计算机基础知识第一章

1、计算机文化基础山大威海分校计算机文化基础课程要求n1掌握计算机基础知识，了解计算机系统的基本组成掌握计算机基础知识，了解计算机系统的基本组成及工作原理。及工作原理。n2具备使用微机操作系统的基本能力，掌握具备使用微机操作系统的基本能力，掌握Windows的使用方法。的使用方法。n3了解字处理软件了解字处理软件Word的功能和基本知识，并掌握的功能和基本知识，并掌握Word的使用方法，熟悉一种汉字输入法。的使用方法，熟悉一种汉字输入法。n4了解电子表格软件了解电子表格软件Excel的基本功能，掌握基本操的基本功能，掌握基本操作。作。n5了解演示文稿软件了解演示文稿软件PowerPoint的基本功

2、能，掌握的基本功能，掌握基本操作。基本操作。n6了解计算机网络的基本知识，熟练使用了解计算机网络的基本知识，熟练使用Internet，会浏览和收发电子邮件。会浏览和收发电子邮件。n7了解网页制做的基本知识，掌握利用了解网页制做的基本知识，掌握利用FrontPage制做网页的基本操作。制做网页的基本操作。第一章 信息技术 与计算机文化 1.1 计算机技术概述计算机技术概述 山大威海分校计算机文化基础1.1 计算机技术概述 n1.1.1 计算机的起源与发展计算机的起源与发展n1.1.2 计算机的特点及分类计算机的特点及分类n1.1.3 计算机的应用计算机的应用n1.1.4 计算机的发展趋势计算机的

3、发展趋势山大威海分校计算机文化基础计算机的概念计算机（计算机（Computer）是一种能够接）是一种能够接收和存储信息，并按照存储在其内部收和存储信息，并按照存储在其内部的程序的程序（这些程序是人们意志的体现）（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息对输入的信息进行加工、处理，得到人们所期望的进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自结果，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。动化的电子设备。山大威海分校计算机文化基础1.1.1 计算机的起源与发展n1. 计算机的起源计算机的起源计算工具计算工具 对数计算尺对数计算尺 机械计算机机械计算机通用数字通用数字计算机计算机

4、ENIAC 山大威海分校计算机文化基础n1. 1. 早期的计算方法或工具：早期的计算方法或工具：n原始社会人类用结绳、垒石、枝条原始社会人类用结绳、垒石、枝条 、手指、手指计数。计数。中国古代数码中国古代数码山大威海分校计算机文化基础我国春秋的筹算法、唐末的算盘我国春秋的筹算法、唐末的算盘山大威海分校计算机文化基础n1717世纪欧洲世纪欧洲人发明了计算尺（完成乘人发明了计算尺（完成乘除运算和对数计算等）除运算和对数计算等） 。山大威海分校计算机文化基础n1642年，年仅年，年仅19岁的法国数学家岁的法国数学家帕斯卡帕斯卡成功地成功地制造了第一台钟表齿轮式机械计算机，能做制造了第一台钟表齿轮式机

5、械计算机，能做8位位十进制加减法运算十进制加减法运算山大威海分校计算机文化基础n德国数学家德国数学家莱布尼兹莱布尼兹于于1678年发明了可做年发明了可做乘除运算的计算机。乘除运算的计算机。 山大威海分校计算机文化基础n1822年，年，英国人英国人巴贝巴贝奇奇研制的研制的差差分机分机提高乘提高乘法速度和法速度和改进了改进了“对数表对数表”的精确度的精确度。山大威海分校计算机文化基础n1832年年英国数学英国数学家巴贝奇（被称为家巴贝奇（被称为“计算机之父计算机之父”）提出了通用数字计提出了通用数字计算机的基本设计思算机的基本设计思想。想。 n巴贝奇巴贝奇（Charles Babbage，1792

6、1871）n计算机诞生的理论基础计算机诞生的理论基础(1)：山大威海分校计算机文化基础n1854年，英国数学年，英国数学家家布尔布尔（George Boole，18241898）提出了用符提出了用符号来表达语言和思维号来表达语言和思维逻辑的思想逻辑的思想n计算机诞生的理论基础计算机诞生的理论基础(2)：山大威海分校计算机文化基础n19371937年英国数学家年英国数学家，逻辑学家，被称为计逻辑学家，被称为计算机科学之父、人工算机科学之父、人工智能之父的智能之父的图灵提出图灵提出了了“图灵机图灵机”模型，模型，证明了计算机是可以证明了计算机是可以制造的。为纪念图灵制造的。为纪念图灵的贡献设立了计

7、算机的贡献设立了计算机领域的诺贝尔奖领域的诺贝尔奖“图图灵奖灵奖”n计算机诞生的理论基础计算机诞生的理论基础(3)：山大威海分校计算机文化基础n阿达阿达奥古斯塔奥古斯塔（18151852），），是英国大名鼎鼎的诗是英国大名鼎鼎的诗人拜伦的独生女。人拜伦的独生女。n 阿达承担了为分析机编制一批阿达承担了为分析机编制一批函数计算程序的重担，开天辟地第函数计算程序的重担，开天辟地第一回为计算机编出了程序，其中包一回为计算机编出了程序，其中包括计算三角函数的程序、级数相乘括计算三角函数的程序、级数相乘程序、伯努利函数程序等等。阿达程序、伯努利函数程序等等。阿达编制的这些程序，即使到了今天，编制的这些程

