計算機文化基礎(chǔ)PPT

1、第一節(jié)：計算機的基本概念第一節(jié)：計算機的基本概念計算機的發(fā)展、特點、分類及用途計算機的發(fā)展、特點、分類及用途 計算機的誕生和發(fā)展歷史計算機的誕生和發(fā)展歷史計算機的分類計算機的分類計算機的主要特點計算機的主要特點計算機的主要用途計算機的主要用途未來計算機的發(fā)展未來計算機的發(fā)展計算機的誕生和歷史發(fā)展計算機的誕生和歷史發(fā)展早期計算機的演變：算盤布萊斯帕斯卡BlaisePascal)1642 年發(fā)明的機械加法器萊布尼茨(GottfriedLeibniz)1694 年發(fā)明了“步進乘法器” 英國劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)教授巴貝吉(CharlesBabbage)根據(jù)德國人繆勒(J.H.Mueller)1786 年提出的

2、“差分引擎”構(gòu)思，設(shè)計出改進型的“差分引擎”原型機18121812年差分機年差分機查爾斯查爾斯. .巴貝奇巴貝奇 1834年設(shè)計的分析機年設(shè)計的分析機 由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲庫；由許多輪子組成的保存數(shù)據(jù)的存儲庫；運算裝置；運算裝置；能對操作順序進行控制，并選擇所需處理的數(shù)據(jù)以能對操作順序進行控制，并選擇所需處理的數(shù)據(jù)以及輸出結(jié)果的裝置。及輸出結(jié)果的裝置。 世界上世界上第一臺電子計算機的誕生第一臺電子計算機的誕生 世界上第一臺數(shù)字式電子計算機是由美國賓夕法尼亞大學(xué)的物理學(xué)家約翰莫克利（John Mauchly）和工程師普雷斯伯?？颂兀↗-Presper Eckert）領(lǐng)導(dǎo)的科研小組于19

3、43年開始研制并于1946年完成，取名為ENIACENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）。 1946年年2月由賓州大學(xué)研制成功月由賓州大學(xué)研制成功的的ENIAC電子計算機時代的到來電子計算機時代的到來 :重達重達30噸噸:占地占地250m2:啟動工耗啟動工耗150000瓦瓦:18000個電子管個電子管:保存保存80個字節(jié)個字節(jié)電子數(shù)字積分計算機電子數(shù)字積分計算機Electronic Numerical Integrator And Calculator世界上第一臺程序存儲式計算機第一臺程序存儲式計算機EDSAC由英國劍橋大學(xué)的

4、莫利斯威爾克于1949年研制成功，它標(biāo)志著計算機時代的真正開始。具備馮.諾伊曼（Von Neumann）架構(gòu)的第一臺程序存儲計算機EDSAC 1949時代年份器件軟件應(yīng)用一 46-58電子管機器語言匯編語言 科學(xué)計算二58-64晶體管高級語言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制 三64-71集成電路操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等社會的各個領(lǐng)域第一代（1946-1959）電子管5千-4萬（次/秒）第二代（1960-1963）晶體管幾十萬-百萬（次/秒）第三代（1964-1970）集成電路百萬-幾百萬（次/秒）第四代（1971-至今）(超）大規(guī)模集成電路幾百萬-幾億（次/秒）第一代（

5、19461959）電子管5千4萬（次/秒）第一代計算機的特點：采用電子管作為基本物理器件。體積大、能耗高、速度慢、容量小，應(yīng)用也僅限于科學(xué)計算和軍事目的。20 世紀(jì)50年代，IBM 704型采用電子管的第一代電子計算機。第二代（19601963）晶體管幾十萬百萬（次/秒）第二代計算機的特點：采用晶體管作為基本物理器件。體積小、能耗低、穩(wěn)定性強，這一時期適用于事務(wù)處理的FORTRAN語言得到廣泛的應(yīng)用，因此，應(yīng)用范圍從單純的科學(xué)計算和軍事目的擴展到事務(wù)處理、工程設(shè)計、數(shù)據(jù)處理等方面。IBM公司于1959年生產(chǎn)的IBM 7090型采用晶體管的第二代電子計算機。它的體積減小了，運算速度卻更快。 第三

