信息时代与计算机优秀PPT.ppt
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1、信息时代与计算机第1页,本讲稿共77页信息与信息技术信息与信息技术n 信息、数据信息、数据n 信息技术概述信息技术概述第2页,本讲稿共77页信息与数据信息与数据 信息信息(Information)是人们用于表示具有一定是人们用于表示具有一定意义的符号的集合,这些符号可以是文字、数字、意义的符号的集合,这些符号可以是文字、数字、图形、图像、动画、声音、光等。图形、图像、动画、声音、光等。数据数据(Data)是指存储在某种媒体上可以鉴别的是指存储在某种媒体上可以鉴别的符号资料。符号资料。数据数据是信息的具体表现形式,是信息的载体,而是信息的具体表现形式,是信息的载体,而信息信息是是对数据进行加工后
2、得到的结果。对数据进行加工后得到的结果。第3页,本讲稿共77页信息技术信息技术(IT)(Information Technology)是指与信息的产生、获取、处理、传输、是指与信息的产生、获取、处理、传输、控制和利用等有关的技术。控制和利用等有关的技术。这些技术包括计算机技术、通信技术、微电这些技术包括计算机技术、通信技术、微电子技术、传感技术、网络技术、新型元器件技术、子技术、传感技术、网络技术、新型元器件技术、光电子技术、人工智能技术、多媒体技术等。光电子技术、人工智能技术、多媒体技术等。计算机技术计算机技术、通信技术通信技术和和网络技术网络技术是它的核心技术是它的核心技术第4页,本讲稿共
3、77页计算机概述计算机概述 n 计算机起源与发展计算机起源与发展n 计算机的特点及分类计算机的特点及分类n 计算机的应用计算机的应用n 计算机的发展趋势计算机的发展趋势第5页,本讲稿共77页计算机计算机计算机(电脑)是一种计算机(电脑)是一种具有具有计算功能计算功能、记忆功记忆功能能和和逻辑判断逻辑判断的电子设的电子设备。它能接收数据、保备。它能接收数据、保存数据、按照预定的程存数据、按照预定的程序对数据进行处理,并序对数据进行处理,并提供和保存处理结果。提供和保存处理结果。第6页,本讲稿共77页 1946年年(美美)宾夕法尼亚大学第一台宾夕法尼亚大学第一台电子数字积分计算机电子数字积分计算机
4、ENIAC诞生。诞生。现代计算机的起源现代计算机的起源电子管电子管 18000多只多只占地占地 160平方米平方米重重 30余吨余吨耗电耗电 150kw运算速度为运算速度为 5000次次/秒秒 第7页,本讲稿共77页第一代:第一代:(1946-1956)(1946-1956)电子管电子管时代时代 (机器和汇编语言机器和汇编语言)第二代:第二代:(1956-1964)(1956-1964)晶体管晶体管时代时代 (高级编程语言高级编程语言)第三代:第三代:(1964-1971)(1964-1971)中小规模集成电路中小规模集成电路 (操作系统成熟操作系统成熟)第四代:第四代:(1971(1971至
5、今至今)大规模、超大规模集成电路大规模、超大规模集成电路 (出现网络,使用面日益广泛出现网络,使用面日益广泛)计算机的计算机的发展发展 按照计算机所使用的按照计算机所使用的逻辑部件逻辑部件将计算机的发展分为四将计算机的发展分为四代:代:未来计算机以未来计算机以量子量子计算机、计算机、分子分子计算机、计算机、生物生物计算机、计算机、超导超导计算机和计算机和光光计算机为代表。计算机为代表。IBM7090IBM7090型晶体管计算机型晶体管计算机TRADICTRADIC晶体管计算机晶体管计算机Cray-1巨型机 银河-1向量机第8页,本讲稿共77页1956:开始研制计算机开始研制计算机1958:电子
6、管电子管 计算机计算机1964:晶体管晶体管 计算机计算机1971:集成电路集成电路 计算机计算机 1983:研制成功每秒运行研制成功每秒运行1亿次的亿次的“银河银河I”巨型机巨型机2010:首台首台千万亿次千万亿次计算机计算机“天河一号天河一号”投入使用投入使用 (2009研制成功)研制成功)中国中国计算机的计算机的发展发展中国超级计算机“天河一号”第9页,本讲稿共77页计算机的特点计算机的特点运算速度快、精确度高运算速度快、精确度高可靠性好、存储容量大可靠性好、存储容量大 具有记忆和逻辑判断能力具有记忆和逻辑判断能力计算机内部自动化操作计算机内部自动化操作第10页,本讲稿共77页计算机的分
7、类计算机的分类n按原理分类按原理分类 数字计算机:数字计算机:处理的数据是用处理的数据是用离散数据离散数据表示的表示的 模拟计算机:模拟计算机:处理的数据是用处理的数据是用连续模拟量连续模拟量表示表示 的。主要用在要求响应速度快但的。主要用在要求响应速度快但 精度低的过程控制中。精度低的过程控制中。n按计算机用途分类按计算机用途分类 通用计算机:通用计算机:为解决多种问题而设计的具有较强通为解决多种问题而设计的具有较强通 用性的计算机用性的计算机 专用计算机:专用计算机:针对某一特定用途而设计的计算机针对某一特定用途而设计的计算机第11页,本讲稿共77页n按计算机规模分类按计算机规模分类 巨型
