計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教案：計(jì)算機(jī)概述

課題：計(jì)算機(jī)概述教學(xué)目標(biāo)：1、了解計(jì)算機(jī)的概念特點(diǎn)、發(fā)展史、應(yīng)用2、熟悉計(jì)算機(jī)的分類3、掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成教學(xué)重點(diǎn)：馮?諾依曼思想教學(xué)難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成一、計(jì)算機(jī)的概念和特點(diǎn)1、計(jì)算機(jī)概念：計(jì)算機(jī)(Computer)是一種電子器件構(gòu)成的、具有計(jì)算能力和邏輯判斷能力、具有自動(dòng)控制和記憶功能的信息處理設(shè)備。2、計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：(1)運(yùn)算速度快計(jì)算機(jī)能以極快的速度進(jìn)行運(yùn)算和邏輯判斷，現(xiàn)在高性能計(jì)算機(jī)每秒能進(jìn)行10億加減運(yùn)算。由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快，使得許多過去無法處理的問題都能得以及時(shí)解決。例如天氣預(yù)報(bào)問題，要迅速分析大量的氣象數(shù)據(jù)資料，才能作出及時(shí)的預(yù)報(bào)。若手工計(jì)算需十天半月才能發(fā)出，事過境遷，消息陳舊，失去了預(yù)報(bào)的意義?，F(xiàn)在用計(jì)算機(jī)只需十幾分鐘就可完成一個(gè)地區(qū)內(nèi)數(shù)天的天氣預(yù)報(bào)。(2)計(jì)算精度高計(jì)算機(jī)具有以往計(jì)算工具無法比擬的計(jì)算精度，一般可達(dá)十幾位，甚至幾十位、幾百位有效數(shù)字的精度。這樣的計(jì)算精度能滿足一般實(shí)際問題的需要。1949年瑞特威斯納(Reitwiesner)用ENIAC機(jī)把圓周率兀算到小數(shù)點(diǎn)后27703位，打破了著名教學(xué)家商克斯(W.Shanks)花了15年時(shí)間于1873年創(chuàng)下的小數(shù)點(diǎn)后707位的記錄。這樣的計(jì)算精度是任何其他工具所不可能達(dá)到的。(3)記憶能力強(qiáng)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)具有存儲(chǔ)和“記憶”大量信息的能力，能存儲(chǔ)輸入的程序和數(shù)據(jù)，保留計(jì)算結(jié)果。現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量極大，一臺(tái)計(jì)算機(jī)能輕而易舉地將一個(gè)中等規(guī)模的圖書館的全部圖書資料信息存儲(chǔ)起來，而且不會(huì)“忘卻”。人用大腦存儲(chǔ)信息，隨著腦細(xì)胞的老化，記憶能力會(huì)逐漸衰退，記憶的東西會(huì)逐漸遺忘，相比之下計(jì)算機(jī)的記憶能力是超強(qiáng)的。(4)具有自動(dòng)運(yùn)行能力和一定的邏輯判斷能力計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)連續(xù)執(zhí)行事先編制的程序。能根據(jù)不同信息的具體情況作出判斷，自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)正確的處理。人是有思維能力的，思維能力本質(zhì)上是一種邏輯判斷能力，也可以說是因果關(guān)系分析能力。計(jì)算機(jī)借助于邏輯運(yùn)算，可以進(jìn)行邏輯判斷，并根據(jù)判斷的結(jié)果自動(dòng)地確定下一步該做什么，從而使計(jì)算機(jī)能解決各種不同的問題，具有很強(qiáng)的通用性。1976年，美國數(shù)學(xué)家阿皮爾(K.Apple)和海肯(W.Haken)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了上百億次的邏輯判斷，通過證明了1900多個(gè)定理，解決了100多年來未能解決的著名難題——四色問題(四色問題是指：對無論多么復(fù)雜的地圖分區(qū)域作色時(shí)，為使相鄰區(qū)域顏色不同，最多只需4種顏色就夠了)。計(jì)算機(jī)是個(gè)自動(dòng)化電子裝置，在工作過程中不需人工干預(yù)，能自動(dòng)執(zhí)行存放在存儲(chǔ)器中的程序。程序是人經(jīng)過仔細(xì)規(guī)劃事先設(shè)計(jì)好的，程序一旦設(shè)計(jì)好并輸入計(jì)算機(jī)后，向計(jì)算機(jī)發(fā)出命令，隨后計(jì)算機(jī)便成為人的替身，不知疲倦地工作起來。利用計(jì)算機(jī)這個(gè)特點(diǎn)，我們可以讓計(jì)算機(jī)去完成那些枯燥乏味、令人厭煩的重復(fù)性勞動(dòng)，也可讓計(jì)算機(jī)控制機(jī)器深入到人類軀體難以勝任的、有毒的、有害的場所作業(yè)。二、計(jì)算機(jī)的分類計(jì)算機(jī)的分類很多，一般可以從下面幾個(gè)方面來劃分：1.從計(jì)算機(jī)規(guī)模來分：有巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)(PersonalComputer)。2.從信息表現(xiàn)形式和被處理的信息來分：有數(shù)字計(jì)算機(jī)(數(shù)字量、離散的)、模擬計(jì)算機(jī)(模擬量、連續(xù)的)、數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)。3.按照用途分來：分為通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)。4.按采用操作系統(tǒng)來分：分為單用戶機(jī)系統(tǒng)、多用戶機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。5.從字長來分：4位、8位、16位、32位、64位計(jì)算機(jī)。三、計(jì)算機(jī)的發(fā)展史1、第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)于1946年在美國賓夕法尼亞大學(xué)研制成功，取名為ENIAC,是英文ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator的縮寫。ENIAC：采用電子管為基本元件、真正能自動(dòng)運(yùn)行。長30.48米，寬1米，占地面枳170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，約相當(dāng)于10件普通房間的大小，重達(dá)30噸，耗電量150千瓦，造價(jià)48萬美元。它使用18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻，10000個(gè)電容，1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開關(guān)，每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬倍。2、計(jì)算機(jī)發(fā)展簡史根據(jù)采用的主要電子元件的變化，我們把計(jì)算機(jī)的發(fā)展分為這樣幾個(gè)階段：(1)第一代：電子管計(jì)算機(jī)(946-1957)主要電子元件是電子管，所以又把它叫做電子管計(jì)算機(jī)。這一代計(jì)算機(jī)體積龐大，耗電量大，運(yùn)算速度低，而且價(jià)格昂貴，所以當(dāng)時(shí)僅用于軍事研究及科學(xué)運(yùn)算。