大学计算机应用基础ppt

-1大学计算机应用基础任课教师:方捷E-MAIL:[e-mail]-2第一章信息社会与计算机1.1信息与信息科学1.2计算机的发展和应用1.3信息在计算机中的表示与编码1.4微型计算机系统1.5计算机软件系统-31.1信息与信息科学1.1.1信息及其主要特性知识点了解信息的概念了解信息与数据的区别-4信息的概念信息一词来源于拉丁文“Information”，且在英语、法语、德语、西班牙语中同词，在俄语、南斯拉夫语中同音，可见它在全球范围内使用的广泛一致性。就一般意义而言，信息可以理解为消息、情报、见闻、通知、报告、知识、事实、赋予某种意义的数据等等。从广义上讲，信息是人类一切生存活动和自然存在所传达的信号和消息，是人类社会所创造的全部知识的总和。-5信息的概念随着时间的推移，时代将不断地赋予信息以新的含义。现代信息的概念已经和半导体技术、微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术、多媒体技术等含义密切地联系在一起。计算机技术和通信技术能帮助人类更好地存储信息、处理信息和传输信息。从计算机科学的角度研究，信息可包含两个基本含义：一是经过计算机技术处理的资料和数据（文字、声音、影像、图形等）；二是经过科学收集、存储、分类、检测等处理后的信息产品的集合。-6信息和数据的区别数据应该是原始的、广义的、可鉴别的抽象符号，可以用来描述事物的属性、状态、程度、方式等。数据符号单独表示时没有任何含义，只有放入特定场合进行解释和加工才有意义并升华为信息。数据是信息的载体，信息是数据的内涵。-7信息的概念信息是用数据作为载体来描述和表示的客观现象；信息可以用数值、文字、声音、图形、影像等多种形式表示；信息是对数据加工处理提炼的结果，是对人类有用的知识；信息是具有含义的符号或消息，数据是计算机内信息的载体。-81.1.2信息技术知识点了解人类社会经历的四次信息技术革命了解信息技术的核心技术了解现代信息技术的主要技术和信息产业中主要技术产品了解计算科学的研究领域和学科体系结构的三个层面。-9信息技术的概念信息技术是人类开发和利用信息的方法和手段，既包括信息的产生、收集、存储、表示、检测和处理方面的技术，也包括信息的变换、传递、提取、显示、识别、控制和利用等方面的技术。具体地说，信息技术包括了计算机技术、软件开发技术、通信网络技术、微电子技术、信息处理技术和多媒体技术等内容，而传感技术、自动控制技术和新材料技术等则属于信息技术的相关技术。信息技术的核心技术是计算机技术、微电子技术和现代通信技术。-10四次信息技术革命人类社会经历的四次信息技术革命：第一次是创造了语言和文字，人与人之间的沟通成为可能，信息交流得已实现；第二次是造纸术和印刷术的出现，使得信息和知识可以大量生产、存储和流通，扩大了信息传播和利用的范围；第三次是电报、电话、电视及其它通信技术的发明和应用，信息传递手段的历史性变革结束了单纯靠驿站和烽火传递信息的历史，加快了信息的传递速度；第四次是计算机技术和现代通信技术在信息领域中的应用，使得信息处理和传输的速度和人类利用信息的能力都得到了空前的提高。-11现代信息技术现代信息技术包括如下四类技术：电子信息技术：如电子感测技术、电子通信技术、计算机技术和电子控制技术等；量子信息技术：如量子计算机技术等；激光信息技术：如激光遥感、光导纤维通信、激光全息存储、激光控制技术和激光计算机等；生物信息技术：如生物开关器件、生物存储器件、生物逻辑器件和生物计算机等等。-12信息产业中主要技术产品信息技术的发展带动和促进了信息产业的发展。目前信息产业已成为国民经济发展的支柱产业，其主要技术和产品范围包括有：多媒体技术数据存储和处理技术传输技术-131.1.3信息科学信息科学是以信息为主要研究对象,由信息论、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相结合而形成的。信息科学又称为信息工程。信息和控制是信息科学的基础和核心。