8、机、大型机、小型机和微型计算机巨型机、大型机、小型机和微型计算机 计算机规模一般指计算机的一些主要技术指标:计算机规模一般指计算机的一些主要技术指标:字字长长、运算速度运算速度、存储容量存储容量等。等。第12页,本讲稿共77页计算机技术的应用计算机技术的应用n科学计算科学计算 为解决科学和工程中的数学问题利用计算机进行为解决科学和工程中的数学问题利用计算机进行的数值计算。的数值计算。n数据处理数据处理 以计算机技术为基础,对大量数据进行加工处理,形以计算机技术为基础,对大量数据进行加工处理,形成有用的信息成有用的信息n计算机辅助系统计算机辅助系统 指通过人机对话,使计算机辅助人们从事设计、指通
9、过人机对话,使计算机辅助人们从事设计、加工、计划和学习等工作。加工、计划和学习等工作。nCAD:计算机辅助设计计算机辅助设计nCAM:计算机辅助制造计算机辅助制造nCBE:计算机辅助教育计算机辅助教育nCAI:计算机辅助教学计算机辅助教学nCMI:计算机辅助教学管理计算机辅助教学管理nCAT:计算机辅助测试计算机辅助测试第13页,本讲稿共77页过程控制过程控制 用计算机及时采集检测数据用计算机及时采集检测数据,按最佳值按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。n人工智能人工智能(AI)研究怎样让计算机做一些通常认为需要研究怎样让计算机做一些通常认为
10、需要人的智力才能做的事情。人的智力才能做的事情。n计算机网络与通信计算机网络与通信 利用通讯技术,将不同地理位置上的计利用通讯技术,将不同地理位置上的计算机互联,实现信息的交换和共享。算机互联,实现信息的交换和共享。智智 能能 机机器人器人美国火星探测美国火星探测机器人机器人娱乐机娱乐机器狗器狗遥遥控控智智能能机机器器人人第14页,本讲稿共77页 性能不断提高;体积不断缩小;价格持续性能不断提高;体积不断缩小;价格持续下降;信息处理功能多媒体化;与通信相结合,下降;信息处理功能多媒体化;与通信相结合,进入进入“网络计算机时代网络计算机时代”。计算机的计算机的发展趋势发展趋势 计算机正向着计算机
11、正向着巨型化巨型化、微型化微型化、网络化网络化和和智能化智能化的的方向发展。方向发展。第15页,本讲稿共77页计算机系统工作原理和组成计算机系统工作原理和组成 n 计算机的工作原理计算机的工作原理n 计算机系统组成计算机系统组成第16页,本讲稿共77页计算机的工作原理计算机的工作原理 美籍匈牙利数学家冯美籍匈牙利数学家冯 诺依曼提出了以诺依曼提出了以“二进二进制制”和和“存储程序存储程序”工作原理为基础的现代计算工作原理为基础的现代计算机的体系结构。机的体系结构。第17页,本讲稿共77页所谓所谓“二进制二进制”是指:是指:以二元逻辑为基础,用以二元逻辑为基础,用0 0和和1 1二进制码组成各二
12、进制码组成各种信息进行运算。种信息进行运算。“存储程序存储程序”的工作原理是:的工作原理是:在计算机中设置存储器,将二进制编码表在计算机中设置存储器,将二进制编码表示的计算步骤和数据存放到存储器中,计算机示的计算步骤和数据存放到存储器中,计算机一经启动,就能按照程序指定的逻辑顺序依次一经启动,就能按照程序指定的逻辑顺序依次取出存储器中的内容进行处理,直到得出结果。取出存储器中的内容进行处理,直到得出结果。第18页,本讲稿共77页指令:指令:是指计算机完成某一种操作的命令,是一是指计算机完成某一种操作的命令,是一 组二进制代码。组二进制代码。操操 作作 码码 地地 址址 码码指令的组成格式:指令
13、的组成格式:是规定操作数的值或是规定操作数的值或地址、操作结果的地地址、操作结果的地址及下一条指令的地址及下一条指令的地址等址等指出进行什么操作指出进行什么操作第19页,本讲稿共77页 一条指令的执行过程可分为取指令、分析一条指令的执行过程可分为取指令、分析指令、执行指令指令、执行指令3 3个阶段个阶段 取指令取指令分析指令分析指令执行指令执行指令指令的执行过程指令的执行过程第20页,本讲稿共77页开开 始始从存储器取一条指令从存储器取一条指令从存储器取一条指令从存储器取一条指令分析指令分析指令?执行指令执行指令结结 束束计算机工作过程计算机工作过程第21页,本讲稿共77页计算机系统的组成计算
