计算机教案 第一章

大学计算机基础大学计算机基础•教材：大学计算机基础•主编：景红•西南交通大学出版社大学计算机基础第一篇计算机文化基础第一章计算机基本认识大学计算机基础【教学目标】1、初步认识计算机；2、了解计算机的分类；3、了解计算机的发展趋势；4、了解计算机的应用领域。大学计算机基础§1.1概述☺计算机的诞生？☺什么是计算机？☺计算机的分类?☺计算机的发展？☺计算机对我们生活带来什么影响？【概念课程】大学计算机基础计算机的诞生具有历史意义的计算工具算筹春秋战国时期最早的计算工具算盘中国唐代第一种手动式计数器沿用至今计算尺1622年英国WilliamOughtred20世纪70年代被计算器取代手动式功能：加、减、乘、除、指数、三角函数等加法器1642年法国BlaisePascal机械式功能：只能做加法计算器1673年德国GottfriedLeibniz机械式功能：加、减、乘、除和开方大学计算机基础一、近代计算机1.差分机和分析机1822年差分机所谓“差分”的含义，是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算。这台差分机能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程，体现了计算机最早的程序设计。史料：查尔斯.巴贝奇大学计算机基础一、近代计算机1.差分机和分析机1834年分析机三部分组成：(1)由许多轮子组成的保存数据的存储库；(2)运算装置；(3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。史料：查尔斯.巴贝奇大学计算机基础2.MARKI1944年美国霍华德.艾肯HowardAiken博士发现了查尔斯.巴贝奇的论文在IBM的支持下，用机电方式制造了MARKI,是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一。MARKII和MARKIII是电子计算机51尺长重5顿750,000部份合并而成有72个累加器，每一个有自己的算术部件，及23位数的寄存器。大学计算机基础第一台电子计算机—ENIAC名称ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer电子数字积分计算机）诞生于1946年研制者美国宾夕法尼亚大学莫奇利和埃克特物理器件18,000多个电子管1,500多个继电器占地面积160平方米机器重量达30吨运算速度每秒钟约可完成5千次加法运算每秒钟约可完成380次乘法运算大学计算机基础1946年美国研制成功第一台电子计算机（ENIAC）。大学计算机基础ENIAC主要缺陷：★机器内采用十进制数，存储容量小，功能有限；★用线路连接方法来编排程序，程序的进入与修改需要靠人工拨动开关和插接导线来设置。大学计算机基础三、计算机的发展简史时代年份器件软件应用一46-58电子管机器语言，汇编语言科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制三64-70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电子管晶体管集成电路大规模集成电路大学计算机基础按计算机应用的发展第一阶段:从1946年至1980年超大、大、中、小型机的应用第二阶段:从1981年至1990年微型机的应用第三阶段:从1991年开始至今计算机网络的应用大学计算机基础小测试•世界上公认的第一台电子计算机的名称是（）。(A)EDVAC(B)APPLE(C)ENIAC(D)UNIVAC历史上第二台电子计算机，实现存储程序方式和采用二进制思想的并行计算机1951第一款商用计算机，由ENIAC发明人创立的公司所生产大学计算机基础小测试•世界上第一台电子数字计算机采用的主要逻辑部件是（）。(A)电子管(B)晶体管(C)继电器(D)集成电路大学计算机基础未来新型计算机1．光计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。不同波长的表示不同的数据优点：超高速缺点：体积庞大2．