《计算机与信息技术》

计算机与信息技术第1章1编辑ppt主要内容：了解：计算机开展历程及中国计算机开展概况。主要内容包括计算机系统的概念、硬件和软件的开展简史、计算机分类等。信息的根本概念、内容、特征、作用。计算机在信息社会中的应用。主要内容包括应用领域、案例、影响等。未来计算机的开展。主要内容包括计算技术的开展方向、未来计算机和信息技术的展望。2编辑ppt主要知识点信息表示计算机开展未来计算机计算机应用领域3编辑ppt一、计算机技术的开展和展望计算机的开展历程未来计算机可能的开展方向4编辑ppt什么是计算机？计算机:是一台能存储程序和数据，并能自动执行程序的机器；是一种能对各种数字化信息进行处理，协助人们获取信息、处理信息、存储信息和传递信息的工具。5编辑ppt1、计算机的开展历程计算机技术的开展算筹——算盘、计算尺——机械式计算机——电子计算机电子计算机的开展电子管——晶体管——集成电路——大规模集成电路6编辑ppt手工到机械自动史前时期，我们的祖先就采用石块和贝壳记数；唐代时期，开始使用算盘；17世纪，出现了计算尺；1642年，法国数学家Pascal创造了第一台能完成加、减运算的机械计算器，计算税收；1822年，英国数学家巴贝奇提出了自动计算机的根本概念，并设计出差分机和分析机；机械计算到电动计算1884年，美国工程师霍雷斯创造了第一台电动计算机,用于人口普查；1944年，美国哈佛大学数学教授霍华德·阿肯提出设计思想，由IBM承建，设计出“马克1号〞计算机。机电全自动到电子数字1946年，第一台数字式计算机ENIAC诞生在美国，从此人类社会进入以计算机为主导的信息时代。7编辑ppt

1642年Pascal加法器1822年巴贝奇差分机1833年巴贝奇分析机1944年阿肯MARKI1946年ENIAC唐朝8编辑ppt电子计算机现代计算机冯·诺依曼

ENIAC晶体管计算机世界上第一台通用数字电子计算机ENIACIBM7090型晶体管计算机TRADIC晶体管计算机Cray-1巨型机

银河-1向量机ＥＮＩＡＣ——１９４６宾州大学(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)〔数字积分电子计算机〕重达30吨，使用18000支电子管，70000个电阻，10000支电容，耗电150KW，占地170平方米，运算速度5000次/秒加、减法运算。(不具备在计算机内存储程序的特征.)9编辑ppt第一台个人计算机IBM5150

10编辑ppt史上第一台笔记本电脑Osborne1

11编辑ppt世界上第一个鼠标12编辑ppt第一款计算机游戏SpaceWar

13编辑ppt现代微型计算机微机14编辑ppt现代的家用计算机iMac15编辑ppt现代的笔记本计算机iBook16编辑ppt微型计算机及微处理器从4004到Pentium4早期的微型计算机

APPLE1计算机

IBMPC计算机

Intel4004微处理器芯片

PentiumⅣ微处理器

例例17编辑ppt

返回

Intel4004微处理器芯片包含2300个晶体管，支持45条指令，工作频率1MHz，尺寸规格为3mm×4mm。计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。

18编辑ppt“奔腾〔Pentium〕〞微处理器在2000年11月发布，起步频率为1.5GHz，随后陆续推出了1.4GHz-3.2GHz的P4处理器，这也是目前最新型的微处理器。返回

PentiumⅣ微处理器19编辑ppt计算机开展史计算机开展历程第一代（1946~1957）电子管计算机5千~4万（次/秒)第二代（1958~1964）晶体管计算机几十万~百万（次/秒）第三代（1964~1969）中小集成电路百万~几百万（次/秒）第四代（1970~90年代）大规模集成电路几百万~几亿（次/秒）20编辑ppt中国计算机的开展大型机及巨型机银河、曙光、神威微型机长城、联想、方正中央处理器“龙芯〞芯片〔2001〕、曙光推出具有中国知识产权“龙腾〞效劳器〔2002〕。软件YHOS、CCDOS、WPS、LinuxOS、COSIX64、OpenBASE曙光3000超级计算机王安磁芯存储器21编辑ppt2、计算机的未来未来电子计算机的开展方向巨型化、微型化、网络化、智能化应用其他技术的计算机光计算机、生物计算机、分子计算机、量子计算机、DNA计算机22编辑ppt摩尔定律计算的能力每18个月翻一番性能价格比在过去20年里1,000,000倍增长在未来20年里1,000,000倍的增长摩尔定律在过去的35年里已被证实了他的准确性在未来至少35年中它还将发挥作用23编辑ppt微型化就是进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。例如，腕式计算机。

