第1章信息技术与计算机概述19007.pptx
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1、学时安排学时安排u大学计算机基础共计大学计算机基础共计4242学时,其中讲授学时,其中讲授2828学时。学时。u信息技术与计算机概述(信息技术与计算机概述(2 2学时)学时)u计算机系统(计算机系统(2 2学时)学时)u操作系统操作系统 (2 2学时学时/4/4学时)学时)u办公信息处理办公信息处理 (1010学时学时/2020学时)学时)u数据通信技术基础(数据通信技术基础(2 2学时)学时)u数据库技术基础数据库技术基础(2 2学时)学时)u软件技术基础(软件技术基础(2 2学时)学时)u多媒体技术(多媒体技术(2 2学时)学时)u计算机网络与计算机网络与Internet应用(应用(4 4
2、学时学时/6 6学时)学时)考核办法考核办法 总评成绩总评成绩=平时成绩平时成绩(作业作业,出勤出勤,课堂表现课堂表现,上机实上机实 验成绩验成绩)+)+期末成绩期末成绩 说明:说明:u 平时成绩平时成绩 占占20%20%u 期末成绩期末成绩 占占80%80%第第1 1章章 信息技术与计算机概述信息技术与计算机概述1.1 1.1 信息技术概述信息技术概述信息技术概述信息技术概述1.2 1.2 计算机文化计算机文化计算机文化计算机文化1.3 1.3 计算机的特点和应用计算机的特点和应用计算机的特点和应用计算机的特点和应用1.4 1.4 信息在计算机内部的表示与存储信息在计算机内部的表示与存储信息
3、在计算机内部的表示与存储信息在计算机内部的表示与存储1.1 1.1 信息技术概述信息技术概述u2121世纪,人类步入信息化社会。世纪,人类步入信息化社会。u物质、能源与物质、能源与信息信息成为当今社会发展的三大资源。成为当今社会发展的三大资源。u掌握信息技术以及利用信息技术获取信息的能力已掌握信息技术以及利用信息技术获取信息的能力已成为当今社会对人才基本素质的要求。成为当今社会对人才基本素质的要求。1.1.1 1.1.1 信息技术的发展信息技术的发展u2020世纪世纪4040年代年代电子计算机的出现以及通信技术电子计算机的出现以及通信技术的发展。的发展。u2020世纪世纪8080年代年代兴起的
4、兴起的InternetInternet把全世界的计算把全世界的计算机和计算机用户连在了一起。机和计算机用户连在了一起。u信息信息是指现实世界事物的存在方式或运动状态的是指现实世界事物的存在方式或运动状态的反映。反映。u信息技术信息技术(Information TechnologyInformation Technology,简记为简记为ITIT),),是以是以微电子微电子和和光电技术光电技术为基础,以为基础,以计算机计算机和和通信技术通信技术为支撑,以信息的采集、存储、加工、为支撑,以信息的采集、存储、加工、传输和应用等处理技术为主要研究方向的技术系传输和应用等处理技术为主要研究方向的技术系统
5、的总称,是一门综合性的技术,具有典型的时统的总称,是一门综合性的技术,具有典型的时代特征。代特征。1.1.2 1.1.2 信息和信息技术相关的概念信息和信息技术相关的概念u信息处理信息处理是指对大量信息进行存储、加工、分类、是指对大量信息进行存储、加工、分类、统计、查询及报表等。通常用于办公自动化、企统计、查询及报表等。通常用于办公自动化、企业管理、物资管理、信息情报检索和报表统计领业管理、物资管理、信息情报检索和报表统计领域。域。u信息化社会信息化社会:信息化、:信息化、信息产业。信息产业。信息和信息技术相关的概念信息和信息技术相关的概念u信息化信息化1.1.3 1.1.3 信息化社会的特征
6、信息化社会的特征u网络化网络化u全球化全球化u虚拟化虚拟化1.2 1.2 计算机文化计算机文化u计算机的应用已经渗透到各个领域,成为人们工作、计算机的应用已经渗透到各个领域,成为人们工作、生活、学习不可或缺的重要组成部分,并由此形成生活、学习不可或缺的重要组成部分,并由此形成了独特的计算机文化。了独特的计算机文化。u计算机文化作为当今最具活力的一种崭新文化形态。计算机文化作为当今最具活力的一种崭新文化形态。1642 Blaise Pascal加法器加法器MARK I1833 分析机分析机1822 差分机差分机Charles BabbageENIAC计算机时代计算机时代1.21.2.1.1 计算