生物计算机（分子计算机）20世纪80年代中期开始研制采用了生物芯片3．量子计算机利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志。大学计算机基础1.1.1计算机系统的概念什么是计算机？是一种能够接收数据、存储数据、处理数据并输出数据的电子装置。俗称“电脑”，以说明它即有记忆能力，又有逻辑判断能力。大学计算机基础1.1.1计算机系统的概念什么是计算机系统？是指包含计算机硬件系统(Hardware)和软件系统(Software)的特殊组合。大学计算机基础1、硬件系统是指由电子和机械等部件构成的机器实体，它是计算机工作的物质基础。构成一个完整的计算机硬件系统从外观上看主要包括：主机箱、键盘、显示器、音箱、打印机等。从逻辑功能上看包括：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分。大学计算机基础大学计算机基础打印机显示器鼠标键盘U盘音箱软盘主机箱典型的微型计算机硬件系统的组成光盘大学计算机基础2、软件系统指挥计算机工作的各种程序、相关的数据及资料统称为计算机软件，是控制和操作计算机工作的核心，是计算机的灵魂。计算机软件不仅提高了计算机的效率，扩展了计算机硬件的功能，也方便了使用。大学计算机基础什么是程序？程序是指为完成某一任务而设计的有限的操作命令序列的集合。“软件”与“程序”两个概念的区别是：软件是程序以及开发、使用和维护所需要的所有文档的总称，而程序是软件的一部分。大学计算机基础没有计算机软件系统的计算机称为“裸机”（bare-computer),裸机并不能完成任何有意义的工作。计算机软件一般分为系统软件和应用软件，参见下图。大学计算机基础计算机软件系统软件应用软件操作系统数据库管理系统语言处理系统实用工具文档制作软件娱乐软件信息管理软件绘图软件辅助设计软件大学计算机基础系统软件系统软件是为释放硬件潜能、协助计算机执行基本操作任务而配备的软件，负责管理、监控和维护计算机资源。大学计算机基础系统软件•作用：为释放硬件潜能、协助计算机执行基本操作任务而配备的软件，负责管理、监控和维护计算机资源。•常见系统软件：–操作系统：Dos、Windows、Unix、\OS/2–语言处理程序：汇编程序、解释程序、编译程序–数据库管理系统：常用于档案管理、图书管理、财务管理、仓库管理等–程序设计语言:机器语言、汇编语言、高级语言–设备驱动程序、监控管理程序、故障检测和诊断程序、调试程序、编辑程序等。大学计算机基础•操作系统是系统软件的核心，其主要功能是对计算机的软件和硬件资源进行管理，是用户与计算机系统之间进行通信的接口。大学计算机基础应用软件•应用软件是为解决某个应用领域中的具体问题、协助人们完成一项任务而编制的软件。•常见的应用软件：–字处理软件：Word,WPS–图形和图像处理软件:Phtoshop–电子表格处理软件:Excel–工程检测与控制软件–CAD软件包–数值分析软件–教育培训软件等。大学计算机基础常用的软件术语套件（Setware):指一些包装起来作为一个整体出售的应用软件；群件（Groupware):指提供协同工作的应用软件；发行版：是产品新推出的版本；修订版：表示纠正了当前版本中的错误或对当前版本进行了少量改进。大学计算机基础硬件是“物质基础”，软件是“灵魂”。硬件和软件在逻辑上是等价的，硬件和软件相互渗透、相互融合，任何可以由复杂硬件实现的功能，同样可以改由在简单的硬件上利用软件来实现。3、硬件与软件的关系大学计算机基础“固件”（Firmware)是指那些存储在可以永久保存信息的器件中的程序，是具有软件功能的硬件。固件的执行速度快于软件，灵活性优于硬件。计算机系统功能的“固件”化成为计算机发展的一种趋势。什么是固件？大学计算机基础那固件到底是指硬件还是软件呢？按现在的理解，固件应当指的是软件了。但软件种类繁多，并不是所有软件都能叫做固件的，一般来说，担任着一个系统最基础、最底层工作的软件才可以称之为固件，比如我们常说的计算机主板上的BIOS。