幕显示器和大容量的存储器（包括内存和外存），具有较强的数据处

24、理能力和高性能的图形功能。（4）服务器服务器是一种在网络环境中对外提供服务的计算机系统。事实上，一台微型机也可以充当服务器，只要它安装网络操作系统、网络协议和各种服务软件；通常服务器是专指通过网络对外提供服务的高性能计算机。根据提供的服务内容，服务器可以分为Web服务器、FTP服务器、文件服务器和数据库服务器等。第58页 共200页计算机的类型按计算机产品应用分为：大型计算机，微型计算机，嵌入式计算机等。第59页 共200页计算机的类型各种计算机的特点（1）大型计算机体积大，多台服务器联网组成，用于计算密集型领域；采用Linux操作系统，软件采用并行计算；投资大，能耗大，计算任务复杂；要求：计

25、算速度快，利用率高。第60页 共200页计算机的类型（2）微机体积较小，价格便宜，应用广泛；个人微机多采用Windows操作系统；服务器采用Windows Server、Linux；平板微机采用：iOS、Android（安卓）等；要求：通用性较强，易用性好。第61页 共200页计算机的类型（3）嵌入式计算机智能手机要求：节约电能。工业计算机使用环境恶劣，维护困难；要求：可靠性要求高。第62页 共200页计算机导论计算思维和应用技术 计算机第63页 共200页大型计算机1、计算机集群技术设计思想： 计算机集群结构（占超级计算机97%以上）。计算机集群： 将多台（几台到上万台）独立计算机（PC服务

26、器），通过高速局域网组成一个机群， 使超级计算机统一管理和并行计算。集群计算机特征： 集群中的单台计算机不一定是高档计算机；集群系统提供高性能不停机服务；集群系统有很好的容错功能。第64页 共200页大型计算机【案例】世界500强超级计算机TITAN（泰坦）第65页 共200页大型计算机计算机集群具有可增长特性，可以不断向集群中加入新计算机。第66页 共200页大型计算机世界500强计算机97%采用Linux操作系统和集群软件实现并行计算。第67页 共200页1.2.2 大型计算机2、超级计算机系统国防科技大学“天河2号”超级计算机，2014年蝉联世界500强计算机第1名。全球超级计算机500

27、强运算速度中国”天河二号”每秒33.86千万亿次美国能源部“泰坦”每秒17.59千万亿次美国劳伦斯国家实验室“红杉”每秒17.17千万亿次日本现代化研究所“京”每秒10.51千万亿次美国阿尔贡国家实验室“米拉”每秒8.59千万亿次本次500强上次500强中国大陆65个68个美国253个250个欧洲112个105个运算速度总和：223千万亿次/秒162千万亿次/秒第68页 共200页1.2.2 大型计算机【案例】“天河2号”超级计算机第69页 共200页大型计算机天河2号性能：峰值计算速度为每秒274PetaFLOPS（千万亿次浮点运算/秒）；持续计算速度为每秒33.86 PetaFLOPS；天

28、河2号造价1亿美元；整个系统占地面积达720平方米；整机功耗17.8MW。天河2号结构：共16 000个计算节点，安装在125个机柜内；每个机柜4个机框，每个机框16块主板，每个主板2个计算节点；每个计算节点2颗Xeon核心CPU，3个Xeon Phi 57协处理器，累计312万个计算核心；每个计算节点64GB主存，每个协处理器板载8GB内存，整体内存总计1 375TB；硬盘阵列容量为12.4PB；13个路由器通过576个端口与各计算节点网络互联；采用麒麟操作系统（基于Linux）。第70页 共200页大型计算机【扩展】超级计算机应用飞机外流场计算32个AMD Opteron 64位CPU集群

29、，Turbo Linux 8.0 for AMD64操作系统，1000M以太网互联。263万个计算节点，256万个计算单元。第71页 共200页大型计算机【扩展】超级计算机应用全球气候变化数值模拟白色的云代表湿度，橘红色点代表降水，反应了全球湿度与降水的演化。第72页 共200页大型计算机【扩展】超级计算机应用蛋白质（磷酸丙糖异构酶）三维结构建模左：显示全部原子（蓝绿色为碳原子，红色为氧原子，蓝色为氮原子）；中：显示主链构以及二级结构（紫色为螺旋，黄色为折叠）；右：显示“溶剂可及表面”（红色为酸性氨基酸，蓝色为碱性氨基酸，绿色为极性氨基酸，白色为非极性氨基酸）。第73页 共200页计算机导论计