7、机的产生计算机的产生计算机的产生计算机的产生19361936年,英国数学家图灵年,英国数学家图灵发表了论文论可计算数发表了论文论可计算数及其在判定问题中的应用及其在判定问题中的应用,给出了现代电子数字,给出了现代电子数字计算机的数学模型,从理计算机的数学模型,从理论上论证了通用计算机产论上论证了通用计算机产生的可能性。生的可能性。计算机的产生计算机的产生世界上第一台计算机世界上第一台计算机ENIAC ENIAC(Electronic Numerical Electronic Numerical Integrator And CalculatorIntegrator And Calculator
8、电子数值积分计算机),电子数值积分计算机),19461946年年由美国的宾夕法尼亚大学研制成由美国的宾夕法尼亚大学研制成功的。功的。pENIACENIAC共使用了共使用了1800018000个电子管个电子管15001500个继电个继电器以及其他器件器以及其他器件p总体积约总体积约9090立方米立方米p重达重达3030吨吨p占地面积占地面积170170平方米平方米p耗电量为耗电量为140140千瓦千瓦p运算速度为每秒运算速度为每秒50005000次次计算机的产生计算机的产生John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼思想:存储程序控制工作原理思想:存储程序控制工作原理 计算机功能的两个核心
9、问题:一是计算机功能的两个核心问题:一是能够能够存储程序存储程序,二是能够自动地执行程,二是能够自动地执行程序,即序,即程序控制程序控制。1949年年5月,英国剑桥大学数学实验室月,英国剑桥大学数学实验室电子延迟存贮自动计算机(电子延迟存贮自动计算机(Electronic Delay Storage Automatic Calculator,简记简记为为EDSACEDSAC),),这是第一台带有存储程序结这是第一台带有存储程序结构的电子计算机。构的电子计算机。第一代第一代(1946195719461957)电子管电子管5 5千千44万(次万(次/秒)秒)第二代第二代(1958196419581
10、964)晶体管晶体管几万几万 几十万(次几十万(次/秒)秒)第三代第三代(1965197119651971)集成电路集成电路几十几十万万 百万(次百万(次/秒)秒)第四代第四代(19721972至今)至今)大、超大规模集成电路大、超大规模集成电路几百万几百万 几亿(次几亿(次/秒秒)1.21.2.2.2 计算机的发展计算机的发展计算机的发展计算机的发展电子管计算机电子管计算机u第第一一代代从从1946年年1957年年,计计算算机机的的逻逻辑辑元元件件采采用用电电子子管管,通通常常称称为为电电子子管管计计算算机机。它它的的内内存存容容量量仅仅有有几几千千个个字字节节,输输入入输输出出方方式式也也
11、很很落落后后。不不仅运算速度低,且体积巨大,成本很高。仅运算速度低,且体积巨大,成本很高。u该该阶阶段段的的计计算算机机还还没没有有系系统统软软件件,用用机机器器语语言言和和汇汇编编语语言言编编程程。计计算算机机只只能能在在少少数数尖尖端端领领域域中中得得到到应应用用,如如科科学学、军军事事和和财财务务等等方方面面的的计计算算。尽尽管管存存在在这这些些局局限限性性,但但它它却却奠奠定定了了计计算算机机发发展展的的基础。基础。计算机的发展计算机的发展晶体管计算机晶体管计算机u第第二二代代从从1958年年1964年年,计计算算机机的的逻逻辑辑元元件件采采用用晶晶体体管管,即即晶晶体体管管计计算算机
12、机。在在这这一一时时期期出出现现了了采采用用磁磁芯芯和和磁磁鼓鼓的的存存储储器器,内内存存容容量量扩扩大大到到几几十十千千字字节节。晶晶体体管管比比电电子子管管平平均均寿寿命命提提高高1001000倍倍,耗耗电电却却只只有有电电子子管管的的百百分分之之一一,体体积积仅仅占占电电子子管管的的百百分分之之一一,运运算算速速度度明明显显地地提高,每秒可以执行几万次到几十万次的加法运算。提高,每秒可以执行几万次到几十万次的加法运算。u该该阶阶段段的的系系统统软软件件出出现现了了监监控控程程序序,提提出出了了操操作作系系统统概概念,出现了高级语言,如念,出现了高级语言,如FORTRAN、ALGOL 60
13、等。等。计算机的发展计算机的发展集成电路计算机集成电路计算机u第第三三代代从从1965年年1971年年,计计算算机机的的逻逻辑辑元元件件采采用用中中小小规规模模的的集集成成电电路路。这这种种器器件件把把几几十十个个或或几几百百个个分分立立的的电电子子元元件件集集中中做做在在一一块块几几平平方方毫毫米米的的硅硅片片上上(称称为为集集成成电电路路芯芯片片),使使计计算算机机的的体体积积和和耗耗电电量量大大大大减减小小,运运算算速速度度却却大大大大提提高高,每每秒秒钟钟可可以以执执行行几几十十万万次次到到一一百百万万次次的的加加法法运运算算。集集成成电电路路计计算算机机使使用用半半导导体体存存储储器