(2)第二代：晶體管計(jì)算機(jī)(1958?1964)主要的電子元件是晶體管，用晶體管代替電子管作電子元件，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度提高了體積變小了，同時(shí)成本也降低了，并且耗電量大為降低，可靠性則大大提高。為了方便使用，這個(gè)階段創(chuàng)造了程序設(shè)計(jì)語言。(3)第三代：中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1965?1970)隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，成功地制造了集成電路，計(jì)算機(jī)也采用了中、小規(guī)模集成用路作為計(jì)算機(jī)的主要元件，速度快，體積小了。并且有了高級程序設(shè)計(jì)語言，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。(4)第四代：大規(guī)模超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1971?至今)1971年起，大規(guī)模集成電路制作成功，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入第四代一大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代。3、計(jì)算機(jī)的發(fā)展方向新一代計(jì)算機(jī)(NewGenerationComputer)或未來型計(jì)算機(jī)(FutureGenerationComputerSystem)應(yīng)該是一種智能計(jì)算機(jī)。它將具有知識表示和推理能力，可以模擬或部分代替人的智能活動(dòng)。今后，計(jì)算機(jī)的總趨勢是運(yùn)算速度越來越快，體積越來越小，重量越來越輕，能耗越來越少，生產(chǎn)成本越來越低，適用領(lǐng)域越來越大，性能越來越強(qiáng)，使用越來越方便，并且朝著微型化、巨型化、智能化、多媒體化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。四、微型計(jì)算機(jī)1、微型計(jì)算機(jī)的概念將計(jì)算機(jī)的核心器件中央處理器(運(yùn)算器和控制器)集成在一塊半導(dǎo)體芯片上的計(jì)算機(jī),稱為微型計(jì)算機(jī)，筒稱微機(jī)。2,程序存儲(chǔ)、程序控制美籍匈牙利科學(xué)家馮?諾依曼，對計(jì)算機(jī)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，他提出了“程序存儲(chǔ)、程序控制”的設(shè)計(jì)思想，同時(shí)指出計(jì)算機(jī)的構(gòu)成包括如下幾個(gè)方面：(1)由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大基本部件組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并規(guī)定了五大部件的基本功能。(2)計(jì)算機(jī)內(nèi)部應(yīng)采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令。(3)程序存儲(chǔ)、程序控制(將程序事先存入主存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)在工作時(shí)能在不需要操作人員干預(yù)的情況下，自動(dòng)逐條取出指令并加以執(zhí)行)。五、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1、科學(xué)計(jì)算在科學(xué)計(jì)算技術(shù)工作中，科學(xué)計(jì)算問題是大量而復(fù)雜的。例如，在進(jìn)行氣象預(yù)報(bào)時(shí)，需要了解多個(gè)氣象方程式來預(yù)測氣象的變化，計(jì)算的準(zhǔn)確性要求較高，這就需要計(jì)算機(jī)來進(jìn)行計(jì)算；又如，導(dǎo)彈的發(fā)射，它的飛行軌跡需要大量的計(jì)算才能精確定位，只有采用計(jì)算機(jī)才能解決這個(gè)問題。2、數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是目前計(jì)算機(jī)應(yīng)用是最廣泛的領(lǐng)域之一，例如：高考招生工作中考生錄取工作和統(tǒng)計(jì)工作，鐵路、飛機(jī)客票預(yù)訂系統(tǒng)，企業(yè)內(nèi)部成本核算管理、人事管理、工資管理、財(cái)務(wù)管理、合同管理以及銀行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理等等，都屬于數(shù)據(jù)處理范圍。3、過程檢測和控制計(jì)算機(jī)既具有高速計(jì)算能力，又有可靠的邏輯判斷能力。計(jì)算機(jī)地工業(yè)控制方面的應(yīng)用可以節(jié)省勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省原料，降低生產(chǎn)成本。4、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助教學(xué)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是指利用計(jì)算機(jī)來幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)，以提高設(shè)計(jì)工作的自動(dòng)化程度，節(jié)省人力和物力。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是指利用幫助學(xué)習(xí)的自學(xué)系統(tǒng)，它充分利用了計(jì)算機(jī)的圖形功能，使教學(xué)內(nèi)容形象生動(dòng)，如，在用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)作物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，某些物體的快速變化過程使可以在計(jì)算機(jī)分解成一步一步的慢動(dòng)作，使得原本真實(shí)環(huán)境中難以觀察清楚的現(xiàn)象可以在計(jì)算機(jī)屏幕上看得一清二楚，極大地提高了教學(xué)效果。5、人工智能人工智能是讓計(jì)算機(jī)模仿人的一部分功能，從最早的只能模仿人動(dòng)作的機(jī)械手，到現(xiàn)在能聽、會(huì)說、能“思考”的智能機(jī)器人，機(jī)器人可以代替人到惡劣危險(xiǎn)的環(huán)境中去工作，它們不畏嚴(yán)寒，不懼高溫，幫助人類完成自身難以完成的工作。6、計(jì)算機(jī)通信計(jì)算機(jī)通信是近幾年迅速發(fā)展起來的一個(gè)重要的計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，我們可以通過電話線，再借助于調(diào)制解調(diào)器，把電腦聯(lián)入因特網(wǎng)瀏覽各種各樣的信息，包括國內(nèi)外新聞；也可以將信的內(nèi)容輸入計(jì)算機(jī)，填上收信人的地址和姓名，就可以發(fā)一封電子郵件，因特網(wǎng)還可以幫你解答問題，讓你下載軟件。7、多媒體應(yīng)用多媒體技術(shù)開始于20世紀(jì)80年代，把聲音、圖像、文字處理能力融為一體，使計(jì)算機(jī)具有計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、游戲機(jī)、傳真機(jī)、電話機(jī)和VCD機(jī)的綜合功能，達(dá)到了一機(jī)多能。

