大学计算机基础第一章计算机及信息技术概述

2012年信息学院修读辅修专业双学士学位招生.doc大学计算机基础李康顺教授、博士后、博士生导ikangshun@QQ:278828464大学计算机基础教学大纲大学计算机基础教学安排大学计算机基础片头动画大学计算机基础教材：《大学计算机基础》实验指导:大学计算机基础上机实验指导

课程综述本课程包括理论课学习和上机实验2大部分。总学时数：56（其中上课32，上机单独一门课16）课堂只讲理论，要求理解和记忆。(在讲课中指定不要求的内容可不看)实验：按课表按排(一般在理论课教学开始后的第四周进行)。实验课以自学为主，有老师指导。实验指导书中的实验内容基本上要求独立完成，另外实验指导书还附有习题库及期末考试试卷样题。成绩：理论课100分（期末笔试70%+平时30%），上机实验100分单独计分100分（上机内容占70%，按时上下实验室占30%）教学要求：上课、实验、纪律第一章计算机及信息技术概述

本章主要介绍计算机的发展史和特点、类型及应用，以及计算机的未来发展趋势；计算机系统的硬件和软件系统构成；最后介绍信息技术的基本概念。1.1计算机基础知识1.1.1

计算机发展历史上的重要人物和思想

人类从远古时代就产生了计算的需要。钟表业，特别是齿轮传动装置技术的发展，诞生了最早的机械式计算机。下面介绍几位在电子计算机诞生之前对计算机发展有过突出贡献的几位早期历史人物。

法国物理学家帕斯卡(1623-1662)：在1642年发明了第一台机械式加法机。该机由齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。

当时，19岁的帕斯卡为了帮助父亲计算税款，开始研究机械计算装置，最后制成了手摇驱动的齿轮进位式计算器，可完成六位数字的加减法。1.1计算机基础知识

德国数学家莱布尼茨：在1673年发明了机械式乘除法器。基本原理继承于帕斯卡的加法机，也是由一系列齿轮组成，但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1.1计算机基础知识

英国数学家巴贝奇：1822年，在历经10年努力终于发明了“差分机”。它有3个齿轮式寄存器，可以保存3个5位数字，计算精度可以达到6位小数。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。

英国女数学家爱达(1815-1852)：巴贝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片设计了世界上“第一件计算机程序”。她还建议分析机用二进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。英国诗人拜伦的女儿图灵机：这个在当时看来是纸上谈兵的简单机器，隐含了现代计算机中“存储程序”的基本思想。半个世纪以来，数学家们提出的各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等价的。英国科学家阿兰图灵(理论计算机的奠基人1912-1954)控制器（含运算功能）这种可在纸带上左右移动的读写头，用于读写数据(输入输出设备)，斜线方格代表1，否则代表0。任何可计算问题都认为是与图灵机等价的可无限延伸的纸带。用于存储程序和数据（存储器）1.1计算机基础知识姚期智：2000年首位获奖图灵奖的华裔学者七十多年来，现代计算机基本结构仍然是“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、存储器、

输入设备和输出设备五大部件组成；应采用二进制简化机器的电路设计；采用“存储程序”技术,以便计算机能保存和自动依次执行指令。冯·诺依曼：“如果不考虑巴贝奇、爱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·图灵”1.1计算机基础知识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的ENIAC是世界上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。“诞生了一个电子的大脑”致命缺陷：没有存储程序。1.1.2电子计算机时代

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用晶体管的第二代电子计算机IBM7090型即：电子数字积分计算机

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

未来的第五代计算机是智能计算机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用集成电路的第一台电子计算机IBM360型电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。巨型机P7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按计算机处理的数据分类数字计算机模拟计算机数字模拟混合计算机1.1计算机基础知识

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电子设备。运算速度快计算精度高存储容量大具有逻辑判断能力按照程序自动运行计算机特点1.1.4计算机的特点及应用领域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

计算机发展趋势——巨型化

超级计算机：存储容量更大、运算速度更快。运算速度达每秒千亿、万亿次运算。主要应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等的高科技领域。CRAY-Ⅱ银河Ⅱ1.1.5未来的计算机1.1计算机基础知识

计算机发展趋势——微型化

计算机不再是单一的计算机器，而是一种个人的信息机器。

计算机发展趋势——网络化

通过计算机网络可共享远程资源，实现通信和合作。1.1计算机基础知识

计算机发展趋势——智能化

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脑力劳动的智能机器人。DeepblueGarryKasparov

1996年2月10日，卡斯帕罗夫战胜“深蓝”（国际象棋）1997年5月12日，卡斯帕罗夫负于“更深的蓝”（改进的国际象棋）

光计算机1.1.5未来三种新型计算机1.1计算机基础知识

生物计算机

量子计算机1.2.1计算机硬件系统1.2计算机系统构成冯•诺依曼计算机结构

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。控制信号流数据流计算机系统硬件软件中央处理器运算器控制器存储器内存外存ROMRAM输出设备系统软件应用软件磁盘光盘

U盘软盘硬盘键盘、鼠标、扫描仪等显示器、打印机等1.2计算机系统构成输入设备用户程序或文档其它系统软件操作系统硬件

应用软件是指用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编写的程序。应用软件可分为2类：一类是针对某个应用领域的具体问题开发的程序，第二类是一些大型专业软件公司开发的通用型应用软件。

系统软件位于计算机系统最靠近硬件的一层，其他软件一般都通过系统软件发挥作用，系统软件主要包括：

(1)操作系统。

(2)语言处理程序。

(3)监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序等。