第一章计算机及信息技术概述

1、计算机科学与工程系计算机科学与工程系华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院主讲教师万华主讲教师万华Email 请各班班长和学委留下联系方式请各班班长和学委留下联系方式计算机科学与工程系计算机科学与工程系q于于2 2月月2626号至号至3 3月月7 7号到学校北门信息学院大号到学校北门信息学院大楼楼614614室室( (计算机实验室计算机实验室) )购买教材。要求各购买教材。要求各班以班为单位集体购买，现库存教材不多班以班为单位集体购买，现库存教材不多, , 请尽快来购买请尽快来购买 。q教材含教材含“大学计算机导论大学计算机导论”和和“大学计算机大学计算机导论实验指导与习题导论实验指导与习题

2、”两本，两本，共计共计32元元。q 大学计算机导论（22元）q 实验指导书（10元）计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 教学目的教学目的计算机能力是信息社会生存和竞争的基本计算机能力是信息社会生存和竞争的基本需要。需要。培养使用计算机工具和方法分析解决问题培养使用计算机工具和方法分析解决问题的能力的能力培养创造性思维培养创造性思维计算机科学与工程系计算机科学与工程系q课时安排课时安排理论教学理论教学: 2: 2学时学时/ /周，第周，第1-171-17周周实验教学：实验教学：2 2学时学时/ /周，第周，第4-164-16周周q成绩构成成绩构成平时成绩平时成绩= =考勤考勤+ +实验实验+

3、 +测验测验课程成绩课程成绩= =期末考试期末考试(70%)+(70%)+平时成绩平时成绩(30%)(30%)计算机科学与工程系计算机科学与工程系q大课要求：认真听讲，做适量笔记；课堂上大课要求：认真听讲，做适量笔记；课堂上不允许影响他人学习不允许影响他人学习q上机要求：避免迟到早退，允许相互交流讨上机要求：避免迟到早退，允许相互交流讨论，保持实验室卫生和秩序论，保持实验室卫生和秩序q作业要求：独立完成实验内容，按时提交实作业要求：独立完成实验内容，按时提交实验报告验报告计算机科学与工程系计算机科学与工程系第第1 1章章 计算机及信息技术概述计算机及信息技术概述 第第2 2章章 计算机及信息基

4、础计算机及信息基础 第第3 3章章 计算机硬件体系结构计算机硬件体系结构 第第4 4章章 计算机操作系统计算机操作系统 第第5 5章章 计算机软件及开发技术计算机软件及开发技术 第第6 6章章 数据库技术数据库技术 第第7 7章章 多媒体技术多媒体技术 第第9 9章章 信息安全信息安全 第第1010章章 社会责任意识社会责任意识 计算机科学与工程系计算机科学与工程系1.1 计算机基础知识计算机基础知识 1.2 计算机学科概要计算机学科概要1.3 计算机系统构成计算机系统构成1.4 信息技术基础知识信息技术基础知识计算机科学与工程系计算机科学与工程系1642 Blaise Pascal 1822

5、 1822 差分机差分机18331833 分析机分析机电子计算机时代电子计算机时代计算机科学与工程系计算机科学与工程系16731673年，德国数学家莱布尼茨年，德国数学家莱布尼茨LeibnitzLeibnitz发发明了机械式乘除法器。明了机械式乘除法器。基本原理继承于帕斯卡，也由一系列齿轮基本原理继承于帕斯卡，也由一系列齿轮组成，但多了一个组成，但多了一个“步进轮步进轮”装置，它能装置，它能够连续重复地做加减法，从而实现了乘除够连续重复地做加减法，从而实现了乘除运算。运算。 16421642年，法国物理学家帕斯卡年，法国物理学家帕斯卡PascalPascal发明了第发明了第一台机械式加法机。由

6、齿轮组成，靠发条驱动，一台机械式加法机。由齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。计算机科学与工程系计算机科学与工程系18221822年，英国数学家巴贝奇年，英国数学家巴贝奇BabbageBabbage历经历经1010年努力终于发明了年努力终于发明了“差分机差分机”。它有。它有3 3个齿个齿轮式寄存器，可以保存轮式寄存器，可以保存3 3个个5 5位数字，计算精位数字，计算精度可以达到度可以达到6 6位小数。位小数。 巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机分析机，但最终失败。分析机，但最终失败。19441944年，美