6、代（19641970）集成電路百萬幾百萬（次/秒）第三代計算機的特點：采用中小規(guī)模集成電路作為基本物理器件。它具有通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點。1964年4月IBM360系統(tǒng)問世。它成為使用集成電路的第三代電子計算機的著名代表 第四代（1971至今）（超）大規(guī)模集成電路幾百萬幾億（次/秒）第四代計算機的特點：采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路作為基本物理器件。這一時期的計算機計算速度可達幾百萬甚至上億次每秒。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面發(fā)展了并行處理技術(shù)分布式計算機系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)等；軟件方面發(fā)展了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，分布式操作系統(tǒng)、高效可靠的高級語言以及軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化等。英國國家航空管理局的控制中心，空中交通管制用IB

7、M計算機進行控制“銀河銀河-1”-1”億次巨型機在國防億次巨型機在國防科大誕生，使我國成為繼美國科大誕生，使我國成為繼美國和日本之后第和日本之后第3 3個能研制巨型機個能研制巨型機的國家。銀河的國家。銀河-1-1的主頻的主頻20MH20MH，內(nèi)存內(nèi)存32MB32MB，每秒運算，每秒運算1 1億次。億次。 目前，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和實際應(yīng)用，計算機的類型越來越多樣化。 根據(jù)用途及其使用的范圍，計算機可以分為通用機和專用機。 根據(jù)規(guī)模可以分為：巨型機、大/中型計算機、小型計算機、微型計算機、工作站、服務(wù)器 根據(jù)處理對象分為：數(shù)字計算機、模擬計算機、數(shù)字模擬混合計算機計算機的分類計算機的分類1按用

8、途劃分 （1）通用機：適用解決多種一般問題，該類計算機使用領(lǐng)域廣泛、通用性較強，在科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理和過程控制等多種用途中都能適應(yīng)。（2）專用機：用于解決某個特定方面的問題，配有為解決某問題的軟件和硬件，如在生產(chǎn)過程自動化控制、工業(yè)智能儀表等專門應(yīng)用。 2按規(guī)模劃分 （1）巨型計算機：應(yīng)用于國防尖端技術(shù)和現(xiàn)代科學(xué)計算中。巨型機的運算速度可達每秒百萬億次，研制巨型機是衡量一個國家經(jīng)濟實力和科學(xué)水平的重要標(biāo)志。 （2）大/中型計算機：具有較高的運算速度，每秒可以執(zhí)行幾千萬條指令，而且有較大的存儲空間。往往用于科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理或作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器使用。 （3）小型計算機：規(guī)模較小、結(jié)構(gòu)簡單、運行環(huán)境要

9、求較低，一般應(yīng)用于工業(yè)自動控制、測量儀器、醫(yī)療設(shè)備中的數(shù)據(jù)采集等方面。小型機在用作巨型計算機系統(tǒng)的輔助機方面也起了重要作用。 （4）微型計算機：中央處理器（CPU）采用微處理器芯片，體積小巧輕便，廣泛用于商業(yè)、服務(wù)業(yè)、工廠的自動控制、辦公自動化以及大眾化的信息處理。 （5）工作站：工作站是一種以個人計算機和分布式網(wǎng)絡(luò)計算為基礎(chǔ)，主要面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，具備強大的數(shù)據(jù)運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設(shè)計、動畫制作、科學(xué)研究、軟件開發(fā)、金融管理、信息服務(wù)、模擬仿真等專業(yè)領(lǐng)域而設(shè)計開發(fā)的高性能計算機。（6）服務(wù)器：在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為多個用戶提供服務(wù)的共享設(shè)備，一般分為文件服務(wù)器、打印服務(wù)器、計算服務(wù)器

10、和通信服務(wù)器等。 3按處理對象劃分 （1）數(shù)字計算機：計算機處理時輸入和輸出的數(shù)值都是數(shù)字量。 （2）模擬計算機：處理的數(shù)據(jù)對象直接為連續(xù)的電壓、溫度、速度等模擬數(shù)據(jù)。 （3）數(shù)字模擬混合計算機：輸入輸出既可是數(shù)字也可是模擬數(shù)據(jù)。 計算機所以具有很強的生命力，并得以飛速的發(fā)展，是因為計算機本身具有諸多特別之點。主要是快、大、久、精、智、自、廣。具體體現(xiàn)如下幾個方面。 (1)處理速度快 (2)存儲容量大 (3)計算精確度高 (4)具有邏輯判斷能力 (5)較強的自動化工作能力 (6)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 計算機的主要特點計算機的主要特點 1.科學(xué)計算：指計算機應(yīng)用于完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學(xué)問題