30、算思维和应用技术 计算机第74页 共200页1.2.3 微型计算机1、台式PC系列计算机PC机采用Intel和AMD公司的CPU作为核心部件。兼容IBM PC的计算机称为“PC机”。采用Intel和AMD公司CPU产品的计算机称为x86系列计算机。第75页 共200页1.2.3 微型计算机2、PC服务器PC服务器特点：操作系统一般为：Linux、Windows Server等；软件和硬件上都与其他PC机兼容；采用高性能CPU，或多CPU结构；内存容量一般较大，具有ECC（错误校验）功能；采用高转速和支持热拔插的硬盘，多个硬盘；采用冗余电源，冗余风扇；对多媒体功能没有要求，大部分不安装显示器和键

31、盘。第76页 共200页微型计算机机箱式服务器：体积较大，便于扩充硬盘等设备第77页 共200页微型计算机机架式服务器：体积较小，尺寸标准化，便于安装到机柜。第78页 共200页微型计算机刀片式服务器：集成度高，体积小。第79页 共200页微型计算机【扩展】PC取得巨大成功的法宝：海量的应用软件；优秀的兼容能力；低价高性能的市场策略。PC面临的最大危险也许就是它自己！高性能带来的低利用率；高频率带来的发热和高功耗；大规模集成带来的难以全面测试；海量软件带来的兼容性；习惯性操作带来的创新阻碍；。第80页 共200页1.2.3 微型计算机3、苹果系列计算机（Mac）苹果计算机在硬件和软件上与PC机

32、不兼容。采用基于UNIX的Mac OS X操作系统。外形漂亮时尚，图像处理速度快。苹果计算机不开放，没有兼容机，导致价格偏高。主要用于美术设计，视频处理，出版印刷等行业。第81页 共200页1.2.3 微型计算机4、笔记本计算机笔记本计算机在软件上与台式计算机完全兼容；硬件上不同厂商之间的产品不能互换，兼容性较差。在相同配置下，笔记本计算机的性能要低于台式计算机。第82页 共200页微型计算机5、平板计算机微软公司2002年推出。典型产品：苹果公司的iPad。采用苹果或安卓操作系统；以触摸屏作为操作设备；软件专用性强，不能在台式机运行。第83页 共200页计算机导论计算思维和应用技术 计算机第

33、84页 共200页嵌入式计算机1、嵌入式系统为特定应用而设计的专用计算机系统，或者作为设备的一部分。“嵌入”是将微处理器设计和制造在某个设备内部。嵌入式系统组成：嵌入式计算机+执行装置执行装置接受嵌入式计算机发出的控制命令，执行规定操作或任务。第85页 共200页嵌入式计算机【案例】嵌入式系统在 军事、产业、生活中的应用第86页 共200页嵌入式计算机【案例】嵌入式计算机在汽车中的应用第87页 共200页嵌入式计算机【扩展】单片计算机。将计算机基本部件集成在一个集成电路芯片；体积小、功耗低、价格便宜；广泛用于家用电器和各种智能仪表。第88页 共200页嵌入式计算机【扩展】嵌入式系统教学实验开发

34、板第89页 共200页嵌入式计算机2、智能手机智能手机完全符合计算机“程序控制”和“信息处理”的定义。（1）智能手机的发展1992年，苹果公司推出第一个掌上微机Newton（牛顿）。1993年，IBM推出世界第一部智能手机IBM Simon（西蒙）。第90页 共200页嵌入式计算机（2）智能手机的功能智能手机具有完整的硬件系统，独立的操作系统，用户可以自行安装第三方服务商提供的程序，并可以实现无线网络接入的移动计算设备。智能手机是针对手机功能而言，并不意味手机有强大的“智能”。智能手机功能：个人信息管理（如日程安排，任务提醒等）；网页浏览，电子阅读，程序下载，股票交易；交通导航，移动支付，移动

35、电视，视频播放，游戏娱乐等。智能手机是集通话、短信、网络接入为一体的个人移动计算设备。第91页 共200页嵌入式计算机（3）智能手机的操作系统谷歌公司开发的Android（安卓）；苹果公司开发的iOS；微软公司开发的Windows Phone。不同操作系统手机之间的应用软件互不兼容。Android采用开放源代码形式发放；2014年安卓占全球智能手机操作系统市场78.1%的份额；安卓中国市场占有率为90%左右。第92页 共200页嵌入式计算机（4）智能手机的基本部件智能手机采用主处理器（CPU）和从处理器（DSP）双芯片设计。主处理器运行操作系统和应用软件；从处理器完成语音信号模/数转换、信号编

