第1章计算机与信息技术.ppt

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1、大学计算机基础大学计算机基础第1篇基础知识第1章计算机与信息技术第2章计算机系统的组成与工作原理第3章信息的表示与存储第4章微型计算机系统第5章计算机安全第6章多媒体技术基础第一章计算机与信息技术授课内容:1.计算机的概念2.计算机的发展3.计算机的应用4.计算机与社会信息化教学重点：计算机的概念、特点、趋势教学难点：计算机的分类、分代、应用授课课时：2学时1.1计算机概论1.1.1计算机的概念 计算机是一台能存储程序和数据、并能自动执行程序的机器，是一种能对各种数字化信息进行处理的工具。这里包括两个方面的含义：一是计算机是进行信息处理的工具。二是计算机能执行人们事先编制并存放在它内部的程序。

2、电子计算机（电子元件）电脑（存储和记忆能力）1.1.2计算机的特点1.运算速度快现代的巨型计算机系统的运算速度已达每秒几十亿次乃至几百亿次。2.计算精度高由于计算机内采用二进制数制进行运算，因此可以用增加表示数字的设备和运用计算技术，使数值计算的精度越来越高。3.存储能力强存储器可以记忆各类数据信息，也能记忆数据的程序和过程。4.具有逻辑判断能力计算机的人工智能。5.具有互相通信能力6.网络：电子邮件、共享资源6.可靠性高7.不需要人工干预7.通用性强8.计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列的基本算术和逻辑操作，反映在计算机的指令操作中，按照各种规律执行的先后次序把它们组织成各种不同

3、的程序，存入存储器中。1、按照计算机处理的对象处理的对象 数字计算机 模拟计算机 数字模拟计算机1.1.3计算机的分类2、按照计算机的规模规模 可把计算机分为巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机。3、按照计算机的用途用途通用计算机和专用计算机1.2计算机的发展计算机的发展1.2.1早期的计算工具手工到机械自动手工到机械自动史前时期，我们的祖先就采用史前时期，我们的祖先就采用石块石块和和贝壳贝壳记数；记数；唐代时期，开始使用唐代时期，开始使用算盘算盘；1717世纪，出现了世纪，出现了计算尺计算尺；16421642年，法国数学家年，法国数学家PascalPascal创造了第一台能完成加

4、、创造了第一台能完成加、减运算的减运算的机械计算器，机械计算器，计算税收；计算税收；18221822年，英国数学家年，英国数学家巴贝奇巴贝奇提出了自动计算机的基提出了自动计算机的基本概念，并设计出本概念，并设计出差分机差分机和和分析机分析机；机械计算到电动计算机械计算到电动计算18841884年，美国工程师年，美国工程师霍雷斯霍雷斯创造了第一台电动计算机创造了第一台电动计算机,用于人口普查；用于人口普查；19441944年，美国哈佛大学数学教授年，美国哈佛大学数学教授霍华德霍华德阿肯阿肯提出设提出设计思想，由计思想，由IBMIBM承建，设计出承建，设计出“马克马克1 1号号”计算机。计算机。1

5、642年年 Pascal 加法器加法器1822年年 巴贝奇巴贝奇 差分机差分机1833年年 巴贝奇巴贝奇 分析机分析机1944年年 阿肯阿肯 MARK I唐朝唐朝1.2.2电子计算机的诞生世界上第一台电子计算机ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator，即电子数字积分计算机）于19461946年年2月在美国宾夕法尼亚大学美国宾夕法尼亚大学研制成功。它采用电子管作为计算机的基本部件，使用了18,800只电子管，10,000只电容器，7,000只电阻，每秒可进行5,000次加减运算。这台计算机占地面积170m2，重30t，耗电