8、序，即使到了今天，电脑软件界的后辈仍然不敢轻易改电脑软件界的后辈仍然不敢轻易改动一条指令。人们公认她是世界上动一条指令。人们公认她是世界上第一位软件工程师。第一位软件工程师。 据说美国国防部用了据说美国国防部用了10年花了年花了250亿美元，把它所需要软件的全部亿美元，把它所需要软件的全部功能混合在一种计算机语言中，希功能混合在一种计算机语言中，希望它能成为军方数千种电脑语言的望它能成为军方数千种电脑语言的标准。标准。1981年，这种语言被正式命年，这种语言被正式命名为名为ADA语言，使阿达的英名流传语言，使阿达的英名流传至今。至今。山大威海分校计算机文化基础n1941年，德国科学家年，德国科

9、学家朱斯朱斯成功制造成功制造了了Z-3型计算机是世界第一台通用程型计算机是世界第一台通用程序控制图灵计算机，它全部采用继电序控制图灵计算机，它全部采用继电器，已具备了浮点记数、二进制运算、器，已具备了浮点记数、二进制运算、数字存储地址的指令形式等现代计算数字存储地址的指令形式等现代计算机的特征。机的特征。山大威海分校计算机文化基础山大威海分校计算机文化基础n埃尼克埃尼克ENIACENIAC：第一台真正意义上的：第一台真正意义上的数字电子计算机数字电子计算机(5.1.10)(5.1.10)，是，是Electronic Electronic Numerical Integrator And Num

10、erical Integrator And CalculatorCalculator的缩写。它于的缩写。它于19461946年年2 2月月在美国的宾夕法尼亚大学正式投入研在美国的宾夕法尼亚大学正式投入研制成功并运行。制成功并运行。 山大威海分校计算机文化基础山大威海分校计算机文化基础1.1.1 计算机的起源与发展 ENIAC重重30吨，使用了吨，使用了17468个个真空真空电子管电子管，耗电，耗电174千瓦，占地约千瓦，占地约140平方米，用平方米，用十进制十进制计算，只能通计算，只能通过扳动过扳动30个庞大面板上的个庞大面板上的6000个个开关开关向计算机输入信息。每秒运算向计算机输入信息。

11、每秒运算5000次次。 山大威海分校计算机文化基础n它的电子管平均每隔它的电子管平均每隔15分钟就要分钟就要烧坏一只。然而，烧坏一只。然而，ENIAC的计算速度的计算速度却是手工计算的却是手工计算的20万倍、继电器计算万倍、继电器计算机的机的1000倍。美国军方也从中尝到了倍。美国军方也从中尝到了甜头，因为它计算炮弹弹道只需要甜头，因为它计算炮弹弹道只需要3秒钟，而在此之前，则需要秒钟，而在此之前，则需要200人手人手工计算两个月。工计算两个月。山大威海分校计算机文化基础n除了常规的弹道计算外，它后来除了常规的弹道计算外，它后来还涉及诸多的科研领域，曾在第一颗还涉及诸多的科研领域，曾在第一颗原

12、子弹的研制过程中发挥了重要作用。原子弹的研制过程中发挥了重要作用。nENIAC的诞生奠定了电子计算机的诞生奠定了电子计算机的发展基础，开辟了信息时代的新纪的发展基础，开辟了信息时代的新纪元，它是人类第三次产业革命开始的元，它是人类第三次产业革命开始的标志。标志。山大威海分校计算机文化基础nENIAC机证明电子真空技术可以大大地提机证明电子真空技术可以大大地提高计算技术，不过，高计算技术，不过，ENIAC机本身存在很机本身存在很大缺点。大缺点。nENIAC没有存储器只有没有存储器只有20个暂存器，它个暂存器，它的程序是外插型的，指令存储在计算机的的程序是外插型的，指令存储在计算机的其他电路中。这

13、样，解题之前，必需先想其他电路中。这样，解题之前，必需先想好所需的全部指令，通过手动开关把相应好所需的全部指令，通过手动开关把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间，而计算本身只需几分钟。计至几天时间，而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工设定存在着很大的算的高速与程序的手工设定存在着很大的矛盾。矛盾。山大威海分校计算机文化基础山大威海分校计算机文化基础冯冯诺依曼（诺依曼（Von Neumann）n约翰约翰冯冯诺依曼诺依曼 （ John Von Neuman，19031957），美藉），美藉匈牙利数学家。匈牙利数学家。 1944年，冯年，冯

14、诺伊曼诺伊曼参加原子弹的研制工参加原子弹的研制工作，该工作涉及到极作，该工作涉及到极为困难的计算。为困难的计算。山大威海分校计算机文化基础n1944年夏，冯年夏，冯诺依曼由诺依曼由ENIAC机研制组的戈机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加尔德斯廷中尉介绍参加ENIAC机研制小组。机研制小组。n1945年，他们在共同讨论的基础上，发表了一年，他们在共同讨论的基础上，发表了一个全新的个全新的“存储程序通用电子计算机方案存储程序通用电子计算机方案“的报的报告，具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的告，具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代新思想。这份报告是计算机

15、发展史上一个划时代的文献，的文献，n提出了提出了冯冯. .诺依曼概念模型，由运算器、控制器、诺依曼概念模型，由运算器、控制器、存储器、输入存储器、输入/ /输出五部分组成输出五部分组成（5.2.45.2.4）n向世界宣告：电子计算机的时代开始了。向世界宣告：电子计算机的时代开始了。山大威海分校计算机文化基础第一台电子计算机第一台电子计算机?n世界上第一台电子计算机是世界上第一台电子计算机是由美国爱荷华州立大学的约由美国爱荷华州立大学的约翰翰 文森特文森特阿塔纳索夫阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）教授和他的研究生克利福教授和他的研究生克利福特特贝瑞（贝瑞（Cliffor

