计算机基础第1章.

教材名称:大学计算机基础教程高等教育出版社课程名称:计算机基础授课老师：朱家义联系方式：[e-mail]13839098102教学计划按教学计划本课程采用上机和上课一比一进行，该科目教学分为计算机基础概论、OFFICE办公系统、计算机网络等内容。考核方式平时成绩占30分考试成绩占70分学习意义为日后的学习工作打基础掌握最基本的软件和硬件技术熟练的将计算机技术应用到现实生活之中可以结合计算机网络，了解最新，最前言的科技。可以说，目前谁不会使用计算机就基本上是一个落伍的人一份耕耘，一份收获让我们共同努力！第1章计算机与信息社会1.1计算机的发展和分类1.2计算机的特点及应用1.3信息技术概述香侬是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。阿塔纳索夫提出了计算机的三条原则：1）以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；2）利用电子技术来实现控制、逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；3）采用把计算功能和二进制数更新存储功能相分离的结构。奠定现代计算机发展的重要人物和思想ClaudeShannon1.1计算机的发展及分类1.1.1计算机的产生和发展图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于1966年设立了“图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头。JohnvonNeumann冯诺依曼1949EDSAC冯·诺依曼计算机存储程序工作原理：计算机的两个基本能力：一是能够存储程序，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。第一台电子计算机（ENIAC）在ENIAC的研制过程中，美国数学家冯诺伊曼针对它存在的问题，提出一个全新的通用计算机方案，这就是EDVAC方案。在这个方案中，冯诺伊曼提出了三个重要设计思想：(1)计算机由5个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；(2)采用二进制形式表示计算机的指令和数据；(3)将程序（由一系指令组成）和数据存放在存储器中，并让计算机自动地执行程序——这就是“存储程序”思想的基本定义。5000次加法/秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW第一代（1946~1958）电子管5千~4万（次/秒）第二代（1959~1964）晶体管几十万~百万（次/秒）第三代（1965~1970）集成电路百万~几百万（次/秒）第四代（1971~至今）集成电路几百万~几亿（次/秒）计算机的发展按硬件划分计算机年代(四代——电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模及超大规模集成电路)计算机的发展阶段逻辑器件运算速度起止年代代表的机型特点第1代电子管几千次/秒1946～1958UNIVAC-I、IBM650（小型机）和IBM709（大型机）内存储器采用水银延迟线，外存储器有纸带、卡片、磁带和磁鼓。程序设计语言还处于最低阶段，使用机器语方编程，尚无操作系统出现，操作机器困难。第2代晶体管几十万次/秒1959～1964IBM-7090IBM-7094CDC7600内存储器使用磁性材料制成的磁芯，外存储器有磁盘、磁带。出现了监控程序并发展为后来的操作系统，出现了高级程序设计语言BASIC、FORTRAN和COBOL，大大提出了计算机的工作效率。第3代集成电路几千万次/秒1965～1970IBM-360系列富士通F230系列体积、重量、功耗都进一步减小，出现了结构化、模块化的程序设计思想，出现了结构化的程序设计语言PASCAL。第4代大规模集成电路几亿次/秒1971～至今IBM-4300系列3080系列、3090系列和9000系列开始引入光盘，外部设备种类和质量都有很大提高。操作系统向虚拟操作系统发展、数据库管理系统不断完善和提高，程序语言进一步发展和改进表1.1计算机的分代计算机发展大体上经历了三个阶段，即大型机阶段、微型机阶段和计算机网络阶段。1946～1981年，计算机应用主要是在传统大型计算机中进行的；1981～1991年，掀起了微型计算机(简称微型机、微机或PC机)的普及应用热潮；从1991年开始进入了以计算机网络为中心的新时代。从用户使用计算机资源角度来看晶体管数目4004奔腾4420,000,0002,300将电脑浓缩在一颗芯片上0.18微米芯片10微米芯片CRAY-Ⅱ１、巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机1975年世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、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。中国超级计算机：国防科技大学研制的“银河1号”、“银河2号”和“银河3号”国家职能计算机中心推出的“曙光1000”、“曙光200I”和“曙光3000”银河Ⅱ1.1.2计算机的发展趋势Altair88002、微型化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。3、网络化计算机网络：计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。4、智能化“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’来”。——笛卡尔（1637）人类第一个“工业机器人”：一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）第一代机器人机械手（1962年出现）第二代机器人具有“感觉”的机器人第三代机器人装有启发式计算机的“智能机器人”DeepblueGarryKasparov5、多媒体化多媒体技术是20世纪80年代中后期兴起的一门跨学科的新技术。