控制就是根据系统结构和要求对信息加工、变换和利用。-14信息科学研究的领域集中在以下六个方面：信源理论和信息的获取。信息的传输、存储、检索、变换和处理。信号的测量、分析、处理和显示。模式信息处理知识信息处理决策和控制-151.1.4信息化社会与信息素养信息化社会的主要特征：知识含量高（HighlyKnowledgeBased）技术多样性（AbundanceofTechnologies）业务综合性（IntegrityofServices）行业融合性（ConvergenceofIndustries）市场竞争性（CompetitionofMarket）用户选择性（ChoiceofUsers）-16信息产业的内涵关于信息产业的定义，目前还没有一个为世界各国公认的统一定义。在我国信息产业部2000年编写的《信息技术与信息产业》一书中，把信息产业定义为“社会经济活动中从事信息技术、设备、产品的生产以及提供信息服务的产业部门的统称，是一个包括信息采集、生产、检测、转换、存储、传递、处理、分配、应用等门类众多的产业群”。信息产业的概念是一个随时间推移不断发展着的动态概念。-17信息产业的特点信息产业具有如下几个特点：信息产业是战略性先导产业。科技创新含量高。信息产业是知识、智力和技术密集型产业，要求从业人员具有较高的知识、文化、技术、技能水平和良好的团队协作精神。高投入、高风险、高回报。高渗透性和高带动性。-181.2计算机的发展及应用计算机的诞生与发展计算机的分类与特点计算机的发展趋势计算机系统的应用-191.2.1计算机的诞生与发展知识点了解第一台计算机诞生了解计算机发展的四代变化-20信息学科的几位理论奠基者与图灵奖首先：了解信息学科的三位理论奠基者了解图灵奖-211.信息论的创始人——香农史劳德·埃尔伍德·香农（ClaudeElwoodShannon，1916-2001）美国数学家，信息论的创始人。1940年获麻省理工学院数学博士学位和电子工程硕士学位，1941年进入贝尔实验室数学部工作。-22香农在贝尔实验室工作期间，先后发表了《通信的数学原理》和《噪声下的通信》两篇论文，明确地表达了在不同噪声情况下传输速率与失真的定量关系的公式。经典地阐明了通信的基本问题，提出了通信系统的模型，给出了信息量的数学表达式，解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码、信息度量和信道容量与噪声的关系等有关精确传送通信符号的基本技术问题。香农认为：信息是有秩序的量度，是人们对事物了解的不确定性的消除或减少。信息是对组织程度的一种测度，信息能使物质系统有序性增强，减少破坏、混乱和噪音。即：信息是能够减少或消除不确定性的东西-232.计算机科学的奠基人—图灵艾伦·图灵（A.M.Turing，1912—1954）是英国数学家，计算机科学的创始人。1936年因发表的论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》而获得史密斯奖。该文提出了一种描述计算过程的数学模型，即著名的理论计算机抽象模型，可以把推理化作一些简单的机械动作，后来人们把这个模型称之为图灵机。-24图灵机图灵机分为确定型与非确定型两大类，每类中有单带、多带等许多变种（其计算能力是等价的）。一台标准的确定型单带图灵机，由一条双向可无限长地被分为一个个小方格的磁带、一个有限状态控制器和一个读写磁头构成。图灵论题认为，所有能称为可计算的函数恰恰就是用图灵机可计算的函数。有限状态控制器q1q2q3q4q5…DATABD…读写磁头磁带-251950年图灵发表了《计算机和智能》的论文，为计算机科学做出了又一杰出贡献。该论文阐明了计算机可以有智能的思想，并提出了测试机器是否有智能的方法。即让一个人提出问题，分别由其他人和计算机来回答；如果这个人辨别不出回答者是人还是机器，则可认为这部机器有智能。这就是有名的图灵测试。由于图灵对计算机科学所做出的一系列原创性杰出贡献，他1951年当选为英国皇家学会院士。-263.