14、机系统的组成 软件系统(程序、文档)软件系统(程序、文档)硬件系统(设备)硬件系统(设备)第22页,本讲稿共77页CPU外部设备外部设备计算机硬件系统的组成计算机硬件系统的组成硬件硬件运算器运算器控制器控制器存储器存储器输入设备输入设备输出设备输出设备内存内存外存外存主机主机第23页,本讲稿共77页输入设备输入设备输出设备输出设备存储器存储器运算器运算器控制器控制器第24页,本讲稿共77页计算机软件系统的组成计算机软件系统的组成软件是各种程序及软件是各种程序及其文档的总称。其文档的总称。软件是用户与机器软件是用户与机器的接口的接口。系系统统软软件件应应用用软软件件操作系统(操作系统(OS)程序
15、设计语言程序设计语言及语言处理程序及语言处理程序数据库管理系统数据库管理系统支撑服务软件支撑服务软件办公类软件办公类软件图形类软件图形类软件通信类软件通信类软件用户编制的软件用户编制的软件裸机裸机:不装备任何软件的计算机不装备任何软件的计算机。第25页,本讲稿共77页硬硬 件件系统软件系统软件应用软件应用软件 用用 户户计计算算机机系系统统层层次次结结构构作为作为系统系统,计算机,计算机具有具有层次性层次性。内核是内核是硬件系统硬件系统:是进行信息处理是进行信息处理的实际物理装置。的实际物理装置。最外层是使用计最外层是使用计算机的人,即算机的人,即用户用户。人与硬件系统之间人与硬件系统之间的的
16、接口接口是是软件系软件系统统。第26页,本讲稿共77页 运算器运算器(ALU)中央处理单元(中央处理单元(CPU)主机主机 控制器控制器 内存储器内存储器 硬件硬件 外存储器外存储器 外设外设 输入设备输入设备计算机计算机 输出设备输出设备 系系 统统 操作系统操作系统 系统软件系统软件 程序语言及其编译、解释程序程序语言及其编译、解释程序 调试程序、测试及诊断程序调试程序、测试及诊断程序 软件软件 应用软件应用软件第27页,本讲稿共77页计算机中信息的表示计算机中信息的表示n 数制数制n 信息编码信息编码第28页,本讲稿共77页计算机中的信息是用二进制表示的。因为:计算机中的信息是用二进制表
17、示的。因为:物理上容易实现物理上容易实现 运算简单运算简单 逻辑性强逻辑性强 在计算机中只能识别二进制数码信息,因此,一在计算机中只能识别二进制数码信息,因此,一切字母、数字、符号等信息都切字母、数字、符号等信息都必须必须用二进制特定编码来用二进制特定编码来表示;表示;信息才能传送、存储和处理信息才能传送、存储和处理第29页,本讲稿共77页1 11 11 11 11 10 00 00 0二进制的示例二进制的示例第30页,本讲稿共77页 数制:数制:是指是指表示数值的方法,有表示数值的方法,有进位计数制进位计数制和和非进位计数非进位计数制制进制:进制:按照按照进位的原则进位的原则进行计数的数制称
18、为进位计数制,简进行计数的数制称为进位计数制,简称称“进制进制”。数码:数码:一组用来表示某种数制的符号一组用来表示某种数制的符号基数:基数:数制所使用的数码个数,常用数制所使用的数码个数,常用R R表示,称表示,称R R进制进制位权:位权:指数码在不同位置上的指数码在不同位置上的权值权值。其大小是以基数。其大小是以基数R R为底,为底,数码所在位置的序号为指数的整数次幂。数码所在位置的序号为指数的整数次幂。数制的概念数制的概念第31页,本讲稿共77页在十进制数中,在十进制数中,358.72 358.72 可表示为:可表示为:358.72=3 358.72=310102 2+5+510101
19、1+8+810100 0+7+71010-1-1+2+21010-2-2第32页,本讲稿共77页常用的进位计数制常用的进位计数制十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制基数基数 数字符号数字符号100-920,180-7160-9,A-F书写书写示例示例100D(100)10100B(100)2100O(100)8100H(100)16第33页,本讲稿共77页不同数制间数的转换不同数制间数的转换R进制数进制数十进制数十进制数R进制数进制数十进制数十进制数二、八、十六进制之间的转换二、八、十六进制之间的转换第34页,本讲稿共77页示例:示例:(1110.1)2=123+122+121
20、+020+1 2-1 =8+4+2+0+0.5 =(14.5)10 (a12f.28)16=10163+1162+2161+15160 +2 16-1+816-2 =(41263.15625)10R R进制数进制数 =十进制数十进制数位权法位权法:把把R R进制数按位权展开求和进制数按位权展开求和第35页,本讲稿共77页十进制十进制=R=R进制进制 整数转换整数转换 小数转换小数转换第36页,本讲稿共77页结果:144余数法:余数法:除基数取余法除基数取余法,连续除以基数,并取其,连续除以基数,并取其余数,直到商为零,将所得余数倒序排列余数,直到商为零,将所得余数倒序排列即可即可示例:示例:1
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