16、d Berry）先生在先生在1937年至年至1941年间年间开发的开发的“阿塔纳索夫阿塔纳索夫-贝瑞计贝瑞计算机（算机（Atanasoff-Berry Computer，简称，简称ABC）”。 山大威海分校计算机文化基础n1941年，年，“ENIAC”的发明者之一莫克利在阿的发明者之一莫克利在阿塔纳索夫家借住塔纳索夫家借住5天，借此机会盗取了研究成果天，借此机会盗取了研究成果及想法，之后与埃克特一起制造了及想法，之后与埃克特一起制造了“ENIAC”并并申请了专利，被世人称为申请了专利，被世人称为“现代计算机之父现代计算机之父”。而阿塔纳索夫并未重视自己的重大发明而阿塔纳索夫并未重视自己的重大发

17、明“ABC”，学校也没有重视此项发明，并拆掉了学校也没有重视此项发明，并拆掉了“ABC”。后经过美国法院判决，推翻并吊销了莫克利的专后经过美国法院判决，推翻并吊销了莫克利的专利，利，“现代计算机的基本想法是来自约翰现代计算机的基本想法是来自约翰-文森文森特特-阿塔纳索夫阿塔纳索夫”。山大威海分校计算机文化基础计算机的发展计算机的发展阶段阶段逻辑器件逻辑器件运算速度运算速度起止年代起止年代代表的机型代表的机型特特 点点第第1 1代代电子管电子管几千次几千次/秒秒1946 619581958IBM650（小（小型机）和型机）和IBM709（大（大型机）型机）内存储器采用水银延迟线，内存储器采用水银

18、延迟线，外存储器有纸带、卡片、磁外存储器有纸带、卡片、磁带和磁鼓。程序设计语言还带和磁鼓。程序设计语言还处于最低阶段，使用机器语处于最低阶段，使用机器语言编程，尚无操作系统出现，言编程，尚无操作系统出现，操作机器困难。操作机器困难。第第2 2代代晶体管晶体管几十万几十万次次/秒秒195919641964IBM-7090 IBM-7094CDC7600内存储器使用磁性材料制成的磁内存储器使用磁性材料制成的磁芯，外存储器有磁盘、磁带。出芯，外存储器有磁盘、磁带。出现了监控程序并发展为后来的操现了监控程序并发展为后来的操作系统，作系统，出现了高级程序设计语出现了高级程序设计语言言BASIC、FORT

19、RAN和和COBOL，大大提出了计算机的，大大提出了计算机的工作效率。工作效率。第第3 3代代集成电路集成电路几千万几千万次次/秒秒196519701970IBM-360系系列列富士通富士通F230系列系列体积、重量、功耗都进一步体积、重量、功耗都进一步减小，出现了结构化、模块减小，出现了结构化、模块化的程序设计思想，出现了化的程序设计思想，出现了结构化的程序设计语言结构化的程序设计语言PASCAL。第第4 4代代大规模集大规模集成电路成电路几亿次几亿次/秒秒1971至今至今IBM-4300系系列列3080系列、系列、3090系列和系列和9000系列系列开始引入光盘，外部设备种开始引入光盘，外

20、部设备种类和质量都有很大提高。操类和质量都有很大提高。操作系统向虚拟操作系统发展、作系统向虚拟操作系统发展、数据库管理系统不断完善和数据库管理系统不断完善和提高，程序语言进一步发展提高，程序语言进一步发展和改进和改进山大威海分校计算机文化基础1.1.1 计算机的起源与发展年代年代 名称名称 元件元件 语言语言 应用应用 第一代第一代 19461957电子管电子管计算机计算机 电子管电子管 机器语言机器语言 汇编语言汇编语言科学计算科学计算 第二代第二代 1958195819641964晶体管晶体管计算机计算机 晶体管晶体管 高级程序高级程序 编译语言编译语言操作系统操作系统数据处理数据处理 工

21、业控制工业控制第三代第三代 1965196519701970集成电路集成电路计算机计算机 中小规模中小规模 集成电路集成电路高级程序高级程序 会话式语言会话式语言分时操作系统分时操作系统广泛应用到广泛应用到各个领域各个领域 第四代第四代 19701970年现在年现在 集成电路集成电路计算机计算机 集成电路集成电路 面向对象的高级面向对象的高级语言语言 网络时代网络时代 第五代第五代 新一代计算机新一代计算机 光、量子、光、量子、DNA等等 2. 计算机的发展计算机的发展人们根据采用元器件的不同对计算机进行划代人们根据采用元器件的不同对计算机进行划代第二代出现了高级语言第二代出现了高级语言山大威

22、海分校计算机文化基础新型计算机新型计算机n超导计算机超导计算机n量子计算机量子计算机n光子计算机光子计算机n生物计算机生物计算机n神经网络计算机神经网络计算机山大威海分校计算机文化基础超导计算机超导计算机n芯片的集成度越高，计算机的体积越小。但这会使芯片芯片的集成度越高，计算机的体积越小。但这会使芯片发热严重。超导计算机是解决这类问题的出路。发热严重。超导计算机是解决这类问题的出路。n19621962年，英国物理学家约瑟夫逊提出了年，英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导隧道效超导隧道效应应”，是指导体在接近绝对零度（，是指导体在接近绝对零度（-273.16)-273.16)时时, ,电流在某电流在

