高校計(jì)算機(jī)教學(xué)第一章計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)概述配套課件

高校計(jì)算機(jī)教學(xué)第一章計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)概述配套課件1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)20世紀(jì)以來人類最重大的科技發(fā)明當(dāng)數(shù)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)改變了人們傳統(tǒng)的工作和生活方式。

這是一幅很著名的人類進(jìn)化幽默圖1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史上的重要人物和思想人類從遠(yuǎn)古時(shí)代就產(chǎn)生了計(jì)算的需要。美國(guó)著名科普大師阿西莫夫說過，人類最早的“計(jì)算機(jī)”是手指，英語(yǔ)單詞“Digit”既表示“手指”又表示“整數(shù)數(shù)字”。中國(guó)數(shù)學(xué)史專家考證，大約在新石器時(shí)代早期，先民使用的“計(jì)算機(jī)”是結(jié)繩，即用繩子打結(jié)的多少來表示數(shù)的概念。1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)人類最早有實(shí)物作證的計(jì)算工具誕生在中國(guó)，古語(yǔ)曰：“運(yùn)籌策于帷幄之中，決勝于千里之外。”籌策又叫算籌，用竹、木或獸骨制成，祖沖之借助算籌成功地將圓周率π值計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后的第7位。公元前5世紀(jì)，中國(guó)人發(fā)明了算盤，廣泛應(yīng)用于商業(yè)貿(mào)易中，算盤被認(rèn)為是最早的計(jì)算機(jī)，并一直使用至今。1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

鐘表業(yè)，特別是齒輪傳動(dòng)裝置技術(shù)的發(fā)展，誕生了最早的機(jī)械式計(jì)算機(jī)。下面介紹幾位在電子計(jì)算機(jī)誕生前后對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)展有過突出貢獻(xiàn)的幾位早期歷史人物。

帕斯卡萊布尼茨巴貝奇愛達(dá)

法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡(1623-1662)：在1642年發(fā)明了第一臺(tái)機(jī)械式加法機(jī)。該機(jī)由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動(dòng)，用專用的鐵筆來?yè)軇?dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。

當(dāng)時(shí)，19歲的帕斯卡為了幫助父親計(jì)算稅款，開始研究機(jī)械計(jì)算裝置，最后制成了手搖驅(qū)動(dòng)的齒輪進(jìn)位式計(jì)算器，可完成六位數(shù)字的加減法。1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨：在1673年發(fā)明了機(jī)械式乘除法器。基本原理繼承于帕斯卡的加法機(jī)，也是由一系列齒輪組成，但它能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法，從而實(shí)現(xiàn)了乘除運(yùn)算。據(jù)記載，萊布尼茲曾把自己的乘法機(jī)復(fù)制品送給康熙皇帝。

1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇：1822年，在歷經(jīng)10年努力終于發(fā)明了“差分機(jī)”。它有3個(gè)齒輪式寄存器，可以保存3個(gè)5位數(shù)字，計(jì)算精度可以達(dá)到6位小數(shù)。巴貝奇試圖發(fā)明功能更好的通用計(jì)算機(jī)——分析機(jī)，但最終失敗。

英國(guó)女?dāng)?shù)學(xué)家愛達(dá)(1815-1852)：巴貝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片設(shè)計(jì)了世界上“第一件計(jì)算機(jī)程序”。她還建議分析機(jī)用二進(jìn)制存儲(chǔ)。預(yù)言分析機(jī)能唱歌、繪畫。英國(guó)詩(shī)人拜倫的女兒圖靈機(jī)：這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來是紙上談兵的簡(jiǎn)單機(jī)器，隱含了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中“存儲(chǔ)程序”的基本思想。半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)學(xué)家們提出的各種各樣的計(jì)算模型都被證明是和圖靈機(jī)等價(jià)的。英國(guó)科學(xué)家阿蘭圖靈(理論計(jì)算機(jī)的奠基人1912-1954)控制器（含運(yùn)算功能）可在紙帶上左右移動(dòng)的讀寫頭，用于讀寫數(shù)據(jù)(輸入輸出設(shè)備)可無限延伸的紙帶。用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)（存儲(chǔ)器）1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)姚期智：2000年首位獲獎(jiǎng)圖靈獎(jiǎng)的華裔學(xué)者七十多年來，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然是“馮·諾依曼計(jì)算機(jī)”。美籍匈牙利數(shù)學(xué)家

馮諾依曼(計(jì)算機(jī)鼻祖)

計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、

輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成；應(yīng)采用二進(jìn)制簡(jiǎn)化機(jī)器的電路設(shè)計(jì)；采用“存儲(chǔ)程序”技術(shù),以便計(jì)算機(jī)能保存和自動(dòng)依次執(zhí)行指令。馮·諾依曼：“如果不考慮巴貝奇、愛達(dá)和其他人早先提出的有關(guān)思想，計(jì)算機(jī)基本概念只能屬于阿蘭·圖靈”1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1946年由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研制出世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，取名ENIAC。由此誕生了“第一個(gè)電子的大腦”ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)重30噸，占地167m2，耗電150千瓦主要元件為電子管、繼電器，可保存80個(gè)字節(jié)，每秒鐘做5000次加減法或400次乘法運(yùn)算。致命缺陷：沒有存儲(chǔ)程序。1.1.2電子計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程具有劃時(shí)代意義