采用这种技术，可以使计算机具有处理图、文、声、像等多种媒体的能力(即成为多媒体计算机)，从而使计算机的功能更加完善和提高计算机的应用能力。当前全世界已形成一股开发应用多媒体技术的热潮计算机世界中的中国1952年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究小组组长闵大可电机系教授1954年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所负责人钱三强1958年完成第一台电子计算机1031959年完成大型电子计算机1041959年中国自行研究的107计算机问世1965年中国开始研制第三代计算机（集成电路）1977年研制成功中国第一台微机DJS050计算机世界中的日本辉煌：打败Intel的芯片巨人，迫使Intel于1985年另辟战场（微处理器）笔记本电脑的领军人物失误：第五代计算机（智能计算机）的开发者高清晰度模拟电视计算机世界中的印度硅谷慧谷世界软件产业王国1985年，印度软件业产值为1000万美元1994年，印度软件业产值为10亿美元2000年，印度软件业产值为50亿美元在软件出口规模和质量与总产值的比例上，印度居世界第一。计算机文化与道德计算机是一种“可以传授给人知识的工具”，也是一种“无比有力的知识工具”。真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。按处理数据的方式分类：模拟计算机和数字计算机；按应用范围分类：专用计算机和通用计算机；按规模分类：根据计算机规模和性能，可以将计算机分为以下几类：1．巨型计算机运算速度在每秒亿次以上的计算机可称为巨型计算机。2.大型计算机运算速度在每秒几千万次以上的计算机为大型计算机。3.中型计算机运算速度在每秒百万次以上千万次以下的计算机为中型计算机，与大型计算机的区别不甚明显，通常用在国家重点科研机构、重点理工科院校。1.1.3计算机的分类4.小型计算机小型计算机的运算速度在每秒几百万次左右5．工作站工作站实际上是一台高档微机。它的运算速度通常比微机快，配有大容量的存储器和大屏幕显示器，并有较强的网络通信功能。它主要用在计算机图像处理和计算机辅助设计等专业领域。6．微型计算机微型计算机也称为个人计算机，简称微机、PC机。随着计算机技术的发展，各类机器之间的差别越来越不明显。近几年的高档微机，其速度、性能甚至超过了前几年的小型计算机。1、快速运算能力计算机采用了高速电子器件和线路，并利用先进的计算技术，使它可以有很高的运算速度。运算速度是指计算机能执行多少百万条指令每秒。常用单位是MIPS，例如，主频为2GHz的Pentium4微型机的运算速度为40亿次每秒，即4000MIPS。一般的计算机运算速度可达几百万次到几亿次每秒，现在有些高档计算机的运算速度甚至可达几百亿次至十几太次每秒。2、计算精度高由于计算机是根据事先编好的程序自动、连续地工作，可以避免人工计算可能因疲劳、粗心而产生的各种错误。例如，圆周率π的计算，历代科学家采用人工计算只能算出小数点后500位。1981年日本人曾利用计算机算到小数点后200万位，而目前已计算到小数点后上亿位。1.２计算机的特点及应用1.２.1计算机的特点3、存储功能强计算机中拥有容量很大的存储设备，不仅可以存储所需的数据信息，还可以存储指挥计算机工作的程序，同时可以保存大量的文字、图像、声音等信息资料。4、逻辑判断能力计算机的逻辑判断能力是实现计算机自动化和具备人工智能的基础，是计算机基本的、也是重要的功能。5、自动运行程序计算机是自动化电子装置，在工作中无需人工参与，能自动执行存放在存储器中的程序。人们事先编好程序后，向计算机发出指令，计算机即可帮助人类完成那些枯燥乏味的重复性劳动。科学计算是计算机最早的应用领域，计算机高速、高精确的运算是人工计算望尘莫及的。现代科学技术中有大量复杂的数值计算，如军事、航天、气象、地震探测等，都离不开计算机的精确计算。计算机的应用大大节约了人力、物力和时间。1、科学计算2、数据处理数据处理也称为事务处理。使用计算机可对大量的数据进行分类、排序、合并、统计等加工处理，例如人口统计、人事、财务管理、银行业务、图书检索、仓库管理、预订机票、卫星图像分析等。数据处理已成为计算机应用的一个重要方面。1.２.２计算机的应用领域过程控制也称为实时控制，主要是指计算机在工业和军事方面的应用。计算机能及时采集检测数据并按最优方案实现自动控制，如炼钢过程的计算机控制、导弹自动瞄准系统、飞行控制调动等。3、过程控制4、计算机辅助系统计算机辅助系统包括计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，CAD)、计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)、计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction，CAI)、计算机辅助工程(ComputerAidedEngineering，CAE)等。人工智能主要表现在以下三个方面：机器人。主要分为“工业机器人”和“智能机器人”两类。前者用于完成重复性的规定操作，通常用于代替人进行某些作业(如海底、井下、高空作业等)；后者具有某些智能，具有感知和识别能力，能“说话”和回答问题。专家系统。计算机具有某些方面专家的专门知识，使用这些知识来处理这方面的问题。例如，医疗专家系统能模拟医生分析病情、开出药方和假条。模式识别。重点研究图形识别和语音识别。例如，机器人的视觉器官和听觉器官，公安机关的指纹分析器，识别手写邮政编码的自动分信机等，都是模式识别的应用。5、人工智能6.网络通信利用计算机网络,实现不同地区计算机之间的软、硬件资源共享，可以大大促进和发展地区间、国际间的通信和数据的传输及处理。现代计算机的应用已经离不开计算机网络。如：银行服务系统、交通订票系统、电子商务（EC）、大企业管理信息系统都建立在计算机网络基础上。人们可以通过因特网（Internet）接收和传送电子邮件、查阅网上各种信息等。7.家庭生活现在，计算机已经深入千家万户，延伸到人们的生活、工作学习的各个方面，可以利用计算机实现家庭教育、家庭娱乐、家庭理财。基础知识信息：是人们用以对客观世界直接进行描述、可以在人与人之间传递的一些