计算机及信息技术概述市公开课金奖市赛课一等奖课件

大学计算机基础华南农业大学:信息学院主讲教师:郑婵Email:lucy_zhengchan@片头动画第1页春季校历16周课程必须结束第2页非计算机专业公共课上课课时数：32（15-16周）这学期课时特短试验课时数：24（12周）课程定位《大学计算机基础》课程是大学各专业学生必修公共基础课程，是学习其它计算机相关技术课程基础课，为后继计算机技术课程学习打下必要基础。第3页教学目标掌握计算机软、硬件技术基本概念；了解软件设计与信息处理基本过程；掌握经典计算机操作系统、软件技术基础、数据库应用、多媒体技术基本概念；了解计算机网络与INTERNET使用；具备安装、设置与操作当代经典计算环境能力；含有较强信息系统安全与社会责任意识；了解惯用软件使用，以及具备在WINDOWS环境下操作使用应用软件能力。第4页课程教学内容和课时分配第1章计算机及信息技术概述（课堂教学2课时）第2章计算机及信息基础（课堂教学4课时）第3章计算机硬件体系结构（课堂教学6课时）第4章计算机操作系统（课堂教学6课时）第5章计算机软件技术基础（自学，不做考试要求）第6章数据库技术（自学，不做考试要求）第7章多媒体技术（课堂教学4课时）第8章计算机网络技术（课堂教学6课时）第9章信息安全与社会责任（课堂教学2课时）第10章惯用应用软件介绍（自学，不做考试要求）课程总结（课堂教学2课时）第5页教学重点与难点教学重点：信息在计算机内存贮形式、计算机中各种硬件功效及特点、操作系统、软件技术基础、数据库应用方面基本概念、多媒体技术、计算机网络基本概念和基础知识。教学难点：信息在计算机内存贮形式、计算机指令系统、操作系统组成及基本功效、数据结构、算法概念、数据库管理系统和数据模型概念、多媒体音频、图像处理方法及网络体系结构等。第6页试验课教学安排试验课安排在理论课教学开始后第四面（4-15周）进行，试验课以自学为主，有老师指导。试验教学以《试验指导书》提供试验内容为主，独立完成。要求学生在试验指导书上填写试验汇报。详细试验内容可由试验指导老师酌情安排。学生学期结束前将试验指导书“试验篇”中“试验汇报”上交试验指导老师。第7页课程考评评分标准：笔试70%+平时(试验)30%=综合成绩（提交）注：部分笔试内容采取填涂标准答题卡方式。试卷样式可参考《试验指导书》中汇总习题篇。第8页第一章计算机及信息技术概述本章首先从计算工具发展开始，介绍计算机历史和类型，计算机在当代社会中一些经典应用，以及计算机未来发展趋势；计算机学科概要及计算机系统硬件和软件系统组成；最终介绍信息技术基础知识。第9页1.1计算机基础知识1.1.1计算机发展历史上主要人物和思想人们创造电子数字计算机初衷是用来进行科学计算，但当代计算机功效早已不再只是“计算”，而扩大到能够处理加工数字、文字、图形、图像、声音等各种形式数据。第10页1.1计算机基础知识1.1.1计算机发展历史上主要人物和思想人类从远古时代就产生了计算需要。各种计算工具出现、发展。如：中国算盘、算筹、欧洲计算尺等。伴随天文航海等科学发展，需要进行大量繁复计算，迫切需要能自动计算机器。得益于钟表业，尤其是齿轮传动装置技术发展，诞生了最早机械式计算机。

第11页法国物理学家帕斯卡(1623-1662)在1642年创造了第一台机械式加法机。该机由齿轮组成，靠发条驱动，用专用铁笔来拨动转轮以输入数字，“逢十进一”。当初，19岁帕斯卡为了帮助父亲计算税款，开始研究机械计算装置，最终制成了手摇驱动齿轮进位式计算器，可完成六位数字加减法。1.1计算机基础知识第12页1673年，德国数学家莱布尼茨创造了机械式乘除法器。基本原理继承于帕斯卡加法机，也是由一系列齿轮组成，但多了一个叫“步进轮”装置，它能够连续重复地做加减法，从而实现了乘除运算。1.1计算机基础知识莱布尼兹：天才数学家研究数理逻辑、无穷小算法研究与牛顿并缔双辉共同奠定“微积分学”第13页1.1计算机基础知识1822年，英国数学家巴贝奇Babbage历经努力终于创造了“差分机”。它有3个齿轮式存放器，能够保留3个5位数字，计算精度能够到达6位小数。巴贝奇试图创造功效更加好通用计算机