第一代計(jì)算機(jī)

1946－1958年以電子管為主要元件代表機(jī)型：ENIAC

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

第二代計(jì)算機(jī)

1958－1964年以晶體管為主要元件采用晶體管的第二代電子計(jì)算機(jī)IBM7090型

第四代計(jì)算機(jī)

1971年至今以大規(guī)模/超大集成電路為主要元件巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)以及便攜機(jī)

未來的第五代計(jì)算機(jī)是智能計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

第三代計(jì)算機(jī)

1964－1971年以集成電路為主要元件采用集成電路的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)IBM360型電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代。巨型機(jī)大型機(jī)小型機(jī)微型機(jī)工作站服務(wù)器嵌入式計(jì)算機(jī)按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1.3計(jì)算機(jī)類型1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)是一種能按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。運(yùn)算速度快計(jì)算精度高存儲(chǔ)容量大具有邏輯判斷能力按照程序自動(dòng)運(yùn)行計(jì)算機(jī)特點(diǎn)1.1.4計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)處理過程與實(shí)時(shí)控制人工智能計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)程通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)微機(jī)的發(fā)展(1975-1995)1975年第一臺(tái)個(gè)人電腦問世。1981年第一臺(tái)IBM-PC問世。1985年386；1989年486；1993年奔騰出現(xiàn)。CPU進(jìn)入32位時(shí)代。1989年多媒體聲卡問世。1995年個(gè)人電腦出現(xiàn)CD-ROM光驅(qū)。1995年Win95問世，操作系統(tǒng)進(jìn)入Windows時(shí)代。多媒體和圖形界面的出現(xiàn)使電腦真正進(jìn)入家庭。1995年以來，Intel的CPU頻率（2000年P(guān)4，2GHz；2004年P(guān)4，）。2001年WindowsXP，集成大量應(yīng)用程序，例如IE、MediaPlayer、圖像瀏覽等。2005年4月，CPU進(jìn)入雙核和多核時(shí)代。2006年，WindowsVista(32/64位)操作系統(tǒng)發(fā)布。2009年，Windows7(32/64位)操作系統(tǒng)發(fā)布。微機(jī)的發(fā)展(1995-)①巨型化

存儲(chǔ)容量大、運(yùn)算速度達(dá)每秒百萬億、千萬億次的巨型機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力的指標(biāo)之一。1.1.5未來的計(jì)算機(jī)1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)算機(jī)正向巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。

2009年，我國(guó)成功研制出每秒1206萬億次的“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬億次計(jì)算機(jī)的國(guó)家。1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)2010年，安裝在國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心的“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以峰值速度4700萬億次、持續(xù)速度2566萬億次每秒浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)異性能位居世界第一。排名第三的是國(guó)產(chǎn)“曙光星云”超級(jí)計(jì)算機(jī)。目前，國(guó)防科大已經(jīng)啟動(dòng)了萬萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究，有望在5年內(nèi)問世。如果做個(gè)換算對(duì)比，“天河一號(hào)”運(yùn)算1小時(shí)，就相當(dāng)于全國(guó)13億人同時(shí)計(jì)算340年以上的時(shí)間。天河一號(hào)(中國(guó))每秒2570萬億次！“天河一號(hào)”成為2010年全球最快計(jì)算機(jī)。1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)③網(wǎng)絡(luò)化

通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可共享遠(yuǎn)程資源，實(shí)現(xiàn)通信和合作。④智能化

智能計(jì)算機(jī)將是一種具有類似于人的思維能力，能聽會(huì)說，能想會(huì)做，能代替人的體力勞動(dòng)以及腦力勞動(dòng)的智能機(jī)器人。②微型化

計(jì)算機(jī)不再是單一的計(jì)算機(jī)器，而是個(gè)人的信息機(jī)器。人機(jī)復(fù)合會(huì)有什么效果？如果人工智能成功了這世界將會(huì)變成什么樣？？如果人工這世界將會(huì)變智能成功了成什么樣？？你的柔情我如何能懂？1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)DeepblueGarryKasparov

1996年2月10日，卡斯帕羅夫戰(zhàn)勝“深藍(lán)”1997年5月12日，卡斯帕羅夫負(fù)于“更深的藍(lán)”電腦能否戰(zhàn)勝人腦？計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件中央處理器運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器內(nèi)存外存輸入/輸出設(shè)備1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成1.2.1計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)1.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成馮?諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成?？刂菩盘?hào)流數(shù)據(jù)流應(yīng)用軟件其它系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)硬件

應(yīng)用軟件是指用戶為解決各種實(shí)際問題而編寫的程序。應(yīng)用軟件可分為兩類：一類是針對(duì)某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的具體問題開發(fā)的程序；第二類是一些大型專業(yè)軟件公司開發(fā)的通用型應(yīng)用軟件。

系統(tǒng)軟件位于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最靠近硬件的一層，其他軟件一般都通過系統(tǒng)軟件發(fā)揮作用，系統(tǒng)軟件主要包括：

(1)操作系統(tǒng)。

(2)語(yǔ)言處理程序。

(3)監(jiān)控管理程序、調(diào)試程序、故障檢查和診斷程序等。1.2.2計(jì)算機(jī)