23、某些介质中传输时所受的阻力为零的现象。些介质中传输时所受的阻力为零的现象。 电流在超导体电流在超导体中流过时，电阻为零，超导器件两端的压降几乎为零，中流过时，电阻为零，超导器件两端的压降几乎为零，所以介质不发热。所以介质不发热。n超导计算机的耗电量仅为半导体器件的几千分之一，超导计算机的耗电量仅为半导体器件的几千分之一，执执行一条指令只需十亿分之一秒，比半导体元件快几十倍行一条指令只需十亿分之一秒，比半导体元件快几十倍 ，以目前的技术制造出的超导计算机的集成电路芯片只有以目前的技术制造出的超导计算机的集成电路芯片只有35平方毫米大小。平方毫米大小。 。 19991999年年1111月，日本超导

24、技术研究所与企业合作，制作了月，日本超导技术研究所与企业合作，制作了由由1 1万个约瑟夫逊元件组成的超导集成电路芯片。万个约瑟夫逊元件组成的超导集成电路芯片。山大威海分校计算机文化基础量子计算机量子计算机n科学证明，各光子间并不相互作用，但当光子在光学谐科学证明，各光子间并不相互作用，但当光子在光学谐腔内与原子聚在一起时，它们之间会产生强烈影响。光腔内与原子聚在一起时，它们之间会产生强烈影响。光子的这种特性可用来发展量子力学效应的信息处理器子的这种特性可用来发展量子力学效应的信息处理器光学量子逻辑门，进而制造量子计算机。光学量子逻辑门，进而制造量子计算机。n量子计算机利用量子的叠加效应，一个量

25、子可同时存储量子计算机利用量子的叠加效应，一个量子可同时存储0和和1两位二进制数。两位二进制数。n量子计算机的优点：一是能够进行并行计算；二是大大量子计算机的优点：一是能够进行并行计算；二是大大提高了存储能力；三是可对任意物理系统进行高效的模提高了存储能力；三是可对任意物理系统进行高效的模拟；四是能开发热量极小的计算机拟；四是能开发热量极小的计算机n存在问题：一是对微观量子的状态的操控太难；二是受存在问题：一是对微观量子的状态的操控太难；二是受环境影响大，量子的并行计算是利用量子的相干性实现环境影响大，量子的并行计算是利用量子的相干性实现的，但相干性受环境影响极难保持；三是量子编码是克的，但相

26、干性受环境影响极难保持；三是量子编码是克服相干最好的方法，但其纠错复杂，效率不高。服相干最好的方法，但其纠错复杂，效率不高。 山大威海分校计算机文化基础光子计算机光子计算机 光子计算机用光子代替电子进行计算和存光子计算机用光子代替电子进行计算和存储：它以不同波长的光代表不同的数据，以大量储：它以不同波长的光代表不同的数据，以大量的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到的透镜、棱镜和反射镜将数据从一个芯片传送到另一个芯片。全光学型计算机可以达到更高的运另一个芯片。全光学型计算机可以达到更高的运算速度。算速度。 研制光计算机，需要开发出可用一条光束研制光计算机，需要开发出可用一条光束控制另一条光

27、束变化的光学控制另一条光束变化的光学“晶体管晶体管”。现有的。现有的光学光学“晶体管晶体管”庞大而笨拙，若用它们造成台式庞大而笨拙，若用它们造成台式计算机将有辆汽车那么大。因此，要想短期内使计算机将有辆汽车那么大。因此，要想短期内使光学计算机实用化还很困难光学计算机实用化还很困难。 山大威海分校计算机文化基础山大威海分校计算机文化基础生物计算机生物计算机n生物计算机的运算过程是蛋白质与周围物理化学介质的生物计算机的运算过程是蛋白质与周围物理化学介质的相互作用过程，计算机的的转换开关由酶来充当。相互作用过程，计算机的的转换开关由酶来充当。n19941994年年1111月，美国南加州大学的阿德勒曼

28、博士用月，美国南加州大学的阿德勒曼博士用DNADNA（脱脱氧核糖核酸氧核糖核酸 ）碱基对序列碱基对序列作为信息编码的载体，在试管作为信息编码的载体，在试管内控制酶的作用下，使内控制酶的作用下，使DNADNA碱基对序列碱基对序列发生反应，以此实发生反应，以此实现数据运算。现数据运算。nDNADNA计算机的最大优点在于其惊人的存储容量和运算速度：计算机的最大优点在于其惊人的存储容量和运算速度：1 1立方厘米的立方厘米的DNADNA存储的信息比一万亿张光盘存储的还多；存储的信息比一万亿张光盘存储的还多；十几个小时的十几个小时的DNADNA计算，就相当于所有电脑问世以来的总计算，就相当于所有电脑问世以

29、来的总运算量。更重要的是，它的能耗只有电子计算机的一百运算量。更重要的是，它的能耗只有电子计算机的一百亿分之一。亿分之一。 n与传统的与传统的“看得见、摸得着看得见、摸得着”计算机不同，目前的计算机不同，目前的DNADNA计计算机还是躺在试管里的液体。它离开发、实际应用还有算机还是躺在试管里的液体。它离开发、实际应用还有相当的距离，尚有许多现实的技术性问题需要去解决。相当的距离，尚有许多现实的技术性问题需要去解决。预计，预计，1010到到2020年后，年后，DNADNA计算机才可能进入实用阶段。计算机才可能进入实用阶段。 山大威海分校计算机文化基础山大威海分校计算机文化基础DNADNA计算机在