6、150kW，是一个名符其实的“庞然大物”。每秒完成加法运算达5000次，但它的主要缺陷是主要缺陷是不能存储程序不能存储程序不能存储程序不能存储程序。世界上第一台通用数字电子计算机世界上第一台通用数字电子计算机ENIACENIAC1.2.3计算机的分代逻辑元件逻辑元件程序设计程序设计语言语言运算速度运算速度主存储器主存储器第一代第一代（46465858年）年）电子管电子管机器语言或机器语言或汇编语言汇编语言几千次每秒几千次每秒汞延迟线汞延迟线第二代第二代（5864年）年）晶体管晶体管FORTRAN、ALGOL、COBOL几十万次每几十万次每秒秒磁芯磁芯第三代第三代（6470年）年）中、小规模中、

7、小规模集成电路集成电路操作系统和操作系统和会话式语言会话式语言百万次每秒百万次每秒半导体半导体第四代第四代（71年至今）年至今）大规模或超大规模或超大规模集成大规模集成电路电路几百万亿次几百万亿次每秒每秒第五代智能化计算机正在研制之中，使计算机具有人工智能，可像人一样能看、能听、能说、能思考，具有学习功能，能自动进行逻辑判断等。1.2.4微型计算机的发展1.第一代微处理器Intel4004（4位）、8008（8位）2.第二代微处理器8位：Intel8085、M6800、Z803.第三代微处理器Intel8086（16位）4.第四代微处理器16位：Intel80386、Z8000032位：Pen

8、tium64位：PentiumPro、Pentium、Pentium、Pentium4Intel 4004Intel 4004微处理器微处理器芯片芯片PentiumPentium微处理器微处理器1.2.5我国计算机的发展1956年开始研制。大型机：大型机：103机（1958）104机（1959）晶体管计算机DJS计算机巨型机：巨型机：“银河”、“曙光”、“神威”。微型机微型机:长城、联想、方正APPLE1计算机计算机IBMPC计算机计算机早期的微型计算机早期的微型计算机Cray-1巨型机银河-1向量机曙光曙光30003000超级计算机超级计算机 高速计算机 生物计算机 光学计算机 量子计算机1

9、.2.6未来新型计算机1.2.7计算机的发展趋势计算机的发展趋势巨型化巨型化更高速度、更大存储容量更高速度、更大存储容量微型化微型化体积小、重量轻、价格低体积小、重量轻、价格低网络化网络化实现通信和资源共享实现通信和资源共享智能化智能化具有推理和学习功能具有推理和学习功能 微型化就是进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。例如，腕式计算机。400440041010微米芯片微米芯片 奔腾奔腾4 40.180.18微米芯片微米芯片晶晶体体管管数数目目23002300420,000,000420,000,000图片图片智能

10、化是指让计算机具有模拟人的感觉、智能化是指让计算机具有模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备逻行为、思维过程的机理，使计算机具备逻辑推理、学习等能力。辑推理、学习等能力。目前，已研制出各种目前，已研制出各种“机器人机器人”，有的能，有的能代替人从事各种复杂、危险的劳动，有的代替人从事各种复杂、危险的劳动，有的能与人下棋等。能与人下棋等。例如，例如，IBMIBM公司研制的公司研制的“深蓝深蓝”计算机，计算机，每秒能执行每秒能执行5050100100亿次运算，每秒能计亿次运算，每秒能计算出算出200 200 300300万步棋。万步棋。19961996年年2 2月月1010日，日，超一流

11、国际象棋大师卡斯帕罗夫以三胜两超一流国际象棋大师卡斯帕罗夫以三胜两和一负的成绩战胜了和一负的成绩战胜了“深蓝深蓝”。但在。但在19971997年年5 5月月1212日，这位历史上最伟大的人类旗日，这位历史上最伟大的人类旗手却败在手却败在“更深的蓝更深的蓝”计算机手下。计算机手下。智能机器人智能机器人1.3.2计算机的应用分类计算机的应用分类计算机的应用范围相当广泛，涉及到科学研究、军事技术、信息管理、工农业生产、文化教育等各个方面。这可概括为以下几个方面。1.3计算机的应用计算机的应用1.3.1计算机的应用领域计算机的应用领域1.政府2.工商3.教育4.科研5.医药6.娱乐1科学计算（数值计算

