第1章计算机与信息社会精选PPT.ppt
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1、第1章计算机与信息社会第1页,此课件共49页哦本章学习重点本章学习重点l 了解IT信息产业和信息技术的发展l 认识计算机信息处理过程 l 了解计算机的发展历史l 熟悉计算机的特点发展历史l 掌握计算机的应用与特点l 了解和熟悉办公自动化的特点和使用范围l 基本了解电子政务的特点和作用l 基本了解电子商务政务的特点和作用第2页,此课件共49页哦1.1 ITIT信息产业综述信息产业综述IT信息技术产业(Information Technology)一般是指国民经济活动中,从事信息产品及其装备、设备和信息服务的生产和流通的各部门的集合。其基本特点如下:(1)信息产业是高智力密集型的人本产业(2)信息
2、产业是高度创新性产业(3)信息产业是高度倍增性产业(4)信息产业是高度渗透性的产业(5)信息产业是高投资、高风险、高竞争的产业 第3页,此课件共49页哦1.1.1 IT1.1.1 IT信息产业的发展特点信息产业的发展特点产品的更新换代速度继续加快,生命周期进一步缩短,市场竞争日趋激烈 人力成本的比重不断增加 产业竞争格局发生转变 由传统的产业规模型向技术拥有型转移。由生产决定型向市场决定型转变。由单一产业型向多产业渗透型转变。第4页,此课件共49页哦1.1.2 国外的国外的ITIT信息产业人才政策信息产业人才政策 美国的世界信息产业人才争夺战略 印度的软件产业与人才培养日本的信息产业人才开发计
3、划第5页,此课件共49页哦1.1.3 1.1.3 我国我国ITIT信息产业及信息人才需求信息产业及信息人才需求信息产业发展要求人才素质和能力的全面提升 信息产业发展要求与产业规模相适应的人才总量要不断增长 信息产业发展要求更加科学合理的人才结构 第6页,此课件共49页哦1.2 1.2 计算机的发展计算机的发展计算机科学与技术是研究计算机的设计与制造,以及利用计算机进行信息获取、表示、储存、处理、控制和传输的理论、原则、方法和技术的学科。它最突出的特点是科学与工程技术的高度融会、相互作用计算机科学与技术学科是一门科学性与技术性并重的学科,是理论与实践紧密结合的学科。第7页,此课件共49页哦计算机
4、的发明构造在坚实的理论基石之上。计算机的发明构造在坚实的理论基石之上。18471847年,英国数学家布尔发表了年,英国数学家布尔发表了The Mathematical Analysis The Mathematical Analysis of Logicof Logic一文,设计了一套用来表示逻辑理论中一些基本概念的一文,设计了一套用来表示逻辑理论中一些基本概念的符号,用符号,用“1 1”和和“0 0”两个数字表示信号的有和无、命题的真和两个数字表示信号的有和无、命题的真和假,并建立了应用这些符号进行运算的法则,把形式逻辑归结为假,并建立了应用这些符号进行运算的法则,把形式逻辑归结为一种代数运
5、算,从而建立了逻辑代数(布尔代数),为现代计算一种代数运算,从而建立了逻辑代数(布尔代数),为现代计算机提供了重要的理论基础。在布尔的基础上,经过许多人的发展,机提供了重要的理论基础。在布尔的基础上,经过许多人的发展,形成了一个新的数学分支形成了一个新的数学分支数理逻辑,它成为现代计算机逻辑数理逻辑,它成为现代计算机逻辑设计的重要数学工具。设计的重要数学工具。1.2.1 1.2.1 图灵机与冯图灵机与冯诺依曼式计算机的诞生诺依曼式计算机的诞生第8页,此课件共49页哦 英国科学家英国科学家艾伦艾伦图灵图灵 对现代计算机的贡献主要是建立了图对现代计算机的贡献主要是建立了图灵机的理论模型,发展了灵机
6、的理论模型,发展了“可计算性可计算性”理论。理论。19361936年,图灵在他的一篇著名论文中提出了一种描述计算年,图灵在他的一篇著名论文中提出了一种描述计算步骤的数学模型。根据这种模型,可制造一种十分简单但步骤的数学模型。根据这种模型,可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置。图灵把人在计算时所做的工作运算能力极强的计算装置。图灵把人在计算时所做的工作分解成若干个简单动作。与人的计算类似,机器需要:分解成若干个简单动作。与人的计算类似,机器需要:存储器,用于存储计算结果存储器,用于存储计算结果一种语言,表示运算和数字一种语言,表示运算和数字扫描,得到输入的内容扫描,得到输入的内容计算意向,
7、即在计算过程中下一步打算做什么计算意向,即在计算过程中下一步打算做什么执行下一步计算执行下一步计算这样,就把人的工作机械化了。这种理想中的机器被称为这样,就把人的工作机械化了。这种理想中的机器被称为“图灵机图灵机”。图灵机是一种抽象计算模型,用来精确定义。图灵机是一种抽象计算模型,用来精确定义可计算函数。(凡可计算的函数都可用这样的机器来实现)可计算函数。(凡可计算的函数都可用这样的机器来实现)第9页,此课件共49页哦图灵机图灵机由一个控制器、一条可以无限延伸用于记录运算动作和运由一个控制器、一条可以无限延伸用于记录运算动作和运算数据的带子、以及一个能在带子上左右移动的读写头组成。算数据的带子