存储程序式计算机之父—冯·诺依曼冯·诺依曼（JohnvonNeuman，1903—1957）是匈牙利的美籍数学家，存储程序式计算机的创始人。1946年提出了更加完善的计算机设计报告《电子计算机逻辑设计初探》，并开始研制存储程序式的计算机EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticCalclator）该机在宾夕法尼亚大学的莫尔学院研制成功。-27冯·诺依曼计算机冯·诺依曼提出并实现了的计算机工作模式可以简单地归结为：存储程序，顺序控制。冯·诺依曼计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成的存储程序式计算机结构。冯·诺依曼计算机它导致了现代意义上的计算机的产生和发展，成为后来人们设计计算机的主要依据。-284.图灵奖ACM（美国计算机协会，成立于1947年9月15日）在1966年纪念计算机诞生20周年时，决定设立计算机科学界的第一个奖项并命名为图灵奖，以纪念这位计算机科学之父。图灵奖每年评选并颁奖一次，奖金额度为25000美元，由计算机界的一些大企业提供。图灵奖被誉为计算机科学界的诺贝尔奖，专门奖励那些在计算机科学研究中做出创造性贡献、推动了计算机科学与技术发展的杰出科学家，偏重于在计算机科学理论和软件方面做出杰出贡献的科学家。截止2003年图灵奖已经颁发了38届，45位计算机科学家获此殊荣。-291.2.1计算机的诞生与发展知识点了解第一台计算机诞生了解计算机发展的四代变化-30第一台电子计算机的诞生世界上第一台电子计算机ENIAC，是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家莫奇利(JohnW．Mauehly)博士和埃克特(J．PresperEckert)博士领导的研究小组设计制造的，于1946年2月正式通过验收并投入运行。它还不具备现代计算机的主要原理特征——存储程序和程序控制的原理特征。世界上第一台按存储程序功能设计的计算机是由曾担任ENIAC小组顾问的著名美籍匈牙利数学家冯·诺依曼(Von·Neumann)博士领导设计的叫EDVAC(译作“埃德瓦克”)的计算机，从1946年开始设计，于1950年研制成功。与ENIAC相比，它的主要改进有两点：采用了二进制；使用汞延迟线作存储器。指令和程序可存入计算机内部，提高了运行效率。世界上第一台投入运行的存储程序式的电子计算机EDSAC(译作“埃德沙克”)是由英国剑桥大学的维尔克斯(M．V．Wilkes)教授在接受了冯·诺依曼的存储程序计算机思想后于1947年开始领导设计的，并于1949年5月制成并投入运行，比EDVAC早一年多。-31第一台电子计算机的诞生ENIAC它使用了18000个电子管，10000个电容，7000个电阻，功率150千瓦，占地170m2，重量约30吨，运算速度为每秒5000次加减运算。第一台电子数字计算机ENIAC-32电子计算机的发展电子计算机的发展阶段划分通常按照计算机中所采用的电子逻辑器件，分成四个阶段。第一代计算机——电子管计算机(从ENIAC问世至20世纪50年代后期)第二代计算机——晶体管计算机(20世纪50年代中期至60年代中期)第三代计算机——中小规模集成电路计算机(20世纪60年代中期至70年代初期)第四代计算机——大规模超大规模集成电路计算机(20世纪70年代初期至现在)目前，美、日等国家正在投入大量的人力和物力积极研制新一代计算机，如支持逻辑推理和支持知识库的智能计算机、神经网络计算机、生物计算机等-33元器件语言应用第一代电子管机器语言、汇编语言军事与科研第二代晶体管高级语言、操作系统科学计算第三代集成电路多种高级语言、完善操作系统数据处理与过程控制第四代大规模和超大规模集成电路结构化程序设计语言、面向对象的语言、网络编程语言人工智能、网络通信与网页制作-341.2.2计算机的分类与特点知识点了解计算机的分类理解计算机的的特点-35计算机的分类按运算对象可把电子计