36、码和解码等功能；95%的智能手机采用ARM（安媒）公司CPU内核作为主处理器；采用闪存芯片作为存储器（外存）。第93页 共200页嵌入式计算机3工业控制计算机采用工业总线结构的计算机；主要用于过程控制和过程管理。工业计算机组成： CPU； 内存； 硬盘等硬件设备； 实时操作系统； 控制网络和协议； 应用程序等软件系统。第94页 共200页嵌入式计算机【扩展】 CompactPCI（紧凑型PCI）总线工控机第95页 共200页嵌入式计算机【扩展】 CompactPCIE（紧凑型PCI-E）总线工控机第96页 共200页嵌入式计算机【扩展】 AdvancedTCA（先进电信计算机结构）工业计算机第

37、97页 共200页计算机导论计算思维和应用技术 计算机计算机计算机新技术新技术第99页 共200页物联网技术发展1、物联网的发展2005年，国际电信联盟（ITU ）提出了物联网的概念。ITU指出：无所不在的物联网通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾，都可以通过物联网主动进行信息交换。RFID（射频识别）技术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。第100页 共200页物联网技术发展2、物联网的定义物联网定义： 将物品通过射频识别信息、传感设备与互联网连接起来，实现物品的智能化识别 和管理。互联网特征：联网的物品能够实现互联互通；识别与通信特征：物具备自

38、动识别与物物通信的功能；智能化特征：网络具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。通俗地说，物联网就是物物相连的互联网。第101页 共200页物联网技术发展物联网的核心技术和应用第102页 共200页1.4.1 物联网技术发展【案例】物联网在医院管理中的应用第103页 共200页1.4.1 物联网技术发展【案例】物联网在交通管理中的应用。第104页 共200页1.4.1 物联网技术发展【案例】物联网在农业生产中的应用。第105页 共200页1.4.1 物联网技术发展【案例】物联网中的传感网络。第106页 共200页云计算技术发展云计算将网络中分布的计算、存储、服务设备、网络软件等资源集中起来，将资

39、源以虚拟化的方式为用户提供方便快捷的服务。云计算是一种基于因特网的超级计算模式。在远程数据中心，几万台服务器和设备连成一片，各种计算资源共同组成了庞大的数据中心。第107页 共200页1.4.2 云计算技术发展计算机第108页 共200页云计算技术发展用户通过终端接入网络，向“云”提出需求；“云”接受请求后组织资源，通过网络为用户提供服务。第109页 共200页云计算技术发展云计算将转变IT的服务方式和用户使用习惯第110页 共200页大数据技术发展1、大数据时代互联网的数据每年增长50%；目前世界上90%以上的数据是最近几年才产生的。85%的数据由传感器和计算机设备自动生成。例如，一个计算车

40、辆流量的交通遥测应用，会产生大量的数据。第111页 共200页大数据技术发展【案例】互联网上的 60 秒内会发生什么？Pandora播放2 1.3万小时音乐Craigslist增加1.2万个新广告Skype语音通话时长37 万分钟Flickr上传6600张图片Facebook发布7.9万个帖子Google 处理69万次搜索请求发送1.68亿封电子邮件发表1500篇博文YouTube上600多个新视频上传A收到100多个问题Urban 词典增加一个新词意。这60秒中，是否也有你的功劳？第112页 共200页大数据技术发展【案例】大数据的生成。第113页 共200页计算社会学发展2、大数据的特点大

41、数据是体量巨大，数据类别特别多的数据集，并且无法通过主流软件工具，在合理时间内达到提取、管理、处理、并整理成为有用的信息。大数据特点：GB级数据增长不快结构化数据统计和报表第114页 共200页1.4.3 大数据技术发展计算机第115页 共200页大数据技术发展3、大数据处理技术处理原则： 要全体不要抽样，要效率不要绝对精确，要相关不要因果。处理流程： 第116页 共200页大数据技术发展（1）大数据采集特点：并发数高，可能会有成千上万的用户同时进行访问和操作。如：火车售票网站和淘宝网站，并发访问量峰值时达到了上百万。（2）大数据预处理对采集的海量数据进行有效分析；将数据导入大型分布式数据库；

42、做简单的数据清洗和预处理工作。主要工作：数据提取、数据转换和数据加载。第117页 共200页大数据技术发展（3）大数据统计/分析统计分析、假设检验、显著性检验、差异分析、相关分析、方差分析、回归分析、曲线估计、因子分析、聚类分析、判别分析、bootstrap等技术。（4）数据挖掘基本要求是可视化分析数据挖掘方法：分类、聚类、相关性分析、估计、预测、描述和可视化等。第118页 共200页1.4.3 大数据技术发展大数据应用第119页 共200页大数据技术发展大数据功能结构第120页 共200页大数据技术发展4、大数据应用案例【例1-7】百度地图春节人口迁徙大数据项目。第121页 共200页大数据技术发展【例1-8】Google流感趋势大数据分析。第122页 共200页大数据技术发展【案例】墨西哥本地猪流感引发的伤亡情况。