8、、以及一个能在带子上左右移动的读写头组成。带子上划分无穷多个可写、可擦的小格,每格中仅放一个带子上划分无穷多个可写、可擦的小格,每格中仅放一个1 1或或0 0读写头在一串控制指令的控制下沿着纸带左右移动并读或写,就这样一读写头在一串控制指令的控制下沿着纸带左右移动并读或写,就这样一步一步地改变纸带上的步一步地改变纸带上的1 1或或0 0经过有限步后图灵机在停机控制指令的控制下停止移动,最后纸带上的经过有限步后图灵机在停机控制指令的控制下停止移动,最后纸带上的内容就是设计好的计算结果。内容就是设计好的计算结果。1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1
9、 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 读写头读写头图灵机简洁明了的构造思想及其运行原理揭示了图灵机简洁明了的构造思想及其运行原理揭示了存储程序的存储程序的原始思想原始思想:图灵可计算性。其:图灵可计算性。其基本思想基本思想是任何一个计算是可行的,是任何一个计算是可行的,当且仅当它能够被一台图灵机实现。当且仅当它能够被一台图灵机实现。图灵机反映的正是这样一种用数学方法精确定义的计算模型,图灵机反映的正是这样一种用数学方法精确定义的计算模型,而现代电子计算机就是这种模型的具体体现。而现代电子计算机就是这种模型的具体体现。第10页,此课件共49页哦 202
10、0世纪世纪4040年代,在图灵机提出后不到十年,世界上第一台存储程序年代,在图灵机提出后不到十年,世界上第一台存储程序式通用电子数字计算机诞生了。式通用电子数字计算机诞生了。19461946年,宾西法尼亚大学的年,宾西法尼亚大学的 John WJohn WMauchlyMauchly博士和他的研究生博士和他的研究生J JPresper EckerPresper Ecker一起研制了称为一起研制了称为ENIACENIAC(Electronic Numerical Integrator And CalculatorElectronic Numerical Integrator And Calcul
11、ator,电,电子数字积分计算机),它被公认为是世界上第一台存储程序式通用子数字积分计算机),它被公认为是世界上第一台存储程序式通用电子数字计算机。电子数字计算机。ENIACENIAC重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管保存80个字节第11页,此课件共49页哦 19441944年年8 8月至月至19451945年年6 6月,美籍匈牙利科学家月,美籍匈牙利科学家冯冯.诺依曼诺依曼与莫尔学院的科研与莫尔学院的科研组合作,提出了一种存储程序的通用电子数字计算机方案组合作,提出了一种存储程序的通用电子数字计算机方案EDVACEDVAC,后来人,后来人们称之为冯们称之为冯诺依
12、曼式计算机。诺依曼式计算机。EDVACEDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、逻辑控制装置、存储器、方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系输入和输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系设计思想之一是设计思想之一是“二进制二进制”。他根据电子元件双稳工作的特点,建议在电子计算。他根据电子元件双稳工作的特点,建议在电子计算机中采用二进制,并预言二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。实践证明机中采用二进制,并预言二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。实践证明了诺伊曼预言的正确性,如今,逻辑代数的应用已
13、成为设计电子计算机的重了诺伊曼预言的正确性,如今,逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段。要手段。设计思想之二是设计思想之二是“程序内存程序内存”。通过对。通过对ENIACENIAC的考察,诺伊曼发现它的存储容量太小,的考察,诺伊曼发现它的存储容量太小,程序是外插型的(用线路连接的方式实现,指令存储在计算机的其他电路中),不便于使用;程序是外插型的(用线路连接的方式实现,指令存储在计算机的其他电路中),不便于使用;为了进行几分钟的数字计算,往往要花费几小时甚至为了进行几分钟的数字计算,往往要花费几小时甚至1212天时间做准备。天时间做准备。ENIACENIAC用了用了60006000多个