——分析机，但最终失败。英国女数学家阿达(1815-1852)是巴贝奇合作搭档。她用穿孔卡片设计了世界上“第一件计算机程序”。她还提议分析机用二进制存放。预言分析机能唱歌、绘画。英国诗人拜伦女儿阿达：数学家，拜论女儿死于36岁，生命短暂，对计算机预见超出一个世纪以上有个计算机语言被命名为ADA（阿达）语言，纪念她是“世界上第一位软件工程师”第14页图灵机：这个在当初看来是纸上谈兵简单机器，隐含了当代计算机中“存放程序”基本思想。半个世纪以来，数学家们提出各种各样计算模型都被证实是和图灵机等价。英国科学家阿兰图灵(理论计算机奠基人1912-1954)控制器（含运算功效）可在纸带上左右移动读写头，用于读写数据(输入输出设备)可无限延伸纸带。用于存放程序和数据（存放器）1.1计算机基础知识姚期智：首位获奖图灵奖华裔学者第15页七十多年来，当代计算机基本结构依然是“冯·诺依曼计算机”。美籍匈牙利数学家

冯诺依曼(计算机鼻祖)计算机应由运算器、控制器、存放器、

输入设备和输出设备五大部件组成；应采取二进制简化机器电路设计；采取“存放程序”技术,方便计算机能保留和自动依次执行指令。冯·诺依曼：“假如不考虑巴贝奇、阿达和其它人早先提出相关思想，计算机基本概念只能属于阿兰·图灵”1.1计算机基础知识第16页1.1计算机基础知识1946年2月由宾夕法尼亚大学研制成功ENIAC是第一台电子数字计算机。ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机重30吨，占地167m2，耗电150千瓦18800个电子管，1500个继电器，保存80个字节每秒钟可做5000次加减法或400次乘法运算。“诞生了一个电子大脑”致命缺点：没有存放程序。1.1.2电子计算机时代第17页电子技术发展促进了电子计算机更新换代。第一代计算机1946－1958年以电子管为主要元件代表机型：ENIAC1.1计算机基础知识第二代计算机1958－1964年以晶体管为主要元件采取晶体管第二代电子计算机IBM7090型第18页第四代计算机1971年至今以大规模/超大集成电路为主要元件巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机第五代计算机：目标是智能计算机1.1计算机基础知识第三代计算机1964－1971年以集成电路为主要元件采取集成电路第一台电子计算机IBM360型第19页巨型机大型机小型机微型机工作站服务器嵌入式计算机按计算机规模分类1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型按计算机用途分类通用计算机专用计算机第20页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型巨型机

对巨型计算机指标一些国家这么要求：首先，计算机运算速度平均每秒1000万次以上；其次，存贮容量在1000万位以上。如我国研制成功"银河"计算机，就属于巨型计算机。巨型计算机实际上是一个巨大计算机系统，主要用来负担重大科学研究、国防尖端技术和国民经济领域大型计算课题及数据处理任务。如大范围中长久天气预报，整理卫星照片，原子核物探索，研究洲际导弹、宇宙飞船等，制订国民经济发展计划，项目繁多，时间性强，要综合考虑各种各样原因，依靠巨型计算机能较顺利地完成。第21页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型巨型机

中国高性能计算机性能Top100排行榜在京公布。IBMBladeCenterHS21Cluster应用中石化胜利油田分企业地球物理研究所项目以18.6万亿次/秒(Tflop/s)浮点计算性能排名首位。曙光4000A/640x4Opteron2.2GHz/Myrinet应用上海超级计算中心8.061万亿次/秒(Tflop/s)名列第三。第22页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型巨型机