30、与人对玩游戏中取胜计算机在与人对玩游戏中取胜山大威海分校计算机文化基础神经网络计算机神经网络计算机n是模仿人的大脑神经系统，具有判断能力和适应是模仿人的大脑神经系统，具有判断能力和适应能力及并行处理能力的多种处理数据功能的计算能力及并行处理能力的多种处理数据功能的计算机。它可以同时并行处理支离破碎、含糊不清的机。它可以同时并行处理支离破碎、含糊不清的实时变化的大量数据，并得出结论，具有类似人实时变化的大量数据，并得出结论，具有类似人脑的智慧和灵活性。脑的智慧和灵活性。n神经网络计算机的信息不是存储在存储器中，而神经网络计算机的信息不是存储在存储器中，而是存储在神经元之间的联络网中。若有节点断裂

31、，是存储在神经元之间的联络网中。若有节点断裂，计算机仍有重建资料的能力，它还具有联想记忆、计算机仍有重建资料的能力，它还具有联想记忆、视觉和声音识别能力视觉和声音识别能力山大威海分校计算机文化基础我国的计算机发展：我国的计算机发展：时间时间名称名称19561956开始研制计算机开始研制计算机19581958电子管计算机电子管计算机19641964晶体管计算机晶体管计算机 19711971集成电路计算机集成电路计算机 1983 1983 每秒每秒1 1亿次亿次“银河银河I”I”巨型机巨型机 山大威海分校计算机文化基础n目前，我国自主开发了目前，我国自主开发了“银河银河”、“曙光曙光”、“深腾深腾

32、”和和“神威神威”等系列高性能计算机，等系列高性能计算机，取得了令人瞩目的成果。取得了令人瞩目的成果。n以以“联想联想”、“清华同方清华同方”、“方正方正”、“浪潮浪潮”等为代表的我国计算机制造业非常等为代表的我国计算机制造业非常发达，已成为世界计算机主要制造中心之一。发达，已成为世界计算机主要制造中心之一。n但是，一些计算机核心技术（如但是，一些计算机核心技术（如CPU、操作、操作系统等）仍掌握在西方发达国家手中。系统等）仍掌握在西方发达国家手中。n2010年年11月我国研制的天河月我国研制的天河1号超级计算号超级计算排名世界第排名世界第1，使用了，使用了6144个处理器，峰值个处理器，峰值

33、计算速度达计算速度达2570万亿次。万亿次。山大威海分校计算机文化基础1.1.2 计算机的特点及分类计算机的特点及分类n1 1、计算机的特点、计算机的特点n运算速度快运算速度快n计算机的运算部件采用的是电子器件，其计算机的运算部件采用的是电子器件，其运算速度远非其他计算工具所能比拟。运算速度远非其他计算工具所能比拟。n国防科学技术大学研制的国防科学技术大学研制的“天河一号天河一号”超超级计算机系统以峰值速度级计算机系统以峰值速度4700万亿次万亿次/秒、秒、持续速度持续速度2566万亿次万亿次/秒浮点运算荣获秒浮点运算荣获2010年度世界超级计算机年度世界超级计算机TOP500排名榜排名榜第第

34、1名。名。山大威海分校计算机文化基础n存储容量大存储容量大 计算机的存储性是计算机区别于其他计算计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征。工具的重要特征。n通用性强通用性强 通用性是计算机能够应用于各种领域的基通用性是计算机能够应用于各种领域的基础，任何复杂的任务都可以分解为大量的础，任何复杂的任务都可以分解为大量的基本的算术运算和逻辑操作。基本的算术运算和逻辑操作。 山大威海分校计算机文化基础n工作自动化工作自动化 计算机内部的操作运算是根据人们预计算机内部的操作运算是根据人们预先编制的程序自动控制执行的。先编制的程序自动控制执行的。 n精确性高精确性高 计算机的可靠性很高，差错率

35、极低，计算机的可靠性很高，差错率极低，一般来讲只在那些人工介入的地方才一般来讲只在那些人工介入的地方才有可能发生错误。有可能发生错误。山大威海分校计算机文化基础1.1.2 计算机的特点及分类按处理的对象划按处理的对象划分分 模拟计算机、模拟计算机、数字计算机数字计算机和和混合计算机混合计算机 根据计算机的用根据计算机的用途划分途划分 通用计算机和专用计算机两通用计算机和专用计算机两种种 根据计算机的规根据计算机的规模划分模划分 巨型机巨型机、大型机和中型机、大型机和中型机、小型机、微型机和图形工作小型机、微型机和图形工作站等站等 2. 计算机的分类计算机的分类 山大威海分校计算机文化基础1.1

36、.3 计算机的应用 n1. 科学计算科学计算 科学计算是指科学计算是指科学和工程中的数值计算科学和工程中的数值计算。它与理论研究、科学实验一起成为当代科学研它与理论研究、科学实验一起成为当代科学研究的三种主要方法。主要应用在航天工程、气究的三种主要方法。主要应用在航天工程、气象、地震、核能技术、石油勘探和密码解译等象、地震、核能技术、石油勘探和密码解译等涉及复杂数值计算的领域。涉及复杂数值计算的领域。 n2. 数据（信息）管理数据（信息）管理 是指是指非数值形式的数据处理，是指以计算非数值形式的数据处理，是指以计算机技术为基础，对大量数据进行加工处理，形机技术为基础，对大量数据进行加工处理，形

37、成有用的信息。成有用的信息。如：办公自动化、事务处理、如：办公自动化、事务处理、情报检索、企业管理和知识系统等领域。情报检索、企业管理和知识系统等领域。信息信息管理是计算机应用最广泛的领域。管理是计算机应用最广泛的领域。山大威海分校计算机文化基础1.1.3 计算机的应用n3.过程控制过程控制 又称实时控制，指用计算机及时又称实时控制，指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。控制对象进行自动控制或自动调节。应用于各行业的自动控制系统。目应用于各行业的自动控制系统。目前前已在冶金、石油、化工、纺织、已在冶金、石油、化工、纺织、水电、