11、（數(shù)值計算）。一般要求計算機速度快、精度高，存儲容量相對大。科學(xué)計算是計算機最早的應(yīng)用方面。計算機的主要用途計算機的主要用途2.信息處理：信息處理主要是指非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理，包括對數(shù)據(jù)資料的收集、存儲、加工、分類、排序、檢索和發(fā)布等一系列工作。 3.過程控制：把計算機用于科學(xué)技術(shù)、軍事領(lǐng)域、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域的過程控制。 4計算機輔助系統(tǒng)：有計算機輔助教學(xué)（CAI）、計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、計算機集成制造（CIMS）等系統(tǒng)。 5多媒體技術(shù)：把數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖像和動畫等多種媒體有機組合起來，利用計算機、通信和廣播電視技術(shù)，使它們

12、建立起邏輯聯(lián)系，并能進行加工處理的技術(shù)。 目前多媒體計算機技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷拓寬，除了知識學(xué)習(xí)、電子圖書、商業(yè)及家庭應(yīng)用外，在遠程醫(yī)療、視頻會議中都得到了極大的推廣。 6計算機通信：是計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展將處在不同地域的計算機用通訊線路連接起來，配以相應(yīng)的軟件，達到資源共享的目的。7人工智能：研究解釋和模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律的一門學(xué)科。其主要任務(wù)是建立智能信息處理理論，進而設(shè)計可以展現(xiàn)某些近似于人類智能行為的計算系統(tǒng)。人工智能學(xué)科包括：知識工程、機器學(xué)習(xí)、模式識別、自然語言處理、智能機器人和神經(jīng)計算等多方面的研究 1.計算機發(fā)展趨勢 計算機發(fā)展的現(xiàn)實

13、向我們展示了它總的發(fā)展趨勢是：巨型化，微型化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化. (1)巨型化：發(fā)展高速度，大存儲容量，強功能的超大型計算機。這主要是滿足如軍事，天文，氣象，原子，航天，核反應(yīng)，遺傳工程，生物工程等學(xué)科研究的需要。 計算機未來發(fā)展趨勢計算機未來發(fā)展趨勢(2)微型化：計算機的微型化是當(dāng)今世界計算機技術(shù)發(fā)展最為明顯，最為廣泛的趨勢.它大大地推動了計算機應(yīng)用的普及化和計算機的文化化。 (3)網(wǎng)絡(luò)化：計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物.計算機的網(wǎng)絡(luò)化不僅擴大了計算機系統(tǒng)的規(guī)模實現(xiàn)了計算機資源)的共享，而且提高了計算機系統(tǒng)的協(xié)同工作能力，為電子數(shù)據(jù)交換提供了條件。 (4)智能化：智能化是指計算機具

14、有模仿人類較高層次智能活動的能力。如視覺，聽覺，說話，行為，思維，推理，學(xué)習(xí)等。 (1)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機：新一代計算機系統(tǒng)將具有智能特性，具有邏輯思維、知識表示和推理能力，能模擬人的分析、決策、計劃等智能活動，人機之間具有自然通信能力等. 2.未來型計算機的發(fā)展 在第四代計算機得到迅速發(fā)展的今天，逐漸形成了一些明顯的發(fā)展趨勢，包括如下幾種：(2)生物計算機：生物計算機將具有自調(diào)節(jié)、自修復(fù)和自再生能力，易于模擬人腦的功能。 (3)光子電腦：目的是利用光子代替電子、光互連代替導(dǎo)線互連的全光數(shù)字電腦。加之光子電腦以光部件代替電子部件，以光運算代替電子運算，故可使其運算速度比現(xiàn)代計算機快上千倍。 3.計算機新熱點 目前，在新思想、新技術(shù)、新應(yīng)用的驅(qū)動下，云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，全球 IT 產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷著一場深刻的變革. (1)云計算 云計算(Cloud Computing)是信息技術(shù)的一個新熱點更是一種新的思想方法。它將計算任務(wù)分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算能力、存儲空間和信息服務(wù). (2)移動互聯(lián)網(wǎng) 簡單來說,移動互聯(lián)網(wǎng)就是將移動通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結(jié)合起來成為一體,移動與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的趨勢是歷史的必然，因為越來越多的人希望在移動的過程中能夠高速地接入互聯(lián)網(wǎng).移動互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用特點是小巧輕便,通信便捷