中国高性能计算机性能Top100排行榜于11月公布。落户上海超级计算中心曙光5000A以174.9万亿次每秒Linpack性能夺得第一名，这也是TOP100排行榜有史以来第一套百万亿次计算机。在过去三届中，第一名位置一直由IBM企业保持。另一台国产高效能计算机联想深腾7000以83.1万亿次每秒性能排名第二，该套系统将落户中科院网络信息中心超级计算中心。上海超算和中科院超算中心分别是中国国家网格在南方和北方主节点。由IBM企业制造基于BladeCenterHS21刀片集群运算性能为24.6万亿次每秒，排名第三，布署在中石油四川石油物探企业。第23页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型巨型机第24页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型巨型机

中国高性能计算机性能Top100排行榜于11月公布。我国首台千万亿次超级计算机“天河一号”荣登榜首。据了解，此次人围TOP100高性能计算机主要分布在能源、游戏、科学计算、大气气象、工业、政府部门、教育、电信、生物信息、地震、电子商务、动漫渲染、金融保险和视频计算等14个领域。第25页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型微机个人计算机（PC机），主要用于学习、办公、企业管理、娱乐等。CPU主要采取Intel企业飞跃，赛扬系列和AMD企业速龙、闪龙、羿龙系列。多是台式机、笔记本电脑形式。第26页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型工作站主要面向专业应用领域，具备强大数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发高性能计算机。通常配有高分辨率大屏幕显示器及容量很大内存放器和外部存放器，而且含有较强信息处理功效和高性能图形、图像处理功效以及联网功效。在这些专业应用领域，对硬件不论是速度、稳定性还是软件兼容性都有很高要求。在显卡、CPU架构、内存、甚至硬盘等硬件配置上都有不一样工作站配件类型。

第27页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型嵌入式计算机将软件固化到嵌入式设备中。如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。第28页1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型关于计算机规模分类说明计算机分类是一个相正确概念，伴随发展，界限越来越含糊。在一定时期内速度最快、性能最高、体积最大、耗资最多计算机系统到下一时期可能成为普通计算机；同理，一个时期内领先计算机技术到下一时期可能成为普通技术。

第29页IT第一定律——摩尔定律百万条指令/秒(mips)每18个月芯片能力增加一倍晶体管数1.1计算机基础知识1.1.3计算机类型第30页1.1计算机基础知识计算机是一个能按照事先存放程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理当代化智能电子设备。运算速度快计算精度高存放容量大含有逻辑判断能力按照程序自动运行计算机特点1.1.4计算机特点及应用领域第31页1.1计算机基础知识科学计算数据处理过程与实时控制人工智能计算机辅助设计与制造计算机应用领域远程通信与网络应用多媒体与虚拟现实第32页计算机发展趋势——巨型化超级计算机：存放容量更大、运算速度更加快。运算速度达每秒千亿、万亿次运算。超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等高科技领域。CRAY-Ⅱ银河Ⅱ1.1.5未来计算机1.1计算机基础知识第33页计算机发展趋势——微型化1981年IBMPC计算机不再是单一计算机器，

而是一个个人信息机器。1.1计算机基础知识第34页计算机发展趋势——网络化计算机网络：计算机技术＋通信技术网络发展动力：共享远程资源，实现通信和合作。1.1计算机基础知识第35页计算机发展趋势——智能化DeepblueGarryKasparov

1996年2月10日，卡斯帕罗夫战胜“深蓝”1997年5月12日，卡斯帕罗夫负于“更深蓝”智能计算机将是一个含有类似于人思维能力，能听会说，能想会做，能代替人体力劳动以及脑力劳动智能机器人。1.1计算机基础知识第36页未来计算机——光计算机用光子器件替换电子器件。将电子脉冲转换为极细激光束，用不一样波长光表示不一样数据。1.1计算机基础知识未来计算机——生物计算机用生物工程技术生产蛋白质分子作元件制成集成电路。一个蛋白质分子就可作为一个存放体，含有生物活性。未来计算机——量子计算机利用处于多态原子进行计算。最小信息单元是一个量子比特。第37页1.2.1计算机硬件系统1.2计算机系统组成冯•诺依曼计算机结构计算机由运算器、控制器、存放器、输入设备、输出设备五大部分