14、器作作为为主主存存,造价更低,但性能和稳定性进一步提高。造价更低,但性能和稳定性进一步提高。u该时期,系统软件有了很大发展,出现了分时操作系统该时期,系统软件有了很大发展,出现了分时操作系统和会话式语言,采用结构化程序设计方法,为研制复杂和会话式语言,采用结构化程序设计方法,为研制复杂的软件提供了技术上的保证。的软件提供了技术上的保证。计算机的发展计算机的发展大规模与超大规模集成电路计算机大规模与超大规模集成电路计算机u第第四四代代从从19721972年年至至今今,计计算算机机的的逻逻辑辑元元件件采采用用大大规规模模集集成成电电路路、超超大大规规模模集集成成电电路路(VLSIVLSI),在在一
15、一个个小小硅硅片片上上容容纳纳相相当当于于几几万万个个到到几几十十万万个个晶晶体体管管的的电电子子元元件件。这这些些以以超超大大规规模模集集成成电电路路构构成成的的计计算算机机日日益益小小型型化化和和微微型型化化,应应用用和和发发展展的的更更新新速速度度更更加加迅迅猛猛,产产品品覆覆盖盖巨巨型型机机、大大/中中型型机机、小小型型机机、工工作作站和微型计算机等各种类型。站和微型计算机等各种类型。u在在这这个个时时期期,操操作作系系统统不不断断完完善善,应应用用软软件件已已成成为为现现代代工工业业的的一一部部分分,计计算算机机的的发发展展进进入入了了以以计计算算机机网络为特征的时代。网络为特征的时
16、代。计算机的发展计算机的发展我国计算机的发展历程我国计算机的发展历程 u19581958年年8 8月月1 1日,成功地研制出日,成功地研制出103103小型电子计算机。小型电子计算机。u“曙光曙光”、“银河银河”系列巨型机。系列巨型机。u“龙芯龙芯”系列嵌入式微处理器。系列嵌入式微处理器。u“天河一号天河一号”等超级计算机。等超级计算机。晶晶体体管管数数单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百万条百万条/每秒每秒每每18个月芯片能力增长一倍。个月芯片能力增长一倍。计算机第一定律计算机第一定律摩尔定律摩尔定律(补充补充)1.2.3 1.2.3 计算机的发展趋势计算机的发展趋势发展趋势:巨型化、
17、微型化、网络化、智能化发展趋势:巨型化、微型化、网络化、智能化u巨型化巨型化是指计算机向高速度、高精度、大容量、是指计算机向高速度、高精度、大容量、功能强方向发展。在许多领域都需要这样的计算功能强方向发展。在许多领域都需要这样的计算机,比如模拟核实验、破解人类基因、气象预报机,比如模拟核实验、破解人类基因、气象预报等。一个国家的巨型机水平,在一定程度上标志等。一个国家的巨型机水平,在一定程度上标志着该国计算机技术水平。着该国计算机技术水平。CRAY-CRAY-运算速度可达每秒几百亿次运算的运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机超级计算机超级计算机超级计算机1975年世界上第一台超级计算机年世
18、界上第一台超级计算机“Cray-I”超级计算机应用:天气预报、地震机理研究、超级计算机应用:天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探,卫星图像处理等大量科学计石油和地质勘探,卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。算的高科技领域。中国超级计算机:中国超级计算机:国防科技大学研制的国防科技大学研制的“银河银河1号号”、“银河银河2号号”和和“银河银河3号号”国家职能计算机中心推出的国家职能计算机中心推出的“曙光曙光1000”、“曙光曙光200I”和和“曙光曙光3000”“曙光曙光4000A”银河银河银河银河计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势u微型化微型化是指计算机向功
19、能齐全、使用方便、体积是指计算机向功能齐全、使用方便、体积微小、价格低廉方向发展。计算机的微型化可以微小、价格低廉方向发展。计算机的微型化可以拓展计算机的应用领域,微型机的研制、开发和拓展计算机的应用领域,微型机的研制、开发和广泛应用,则标志着一个国家计算机科学普及的广泛应用,则标志着一个国家计算机科学普及的程度。程度。Altair 8800计算机不再是单一的计算机器,而是一种计算机不再是单一的计算机器,而是一种信息机器,一种个人的信息机器。信息机器,一种个人的信息机器。计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势u网络化网络化,计算机网络是指地理位置不同并具,计算机网络是