400410微米芯片

奔腾40.18微米芯片晶体管数目2300420,000,000图片24编辑ppt智能化是指让计算机具有模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备逻辑推理、学习等能力。目前，已研制出各种“机器人〞，有的能代替人从事各种复杂、危险的劳动，有的能与人下棋等。例如，IBM公司研制的“深蓝〞计算机，每秒能执行50～100亿次运算，每秒能计算出200～300万步棋。1996年2月10日，超一流国际象棋大师卡斯帕罗夫以三胜两和一负的成绩战胜了“深蓝〞。但在1997年5月12日，这位历史上最伟大的人类旗手却败在“更深的蓝〞计算机手下。智能机器人25编辑ppt二、计算机与信息处理信息及信息科学基于计算机的信息处理过程信息的表示和采集信息的存储和组织信息的传输和检索26编辑ppt1、信息科学与技术信息：

区别于物质与能量的第三类资源

信息科学：

以信息为主要研究对象的科学

信息技术：

有效应用信息资源的技术体系信息产业27编辑ppt数据对现实世界中客观事物的符号表示可以是数值数据，也可以是非数值数据，如声音、图像等计算机中数据能输入计算机，并能为其处理的符号序列28编辑ppt例，一幅黑白图象数据——黑白点阵000011110000001100001100110000000010100110011001100110011001100000000001100000000001101100011001011011110110001111111100000000000000000000000000信息——脸谱29编辑ppt信息与数据的联系数据是信息的符号表示，或称载体信息是数据的内涵，是数据的语义解释数据是符号化的信息信息是语义化的数据30编辑ppt2、基于计算机的信息处理过程信息的表示方法信息的采集信息的存储信息的组织信息的传输和检索31编辑ppt计算机最主要的功能就是处理信息，而信息在计算机中如何表示、存放、传递？这是首先要解决的问题。根本要求是：信息的表示、存放和传递要方便、可靠、易处理。显然，在计算机内部，信息只有经过数字化编码后才能表示、存放和传递。所谓编码，就是用少量的根本符号，根据简单的组合规那么，以表示大量复杂的信息。二进制是一种最简单的编码系统。32编辑ppt计算机中的信息采用二进制编码来表示。二进制表示数字容易实现〔只有0、1〕。二进制运算规那么简单〔逢二进一〕。二进制编码在物理上最容易实现；自然界中具有两个固定状态的物理量很多，例如：电流的有无、电压的上下等。33编辑ppt信息的常用单位有“位〞、“字节〞、“字〞三种：⒈位〔Bit〕表示一位二进制信息〔最小单位〕⒉字节〔Byte〕一个字节8位二进制数字组成〔是信息的根本存储单位〕⒊字〔Word〕是位的组合，在计算机中作为一个独立的信息单位处理。不同的机器类型，字长是不同的，常用的字长有8位、16位、32位等。如某个字由4个字节组成，那么它的字长是32位，相应的计算机称为32位机。位（Bit）b7b6b5b4b3b2b1b0字节（Byte）字（Word）……………………34编辑ppt计算机是美国人创造的，因此计算机的字符集中自然包含了英文的26个字母。计算机要在全世界通用，必须采用公认的标准格式对字符、符号进行编码。常用的字符编码有ASCII码、BCD码、西文字符编码和EBCDIC码。35编辑ppt汉字要比英文字母多得多，如何解决汉字的编码问题，这是用计算机处理汉字首先要解决的一个最大难题。汉字处理又包括两方面：汉字输入和汉字识别。英文的26个字母在键盘上都有，但上万个汉字是无法放在一个键盘中。处理汉字就要解决汉字的输入、编码、在计算机中保存、汉字转换识别等一系列问题。36编辑ppt多媒体信息表示采集——量化——编码37编辑ppt信息的采集传统的信息采集方法多媒体信息的采集声音采样率／采样精度图形分辨率／像素位深度