7、国物理学家艾肯指导下，年，美国物理学家艾肯指导下，MARKIMARKI计算机研制成功计算机研制成功计算机科学与工程系计算机科学与工程系是是现代信息论的著名创始人现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在发表的论文中，首年，香侬在发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，次用布尔代数进行开关电路分析，并证明并证明布尔代数布尔代数的逻辑运算可以通的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。过继电器电路来实现。计算机科学与工程系计算机科学与工程系为纪念图灵对计算机的贡献，为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何

8、设定好的任务。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，图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头。写头。程序程序: :规则表规则表计算机科学与工程系计算机科学与工程系五十多年来，现代计算机基本结构仍然是五十多年来，现代计算机基本结构仍然是“冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机”。美籍匈牙利数学家美籍匈牙利数学家冯冯 诺依曼诺依曼 计算机应由运算器、控制器、存储器、计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成；输入设备和输

9、出设备五大部件组成； 应采用二进制简化机器的电路设计；应采用二进制简化机器的电路设计； 采用采用“存储程序存储程序”以便计算机能保存指以便计算机能保存指令和数据以及能够自动依次执行指令。令和数据以及能够自动依次执行指令。 冯冯诺依曼：诺依曼： “如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰图灵图灵”计算机科学与工程系计算机科学与工程系电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。q 第一代计算机第一代计算机 1946194619581958年年 以电

10、子管为主要元件以电子管为主要元件 代表机型：代表机型：ENIACENIAC，EDVACEDVACq 第二代计算机第二代计算机 1958195819641964年年 以晶体管为主要元件以晶体管为主要元件 代表机型：代表机型：IBM7090IBM7090，PDP-1PDP-1计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 第三代计算机第三代计算机 1967196719711971年年 以集成电路为主要元件以集成电路为主要元件 代表机型：代表机型：IBM System/360IBM System/360q 第四代计算机第四代计算机 19711971年至今年至今 以大规模以大规模/ /超大集成电路为主要元件超

11、大集成电路为主要元件 巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机 q 第五代计算机：目标是智能计算机第五代计算机：目标是智能计算机计算机科学与工程系计算机科学与工程系按计算机处理的数据分类按计算机处理的数据分类数字计算机数字计算机模拟计算机模拟计算机数字模拟混合计算机数字模拟混合计算机按计算机用途分类按计算机用途分类通用计算机通用计算机专用计算机专用计算机计算机科学与工程系计算机科学与工程系巨型机巨型机大型机大型机小型机小型机微型机微型机工作站工作站服务器服务器嵌入式计算机嵌入式计算机按计算机规模分类按计算机规模分类计算机科学与工程系计算机科学与工程系IT

12、第一定律第一定律摩尔定律摩尔定律百万条指令百万条指令/秒秒(mips)每每1818个月芯片能力增长一倍个月芯片能力增长一倍晶体管数晶体管数计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。电子设备。运算速度快运算速度快计算精度高计算精度高存储容量大存储容量大具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力按照程序自动运行按照程序自动运行计算机特点计算机特点计算机科学与工程系计算机科学与工程系科学计算科学计算数据处理数据处理过程与实时控制过程

13、与实时控制人工智能人工智能计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造计算机应用领域计算机应用领域远程通信与网络应用远程通信与网络应用多媒体与虚拟现实多媒体与虚拟现实计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机发展趋势计算机发展趋势巨型化巨型化存储容量更大、运算速度更快。存储容量更大、运算速度更快。运算速度可达每秒几百亿次运算的运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机应用：天气预报、地震机理超级计算机应用：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。等大量科学计算的高科技领域。CRAY-银河银河计算机科学与工程系计算机科学与工程系