14、开关和配线盘。每当进行不同的计算时,科学家们就要切换开关和改变配线。针对这个多个开关和配线盘。每当进行不同的计算时,科学家们就要切换开关和改变配线。针对这个问题,诺伊曼提出了程序内存的思想:把原来通过切换开关和改变配线来控制的运输步骤,问题,诺伊曼提出了程序内存的思想:把原来通过切换开关和改变配线来控制的运输步骤,以程序方式预先存放在计算机中,然后让其自动计算。这一思想标志着自动运算的实现,标以程序方式预先存放在计算机中,然后让其自动计算。这一思想标志着自动运算的实现,标志着电子计算机的成熟,已成为电子计算机设计的基本原则。志着电子计算机的成熟,已成为电子计算机设计的基本原则。第12页,此课件
15、共49页哦 一个完整的冯一个完整的冯诺依曼式计算机系统由两大部分组诺依曼式计算机系统由两大部分组成,即成,即硬件系统和软件系统硬件系统和软件系统。所谓硬件是指构成计算机的物理设备,即由机械、电子器件构所谓硬件是指构成计算机的物理设备,即由机械、电子器件构成的具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部件。成的具有输入、存储、计算、控制和输出功能的实体部件。软件称软件称“软设备软设备”,广义地说软件是指系统中的程序以及开发、,广义地说软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的集合。使用和维护程序所需的所有文档的集合。第13页,此课件共49页哦第代计算机:19461957 电子管
16、计算机 第代计算机:19581964 晶体管计算机 第代计算机:19651970 集成电路计算机 1.2.2 计算机的发展阶段计算机的发展阶段第14页,此课件共49页哦第代计算机:1971大规模和超大规模集成电路计算机第5代计算机:正处在设想和研制阶段 第五代计算机的研究目标是试图突破冯诺依曼式的计算机结构的体系结构,使得计算机能够具有像人那样的思维、推理和判断能力。也就是说,新一代计算机的主要特征是人工智能,它将具有一些人类智能的属性,例如自然语言理解能力、模式识别能力和推理判断能力等。第15页,此课件共49页哦年份器件软件应用一 1946-1957电子管机器语言 汇编语言 科学计算二195
17、8-1964晶体管高级语言数据处理 工业控制 三1965-1970集成电路操作系统文字处理 图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域小结小结 第16页,此课件共49页哦1.2.3 计算机的发展趋势计算机的发展趋势 未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。计算机科学发展的趋势主要包括以下三个方面:(1)向“高”的方向。性能越来越高,CPU速度越来越快,主要表现在计算机的主频越来越高。(2)向“广”度方向发展,计算机发展的趋势就是无处不在,近年来更明显的趋势是网络化与向各个领域的渗透,即在广度上的发展开拓。(3)向“深”度方向发展,即向信息的智能化发展
18、。第17页,此课件共49页哦 目前计算机技术研究的主要热点还包括以下几个方面:(1)并行计算(Parallel Computing)(2)多核技术(Multi-Core Technology)(3)哈佛结构(Archtecture of Harvard)(4)云计算(Cloud Computing)第18页,此课件共49页哦1.3 1.3 计算机概述计算机概述1.3.1 1.3.1 计算机系统的特点计算机系统的特点1 1)运算速度快)运算速度快 目前,巨型计算机可以达到每秒钟亿亿次以上,微型计算机也可以达到每秒钟数亿次以上。2 2)具有超强的记忆功能)具有超强的记忆功能 现代计算机的存储容量越
19、来越大,内存可以达到数G字节,外存可以达到数T字节(1T=1024G)。3 3)逻辑判断能力强)逻辑判断能力强4 4)计算精确度高)计算精确度高 计算机有十几位甚至几十位(二进制)有效数字,计算精度可由千分之几到百万分之几。5 5)具有自动控制能力)具有自动控制能力6 6)应用越来越广泛)应用越来越广泛 计算机应用发展到各种非数值计算领域,是信息技术和IT信息产业的支撑。第19页,此课件共49页哦1.3.2 1.3.2 计算机系统的分类计算机系统的分类按计算机的功能分类:按计算机的功能分类:专用计算机:专用计算机:在特定用途下最有效,但功能单一通用计算机:通用计算机:功能齐全,通用性强第20页
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