38、机械和航天等部门得到广泛水电、机械和航天等部门得到广泛应用。应用。 山大威海分校计算机文化基础1.1.3 计算机的应用n4. 计算机辅助系统计算机辅助系统 指通过人机对话，使计算机辅助人们进行指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等工作。如：设计、加工、计划和学习等工作。如：n计算机辅助设计计算机辅助设计CAD、n计算机辅助制造计算机辅助制造CAM、n计算机辅助教育计算机辅助教育CBE、n计算机辅助教学计算机辅助教学CAI 、 n计算机辅助教学管理计算机辅助教学管理CMI 。n计算机辅助测试计算机辅助测试CATn计算机集成制造系统计算机集成制造系统CIMS等等山大威海分校计

39、算机文化基础企业信息化企业信息化CAD/CAMn在波音在波音777777设计中用了设计中用了8 8台大型计算机和台大型计算机和20002000个图形终端，个图形终端，实现了实现了100100的产品数字定义，用电子样机取代原型机的产品数字定义，用电子样机取代原型机的研制，节约了生产样机的成本的研制，节约了生产样机的成本(1.4(1.4亿美元亿美元/ /架架) )，用电，用电子预装配检查飞机零件的干涉子预装配检查飞机零件的干涉25002500处，减少工程更改处，减少工程更改5050以上，组成以上，组成 238 238 个协同工作组共个协同工作组共70007000多人多人 ，在航空，在航空工业发展史

40、上第一次把飞机研制可能出现的问题解决在工业发展史上第一次把飞机研制可能出现的问题解决在制造前、装配前和试飞前。制造前、装配前和试飞前。6363米长的波音米长的波音777777装配对准装配对准误差仅为误差仅为0.580.58毫米。从立项到首架交付只花了四年半时毫米。从立项到首架交付只花了四年半时间，比间，比B-757B-757和和B-767B-767的的9 9到到1010年缩短了一半，交货期也年缩短了一半，交货期也从从1818个月缩短到个月缩短到1212个月。确保了按时研制成功，是飞机个月。确保了按时研制成功，是飞机制造技术的一次深刻的革命。制造技术的一次深刻的革命。n创造了显著的经济效益和市场

41、竞争能力。价值创造了显著的经济效益和市场竞争能力。价值1.41.4亿美亿美元波音元波音777777获得固定订单获得固定订单147 147 架，意向订单架，意向订单108108架，占据架，占据 了同类飞机了同类飞机80 80 的市场。由此可见企业信息化可以极的市场。由此可见企业信息化可以极大地提高企业的创新能力，使新产品的开发周期缩短大地提高企业的创新能力，使新产品的开发周期缩短7070。山大威海分校计算机文化基础企业信息化企业信息化信息化促进企业管理创新 nERP （企业资源计划 ）nCRM（客户关系管理）nSCM（供应链的管理） 山大威海分校计算机文化基础企业信息化n 通过实施管理信息化，优

42、化了管理通过实施管理信息化，优化了管理流程，规范了管理程序，细化了管理对流程，规范了管理程序，细化了管理对象，强化了管理力度，实现了资金的集象，强化了管理力度，实现了资金的集中管理和有效监控，减少了决策的盲目中管理和有效监控，减少了决策的盲目性，大大提高了企业管理的效率和水平，性，大大提高了企业管理的效率和水平，一般都能使劳动生产率提高一般都能使劳动生产率提高10103030，库存降低库存降低30306060，流动资金周转速，流动资金周转速度提高了度提高了6060200200，报表周期缩短，报表周期缩短9090以上。以上。山大威海分校计算机文化基础n计算机辅助教育（计算机辅助教育（CBE Co

43、mputer Based Education）n计算机辅助教学（计算机辅助教学（CAI Computer-Aided Instruction）n计算机管理教学（计算机管理教学（CMI Computer Managed Instruction） 计算机辅助系计算机辅助系统是指通过人机对话，使计算机辅助人们进统是指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等工作。行设计、加工、计划和学习等工作。n数字图书馆数字图书馆 n虚拟实验室建设虚拟实验室建设 n 一卡通一卡通 山大威海分校计算机文化基础1.1.3 计算机的应用n5. 人工智能人工智能 人工智能（人工智能（AI，Artifici

44、al Intelligence）是研究）是研究怎样让计算机做一些通常认为需要人类智能才能做的怎样让计算机做一些通常认为需要人类智能才能做的事情，又称机器智能，如判断、推理、事情，又称机器智能，如判断、推理、证明证明、识别、识别（掌纹识别）、感知、理解、设计思考、规划、学习（掌纹识别）、感知、理解、设计思考、规划、学习和问题求解等思维活动。例如计算机自动检索，绘画、和问题求解等思维活动。例如计算机自动检索，绘画、作曲、机器人控制。作曲、机器人控制。n6. 计算机网络与通信计算机网络与通信 利用通讯技术，将不同地理位置的计算机互联，利用通讯技术，将不同地理位置的计算机互联，可以实现世界范围内的信息