14、计算机发展趋势计算机发展趋势微型化微型化19811981年年IBM PCIBM PC计算机不再是单计算机不再是单一的计算机器，一的计算机器，而是一种个人的而是一种个人的信息机器。信息机器。计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机发展趋势计算机发展趋势网络化网络化计算机网络：计算机网络：计算机技术通信技术计算机技术通信技术网络的发展动力：网络的发展动力：共享远程资源，共享远程资源，通信和合作。通信和合作。计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机发展趋势计算机发展趋势智能化智能化DeepblueGarry Kasparov19961996年年2 2月月1010日，卡斯帕罗夫日，卡斯帕罗夫战胜战

15、胜“深蓝深蓝”19971997年年5 5月月1212日，卡斯帕罗夫日，卡斯帕罗夫负于负于“更深的蓝更深的蓝”智能计算机将是一种具有类似于人的思维能力，智能计算机将是一种具有类似于人的思维能力，能听会说，能想会做，能代替人的体力劳动以及能听会说，能想会做，能代替人的体力劳动以及脑力劳动的智能机器人。脑力劳动的智能机器人。 计算机科学与工程系计算机科学与工程系未来的计算机未来的计算机光计算机光计算机用光子器件替代电子器件。用光子器件替代电子器件。将电子脉冲转换为极细的激光束，用不同波长的将电子脉冲转换为极细的激光束，用不同波长的光表示不同的数据。光表示不同的数据。通过反射镜和棱镜网络投射到需要数据

16、的位置。通过反射镜和棱镜网络投射到需要数据的位置。计算机科学与工程系计算机科学与工程系未来的计算机未来的计算机生物计算机生物计算机用生物工程技术生产的蛋白质分子作元件制成用生物工程技术生产的蛋白质分子作元件制成集成电路。集成电路。一个蛋白质分子就可作为一个存储体。一个蛋白质分子就可作为一个存储体。具有生物活性。具有生物活性。计算机科学与工程系计算机科学与工程系未来的计算机未来的计算机量子计算机量子计算机利用处于多态的原子进行计算。利用处于多态的原子进行计算。最小的信息单元是一个量子比特，量子比特不只最小的信息单元是一个量子比特，量子比特不只是开、关两种状态，而是以多种状态同时出现，是开、关两种

17、状态，而是以多种状态同时出现，这种性质对于并行处理信息是非常有利的。这种性质对于并行处理信息是非常有利的。计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学技术是研究计算机的设计与制造，以及利用计算机科学技术是研究计算机的设计与制造，以及利用计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制和传输计算机进行信息获取、表示、存储、处理、控制和传输等的理论、原则、方法和技术的学科。包含了计算机科等的理论、原则、方法和技术的学科。包含了计算机科学、计算机工程、软件工程、信息工程等分支领域。学、计算机工程、软件工程、信息工程等分支领域。 离散结构离散结构计算机组织与体系结构计算机组织与体系结构程序设计基础程序设计

18、基础算法与复杂性算法与复杂性操作系统操作系统网络及其计算网络及其计算程序设计语言程序设计语言人机交互人机交互图形学和可视化计算图形学和可视化计算智能系统智能系统信息管理信息管理软件工程软件工程数值计算科学数值计算科学社会与职业问题社会与职业问题计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机系统构成计算机系统构成计算机系统计算机系统硬件硬件软件软件中央处理器中央处理器运算器运算器控制器控制器存储器存储器内存内存外存外存ROMROMRAMRAM输入输出设备输入输出设备系统软件系统软件应用软件应用软件磁盘磁盘光盘光盘软盘软盘硬盘硬盘键盘、鼠标、显示器、键盘、鼠标、显示器、打印机、投影仪、扫打印机、投影仪、扫描仪、摄像头、麦克描仪、摄像头、麦克风、音箱风、音箱计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机系统构成计算机系统构成内存条内存条 CPU 输入输出输入输出设备接口设备接口计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机系统构成计算机系统构成用户程序或文档用户程序或文档其它系统软其它系统软件件操作系统操作系统硬硬 件件应用软件是指应用软件是指用户利用计算机及用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实其提供的系统软件为解决各种实际问题而编写的程序际问题而编写的程序 系统软件主要包括：系统软件主要包括：（1 1）操作系统。）操作系统。（2 2）语言处理程序。）语言处理程序。