六、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)六、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)「運(yùn)算器

控常麒

Y存儲(chǔ)黠

輸入設(shè)備."計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?軟件系綜＜同時(shí)設(shè)備‘"計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?軟件系綜、應(yīng)用?1、一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。2、計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中山電子、機(jī)械和光電元件組成的各種計(jì)算機(jī)部件和設(shè)備的總稱，是計(jì)算機(jī)完成各項(xiàng)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五部分組成。3、CPU：控制器+運(yùn)算器，是計(jì)算機(jī)的核心。4、內(nèi)存儲(chǔ)器（Memory）,是計(jì)算機(jī)用來存放程序和數(shù)據(jù)的記憶部件，分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM（RandomAccessMemory）和只讀存儲(chǔ)器ROM（Read-OnlyMemory）兩種。RAM中的信息：可隨機(jī)地讀出或?qū)懭?，一旦關(guān)機(jī)（斷電）后，信息不再保存。ROM中的信息：只有在特定條件下才能寫入，通常只能讀出而不能寫入，斷電后，ROM中的原有內(nèi)容保持不變。ROM一般用來存放自檢程序、配置信息等。（1）位（bit）：表示一位二進(jìn)制信息，可存放一個(gè)?；?。位是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的最小單位。（2）字節(jié)（Byte）：是計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)器的一個(gè)存儲(chǔ)單元，由8個(gè)二進(jìn)制位組成。字節(jié)（B）是存儲(chǔ)容量的基本單位，常用的單位有：KB lKB=2l0Byte=1024ByteMB 1MB=2IOKB=1024KBGB 1GB=21OMB=1024MBTB 1TB=2IOGB=1024GB5、輸入設(shè)備：把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序通過輸入接口輸入到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。常用輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆、寫字板、數(shù)字化儀、條形碼閱讀器、數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、?！獢?shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器等。從讀取數(shù)據(jù)的角度看，當(dāng)從磁盤、光盤、電子盤或磁帶讀取文件時(shí)，它們是輸入設(shè)備，6、輸出設(shè)備：輸出計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果。常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、X/Y記錄儀、數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器等。從保存數(shù)據(jù)的角度看，當(dāng)向磁盤、光盤、電子盤或磁帶保存文件時(shí)，它們是輸出設(shè)備。7、計(jì)算機(jī)軟件是在計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備