45、资源共享，并能交互式地可以实现世界范围内的信息资源共享，并能交互式地交流信息。正所谓交流信息。正所谓“一线联五洲一线联五洲”，Internet的建立的建立和应用使世界变成了一个和应用使世界变成了一个“地球村地球村”，同时深刻地改，同时深刻地改变了我们的生活、学习和工作方式。变了我们的生活、学习和工作方式。 山大威海分校计算机文化基础1.1.4 计算机的发展趋势 n1. 1. 巨型化：指研制速度更快的、存储量更大巨型化：指研制速度更快的、存储量更大的和功能更强大的巨型计算机。主要应用于天的和功能更强大的巨型计算机。主要应用于天文、气象文、气象（气候模拟）、（气候模拟）、地质地质（地震成像）（地震

46、成像）和核技术模拟和核技术模拟（全球取消核试验）、（全球取消核试验）、航天飞机和卫星轨道计算、基因航天飞机和卫星轨道计算、基因研究、可替代能源等尖端科学技术领域，其作研究、可替代能源等尖端科学技术领域，其作用至关重要。各国还将其用于尖端国防研究。用至关重要。各国还将其用于尖端国防研究。研制巨型计算机的技术水平是衡量一个国家科研制巨型计算机的技术水平是衡量一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。学技术和工业发展水平的重要标志。 n2. 2. 微型化：指利用微电子技术和超大规模集微型化：指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价格

47、进一步降低。计算机的微型化已成为计算机格进一步降低。计算机的微型化已成为计算机发展的重要方向，各种笔记本电脑和发展的重要方向，各种笔记本电脑和PDAPDA的大的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。 山大威海分校计算机文化基础1.1.4 计算机的发展趋势n3. 网格化网格化 网格（网格（Grid）技术）技术把整个互联网虚拟成一台空前强把整个互联网虚拟成一台空前强大的一体化信息系统，犹如一台巨型机，大的一体化信息系统，犹如一台巨型机，在这个动态变在这个动态变化的网络环境中，化的网络环境中，实现计算资源、存储资源、数据资源、实现计算资源、存储资源、数据资

48、源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，从而使用，从而使用户享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并户享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力。获得前所未有的使用方便性和超强能力。 n4. 智能化智能化 是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。其研究包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理其研究包括模拟识别、物形分析、自然语言的生成和理解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、解、博弈、定理自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统和智能机器人等等。

49、学习系统和智能机器人等等。n5.多媒体化多媒体化第一章 信息技术与计算机文化 1.2 信息技术概述信息技术概述 山大威海分校计算机文化基础1.2 信息与信息技术 n1.2.1 信息与数据n1.2.2 信息与信息时代n1.2.3 信息技术n1.2.4 信息技术的发展及应用山大威海分校计算机文化基础1.2.1 信息与数据n所谓数据，是指存储在某种媒体上所谓数据，是指存储在某种媒体上可以鉴别的符号资料。这里所说的可以鉴别的符号资料。这里所说的符号，不仅指文字、字母、数字，符号，不仅指文字、字母、数字，还包括了图形、图像、音频与视频还包括了图形、图像、音频与视频等多媒体数据。等多媒体数据。 山大威海分

50、校计算机文化基础1.2.1 信息与数据信息与数据的区别信息与数据的区别 n在一般用语中，信息与数据并没有严格在一般用语中，信息与数据并没有严格的区分。但是，从信息科学的角度来看，的区分。但是，从信息科学的角度来看，它们是不等同的，它们是不等同的，数据是信息的具体表数据是信息的具体表现形式，是信息的载体，而信息是对数现形式，是信息的载体，而信息是对数据进行加工得到的结果，它可以影响到据进行加工得到的结果，它可以影响到人们的行为、决策，或对客观事物的认人们的行为、决策，或对客观事物的认知知（如天气预报）（如天气预报）。n信息的符号化就是数据，所以数据是信信息的符号化就是数据，所以数据是信息的具体表

51、示形式，信息是数据抽象出息的具体表示形式，信息是数据抽象出来的逻辑意义。来的逻辑意义。山大威海分校计算机文化基础1.2.2 信息与信息时代 什么是信息？什么是信息？ 控制论创始人美控制论创始人美国数学家维纳认为：国数学家维纳认为：“信息是我们在适应外信息是我们在适应外部世界、感知外部世界部世界、感知外部世界的过程中与外部世界交的过程中与外部世界交换的内容。换的内容。” ” 山大威海分校计算机文化基础1.2.2 信息与信息时代 信息论的创始信息论的创始人美国数学家香农人美国数学家香农则认为：则认为：“信息是信息是能够用来消除不确能够用来消除不确定性的东西定性的东西”。 山大威海分校计算机文化基础

52、1.2.2 信息与信息时代 一般认为：一般认为： 信息是在自然界、人类社会和人信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。质和事物的属性。 山大威海分校计算机文化基础1.2.3 信息技术 n定义定义 所谓信息技术，就是利用科学的原理、方法所谓信息技术，就是利用科学的原理、方法及先进的工具和手段，有效地开发和利用信息及先进的工具和手段，有效地开发和利用信息资源的技术体系。是指人们获取、存储、传递、资源的技术体系。是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。处理、开发和利用信息资源的相关技术。 n现代信息处理技术现代信息处理

53、技术 现代信息处理技术由信息感测技术现代信息处理技术由信息感测技术 、计、计算机技术、信息通信技术、信息智能技术、信算机技术、信息通信技术、信息智能技术、信息控制技术、网络技术等多种不同技术构成。息控制技术、网络技术等多种不同技术构成。但现代信息处理技术起着关键作用的是但现代信息处理技术起着关键作用的是计算机技术。计算机技术。山大威海分校计算机文化基础1.2.4信息社会信息社会n在漫长的历史发展中，在漫长的历史发展中，从技术文明的角度来看，从技术文明的角度来看，人类社会发展经历的社会形态有农业社会、工业人类社会发展经历的社会形态有农业社会、工业社会社会（5.2.7）。从。从20世纪世纪90年代