20、指地理位置不同并具有独立功能的多个计算机系统,通过通信设有独立功能的多个计算机系统,通过通信设备和线路相互连接起来,在网络软件的控制备和线路相互连接起来,在网络软件的控制下,实现下,实现数据通信数据通信和和资源共享资源共享。计算机的许多应用如远程教育、电子商务、计算机的许多应用如远程教育、电子商务、信息通讯等都离不开网络的支持,计算机技信息通讯等都离不开网络的支持,计算机技术与网络技术已经结合成一体,相互促进融术与网络技术已经结合成一体,相互促进融合发展。合发展。计算机网络:计算机网络:计算机网络:计算机网络:计算机技术与通信技术结合计算机技术与通信技术结合的产物。的产物。计算机网络的发展动力
21、:计算机网络的发展动力:计算机网络的发展动力:计算机网络的发展动力:使用远程资源,共享程序、使用远程资源,共享程序、数据和信息资源,网络用户数据和信息资源,网络用户的通讯和合作。的通讯和合作。计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势计算机的发展趋势u智能化智能化,使计算机更加高速、准确地处理信,使计算机更加高速、准确地处理信息与数据,并且使计算机能模拟人的思维,息与数据,并且使计算机能模拟人的思维,进行判断、分析、处理信息一系列人工智能进行判断、分析、处理信息一系列人工智能等方面研究,是计算机技术发展的一个重要等方面研究,是计算机技术发展的一个重要方面。方面。“总有一天,人类会造出一些
22、举止跟人一样的总有一天,人类会造出一些举止跟人一样的没有灵魂的机械没有灵魂的机械来来”。笛卡尔(笛卡尔(1637)人类第一个人类第一个“工业机器人工业机器人”:一头在纺织机上挑纱的一头在纺织机上挑纱的“驴驴”(1742年)年)第一代机器人第一代机器人机械手(机械手(1962年出现)年出现)第二代机器人第二代机器人具有具有“感觉感觉”的机器人的机器人第三代机器人第三代机器人装有启发式计算机的装有启发式计算机的“智能机器人智能机器人”DeepblueDeepblueGarry Kasparov Garry Kasparov 计算机的发展趋势计算机的发展趋势1.2.1.2.4 4 计算机的分类计算机
23、的分类u按计算机处理数据信息的形式分类,可以分为数按计算机处理数据信息的形式分类,可以分为数字计算机、模拟计算机、数模混合计算机。通常字计算机、模拟计算机、数模混合计算机。通常我们所应用的计算机都是数字计算机。我们所应用的计算机都是数字计算机。u按计算机的运算速度、输入输出能力、数据存储按计算机的运算速度、输入输出能力、数据存储以及机器体积等性能指标,可以将计算机分为以及机器体积等性能指标,可以将计算机分为巨巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机型机、大型机、中型机、小型机、微型机,我们,我们通常用到的是微型机。通常用到的是微型机。u按计算机的功能,分为按计算机的功能,分为通用通用计算机和计算
24、机和专用专用计算机计算机u按工作模式,按工作模式,服务器服务器、工作站工作站网络终端机网络终端机1.2.1.2.5 5 计算机文化现象计算机文化现象u“计算机文化计算机文化”的提法最早出现在的提法最早出现在20世纪世纪80年代年代初,在瑞士洛桑召开的第三次世界计算机教育大初,在瑞士洛桑召开的第三次世界计算机教育大会上,前苏联学者伊尔肖夫首次提出。会上,前苏联学者伊尔肖夫首次提出。u特征:特征:广泛的使用性、广泛的延展性、广泛的资源共享。广泛的使用性、广泛的延展性、广泛的资源共享。1.1.3.1 3.1 计算机的特点和应用计算机的特点和应用u运算能力强,运行速度快运算能力强,运行速度快u计算精度
25、高,数据准确度高计算精度高,数据准确度高u存储容量大,记忆力强存储容量大,记忆力强 具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力u自动化程度高自动化程度高1.3.1.3.2 2 计算机的应用计算机的应用u科学计算科学计算 也称为数值计算,是指用于完成科学研究和工程也称为数值计算,是指用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。应用如卫星轨迹技术中提出的数学问题的计算。应用如卫星轨迹计算、气象预报等。计算、气象预报等。计算机的应用计算机的应用u数据及事物处理数据及事物处理 也称非数值处理。也称非数值处理。所谓数据及事务处理,泛所谓数据及事务处理,泛指数据管理和计算处理。指数据管理和计算处理。其主要特点
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