大学计算机基础计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速、精确地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化电子装置。（程序是指为完成某一任务而设计的有限的操作命令序列的集合。)它具有高速处理、超强记忆、高精度计算、复杂逻辑判断和自动进行各种操作的能力。大学计算机基础计算机系统由硬件系统和软件组成，硬件是软件运行的物质基础，软件能够充分发挥硬件的潜能和扩充硬件的性能，两者相辅相成、缺一不可，但人是应用计算机解决相关领域问题的主宰。大学计算机基础1.1.2计算机的分类计算机的分类可以从技术、功能、物理尺寸、性能和成本等因素来进行分类，随着技术的不断发展，分类标准将会随之发生变化，所以类别之间的界限愈来愈模糊。大学计算机基础计算机的分类数字计算机模拟计算机数模混合计算机按处理对象按使用范围专用计算机通用计算机按规模……巨型计算机大/中型计算机小型计算机微型计算机工作站或服务器大学计算机基础1、按处理对象分（1）数字计算机处理的数据在时间上是离散的，输入输出的是数字量。（2）模拟计算机处理的数据用模拟信号表示，在时间上是连续的。（3）数模混合计算机兼有数字和模拟两种计算机功能。模拟计算机不如数字计算机精确，但实时性好，常以绘图或量表形式输出。大学计算机基础2、按使用范围分（1）专用计算机为适用某种特殊用途而设计的计算机，通常功能单一、结构简单、成本较低。（2）通用计算机为适合多领域应用而设计的计算机，它功能齐全、结构复杂、成本较高。大学计算机基础3、按规模分（规模指包括功能、体积、价格等在内的综合指标）(1)巨型机SuperComputer，也称为高性能计算机（超级计算机）。是运算速度最快、存储容量最大、性能最高、技术最复杂、价格最贵的计算机。主要用于复杂科学计算，特别是国防尖端技术、气象气候、航空航天、石油勘探、生命科学等领域科研开发与研究。大学计算机基础补充：2010年6月世界超级计算机排行前十排名安装地点系统名称制造商1美国橡树岭国家实验室Jaguar/美洲豹Cray公司2中国国家超级计算机深圳中心（神经干细胞）Nebulae/星云曙光大学计算机基础补充：2010年6月世界超级计算机排行前十排名安装地点系统名称制造商3美国能源部/国家核安全局/洛斯阿拉莫斯国家实验室Roadrunner/走鹃IBM公司4美国国家科学研究院计算/田纳西州大学KrakenXT5/海妖XT5Cray公司大学计算机基础补充：2010年6月世界超级计算机排行前十排名安装地点系统名称制造商5德国于利希（FZJ）JUGENE/蓝色基因P解决方案IBM公司6美国航天局/艾姆斯研究中心/NASPleiades/昴宿星团SGI公司大学计算机基础补充：2010年6月世界超级计算机排行前十排名安装地点系统名称制造商7中国天津国家超级计算机中心/国防科学技术大学Tianhe-1/天河-1国防科学技术大学8美国能源部/国家核安全局/LLNL实验室蓝色基因/L-eServer蓝色基因解决方案IBM公司大学计算机基础补充：2010年6月世界超级计算机排行前十排名安装地点系统名称制造商9美国阿贡国家实验室Intrepid-BlueGene/PSolution无畏-蓝色基因/P解决方案IBM公司10美国桑迪亚国家实验室/国家再生能源实验室RedSky/红色的天空SunMicrosystems太阳微系统公司大学计算机基础美洲豹“Jaguar”到底有多快？每秒1750万亿次，采用224162个处理器核心。大学计算机基础大学计算机基础（2）大、中型机MainComputer，也称为企业级计算机。它的通用性强、性能覆盖面广、具有很强的综合处理能力、体积庞大、价格昂贵。通常用于银行、航空、保险公司、邮政、大学和国家税收等。大学计算机基础（3）微型计算机Microcomputer，也称为个人计算机（PersonalComputer，简称PC机），俗称电脑。它的体积小、功耗低、性价比高，是家庭和小型企业中最常见的。常见的如摆放在桌上使用的立式、卧式PC机，笔记本计算机（俗称膝上电脑）、个人数字助理（PDA，俗称掌上电脑）、以及商业中经常可见的笔输入式微型机等。大学计算机基础（4）微型控制器M