54、开始，随着计算机年代开始，随着计算机的普及和计算机网络的高速发展，人类开始进入的普及和计算机网络的高速发展，人类开始进入信息社会信息社会。n信息社会信息社会也称信息化社会，是指以信息活动为社也称信息化社会，是指以信息活动为社会发展的基本活动，以信息经济为主导经济，以会发展的基本活动，以信息经济为主导经济，以信息技术为技术基础，以信息文化改变人类教育、信息技术为技术基础，以信息文化改变人类教育、生活和工作方式以及价值观念的新兴社会形态。生活和工作方式以及价值观念的新兴社会形态。 山大威海分校计算机文化基础n在信息社会里，在信息社会里，信息作为继物质和能信息作为继物质和能源之后的第三资源，源之后的

55、第三资源，在社会发展中起在社会发展中起着主导作用，当今社会的主导产业将着主导作用，当今社会的主导产业将从传统工业转向信息产业和知识产业。从传统工业转向信息产业和知识产业。山大威海分校计算机文化基础信息化社会信息化社会 n信息化社会与以前的工业化社会相比较信息化社会与以前的工业化社会相比较有如下的主要特征：有如下的主要特征：n信息成为社会的战略资源信息成为社会的战略资源n信息产业开始成为国民经济主导产业。信息产业开始成为国民经济主导产业。 如如2004年，我国信息产业继续快速增长，年，我国信息产业继续快速增长，全年信息产业增加值完成全年信息产业增加值完成9500亿元，占亿元，占国内生产总值的国内

56、生产总值的75。 2006年信息产业增加值年信息产业增加值1.56万亿占万亿占GDP7.4%. 山大威海分校计算机文化基础1.2.5 信息高速公路n “信息高速公路信息高速公路”是一个是一个交互式的多媒体通信网络，交互式的多媒体通信网络，它以光纤为它以光纤为“路路”，以电话、，以电话、电脑、电视、传真等多媒体电脑、电视、传真等多媒体终端为终端为“车车”，既能传输语，既能传输语言和文字，又能传输数据和言和文字，又能传输数据和图像，使信息的高速传递、图像，使信息的高速传递、共享和增值成为可能。并为共享和增值成为可能。并为各个领域提供信息服务。各个领域提供信息服务。 山大威海分校计算机文化基础1 1

57、文化的定义文化的定义 2计算机文化计算机文化 1.3 “计算机文化”的内涵山大威海分校计算机文化基础 “计算机文化计算机文化”的内涵的内涵n文化是一个历史的范畴，文化的产生和文化是一个历史的范畴，文化的产生和发展与人类的出现与发展几乎是同时进行的，发展与人类的出现与发展几乎是同时进行的，有一个由低级向高级发展的进化过程。有一个由低级向高级发展的进化过程。n人类社会的进步、文化层次的高低在物人类社会的进步、文化层次的高低在物质方面是以工具的使用和革新为标志的。质方面是以工具的使用和革新为标志的。n计算机文化计算机文化是以最新工具电子计算机为是以最新工具电子计算机为核心而产生的一种新的文化形态。核

58、心而产生的一种新的文化形态。山大威海分校计算机文化基础1.3.1.文化的定义文化的定义n对于文化的定义，尽管众说纷纭，对于文化的定义，尽管众说纷纭，但有一点得到公认，即都认为但有一点得到公认，即都认为文化是人文化是人类社会的特有现象类社会的特有现象。 n所谓所谓文化文化，是人类在，是人类在物质和精神物质和精神两两方面具有整体性的创造力的表现，是人方面具有整体性的创造力的表现，是人类对客观世界整体性把握的一种能力，类对客观世界整体性把握的一种能力，也是人类进步的一种标志。也是人类进步的一种标志。 山大威海分校计算机文化基础n文化的核心是文化的核心是: 观念和价值观念和价值n计算机文化计算机文化是

59、以最新工具电子计算机是以最新工具电子计算机为核心而产生的一种新的文化形态。为核心而产生的一种新的文化形态。山大威海分校计算机文化基础1.3.2 计算机文化n计算机文化的提法最早出现在计算机文化的提法最早出现在20世纪世纪80年代初，年代初，在瑞士洛桑召开的第三届世界计算机教育大会在瑞士洛桑召开的第三届世界计算机教育大会上上 。 n定义：就是以计算机为核心，集网络文化、信息定义：就是以计算机为核心，集网络文化、信息文化、多媒体文化为一体，并对社会生活和人类文化、多媒体文化为一体，并对社会生活和人类行为产生广泛、深远影响的新型文化。行为产生广泛、深远影响的新型文化。 n计算机文化是人类文化发展的四

60、个里程碑之一计算机文化是人类文化发展的四个里程碑之一（前三个分别为：语言的产生、文字的使用与印（前三个分别为：语言的产生、文字的使用与印刷术的发明）。刷术的发明）。n计算机文化的真正内涵是具有计算机信息处理计算机文化的真正内涵是具有计算机信息处理能力能力。第一章 信息技术与计算机文化 1.4 计算机中信息的表示 山大威海分校计算机文化基础1.4 计算机中信息的表示 n1.4.1 进位计数制及不同进制的转换进位计数制及不同进制的转换n1.4.2 计算机中数的表示计算机中数的表示n1.4.3 计算机中字符的表示计算机中字符的表示山大威海分校计算机文化基础1.4.1 进位计数制及不同进制的转换n采用