12、）科学计算（数值计算）科学计算是计算机最重要的应用之一。如工程设计、地震预测、气象预报、火箭和卫星发射等都需要由计算机承担庞大复杂的计算任务。2数据处理（信息处理）数据处理（信息处理）当前计算机应用最为广泛的是数据处理。人们用计算机收集、记录数据，经过加工产生新的信息形式。数据是人们对客观事物的抽象描述，包含：数数据是人们对客观事物的抽象描述，包含：数字、文字、图形、图象和声音等。字、文字、图形、图象和声音等。信息是对数据进行加工处理后得到的有用数据。信息是对数据进行加工处理后得到的有用数据。数据处理是对数据的收集、存储、加工、分析数据处理是对数据的收集、存储、加工、分析和传送的全过程。和传送

13、的全过程。1)计算机辅助设计（计算机辅助设计（CAD）利用计算机高速处理、大容量存储和图形处理的功能而使辅助设计人员进行产品设计的技术，称为计算机辅助设计。计算机辅助设计技术已广泛应用于电路设计、机械设计、土木建筑设计以及服装设计等各个方面。2)计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAM）在机器制造业中，利用计算机通过各种数控机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程的技术，称为计算机辅助制造。3.计算机辅助系统计算机辅助系统利用计算机辅助人们完成某一个系统的任务，叫做“计算机辅助系统”。目前计算机辅助系统主要有以下4种：3)计算机辅助教学（计算机辅助教学（CAI）学生通过与计

14、算机系统之间的对话实现教学的技术，称为计算机辅助教学。4)计算机辅助测试（计算机辅助测试（CAT）利用计算机作为工具辅助产品测试，称为计算机辅助测试(CAT)。其它计算机辅助系统：其它计算机辅助系统：利用计算机对学生的教学、训练和对教学事务进行管理的计算机辅助教育(CAE)；利用计算机对文字、图像等信息进行处理、编辑、排版的计算机辅助出版系统(CAP)，等等。4过程控制（实时控制）过程控制（实时控制）工业生产过程自动控制能有效地提高劳动生产率。过去工业控制主要采用模拟电路，响应速度慢、精度低，现在已逐渐被微型机控制所取代。5系统仿真（实时控制）系统仿真（实时控制）利用模型来模仿真实系统的技术。

15、通过仿真可以了解实际系统或过程在各种因素变化的条件下，其性能的变化规律。5人工智能人工智能人工智能是利用计算机模拟人类某些智能行为（如人工智能是利用计算机模拟人类某些智能行为（如感知、思维、推理、学习等）的理论和技术。它是在计感知、思维、推理、学习等）的理论和技术。它是在计算机科学、控制论等基础上发展起来的边缘学科，包括算机科学、控制论等基础上发展起来的边缘学科，包括专家系统、机器翻译、自然语言理解等。专家系统、机器翻译、自然语言理解等。如：人机对奕、医疗诊断专家系统、推理证明等。如：人机对奕、医疗诊断专家系统、推理证明等。6.网络应用网络应用把具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设把具有独

16、立功能的多个计算机系统，通过通信设备和通信线路连接起来，在网络软件的支持下实现彼此备和通信线路连接起来，在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统，称为之间的数据通信和资源共享的系统，称为“计算机网络计算机网络”。1.4 1.4 计算机与社会信息化计算机与社会信息化1.4.1信息与数据信息与数据信息信息是现实世界中一切事物的本质属性、存在方式和运行状态的实质性反应。数据数据是表达和传播信息的载体或工具。可以是文字符号、图形图像或其他形式。数值数据非数值数据1.4.2信息技术（信息技术（IT）包括信息的采集、传递和处理等。1、信息感测技术2、信息通信技术3、信息处理技术1.4.3社会信息化社会信息化5次信息革命第1次（语言诞生）第2次（文字创造）第3次（造纸术和印刷术）第4次（电话、电报、广播和电视）第5次（计算机发明）