38编辑ppt未经压缩的信息容量信息源大致比特率电话（200～3400HZ）8000样本数/秒×12比特/样本=96kbps宽带语音(50～7000HZ)16000样本数/秒×14比特/样本=224kbps宽带音频(20～20000HZ)44100样本数/秒×2信道×16比特/样本=1.412Mbps图像512×512像素色彩图像×24比特/像素=6.3Mb／图像视频640×480像素色彩图像×24比特/像素×30图像/秒=221Mbps高清晰度电视1280×720像素色彩图像×24比特/像素×60图像/秒=1.3Gbps39编辑ppt信息的组织信息组织的层次结构

位、字节、域、记录、文件和数据库

文件的结构和特点数据库技术40编辑ppt信息的传输信息传输的主要途径

——互联网络网络技术网络设备网络的层次结构网络协议局域网/城域网/广域网41编辑ppt信息的检索早期的检索方式网络化、智能化检索搜索引擎42编辑ppt计算科学体系构造性数学根底包括数理逻辑、代数系统、图论、集合论等；计算的数学理论包括计算理论、高等逻辑、形式语言与自动机、形式语义学等；计算机组成原理、器件与体系结构包括数字逻辑与数字集成电路、计算机原理与设计、计算机系统结构、微机原理与接口技术等；计算机应用平台包括操作系统、网络、编译系统原理、分布式系统等；计算机应用根底包括程序设计、软件工程、算法根底、数据结构、数据库等；计算机应用技术包括多媒体、计算机可视化与虚拟现实、人工智能、图形学与图像处理、辅助设计等。43编辑ppt三、计算机的应用了解计算机的主要应用领域计算机典型应用领域介绍科学与工程计算信息管理电子商务人工智能计算机辅助设计44编辑ppt计算机到底能干什么？计算器？打字机？玩游戏？还有？…45编辑ppt例计算机和现代生活当代大学生的一天……〔IC、ATM、201卡〕多媒体教学〔作业提交、答疑、考试〕通讯娱乐家用电器信息管理〔学籍、图书馆、OA〕信息检索46编辑ppt一、计算机主要应用领域科学与工程计算信息处理过程控制计算机辅助系统多媒体技术应用计算机通信和网络应用人工智能47编辑ppt二、计算机典型应用领域介绍科学与工程计算信息管理电子商务人工智能计算机辅助设计与制造48编辑pptπ=？例：π的求值，古老的计算问题π=周长/直径49编辑ppt公元前250年，古希腊，阿基米德，≈3.141973年，CDC7600，1,001,250位小数1949年，ENIAC，2,037位小数公元480年，祖冲之，3.1415926∼3.1415927π求值的历史1609年，德国，LudolphVanCeulen，35位小数1874年，WilliamShanks，707位小数(527位正确)1958年，IBM704，10,000位小数1961年，IBM7090，100,265位小数1999年，HITACHISR8000，206,158,430,000位小数

50编辑ppt计算机应用领域：

科学和工程计算计算数学+计算机

科学计算计算数学：研究数值计算方法计算机：计算数学强有力的工具科学计算是第三种科学手段理论研究：无法求得理论解科学实验：难以应用实验手段可以进行计算计算机是人类计算能力的延伸51编辑ppt科学和工程计算的应用

大气科学研究：数值天气预报油气资源勘探：地震波数据处理核武器模拟试验空气动力学计算有限元方法计算52编辑ppt数值天气预报例：天气预报，与计算有什么关系？运用数学方法，通过数值计算进行天气预报的方法和相关的理论

将已有的观测值作为初值，通过求解大气动力学和热力学方程组，从而客观、定量地作出天气预报。1950年4月，ENIAC成功地作出世界上第一次正确的数值天气预报。

53编辑ppt地震波数据处理人工制造强烈的震动，在岩石中传播的弹性遇着岩层的分界面产生反射波或折射波；记录返回地面的反射波或折射波；分析地震波在地层中传播的运动学和动力学信息，根据波的传播路线和时间，确定发生反射波或折射波的岩层界面的埋藏深度和形状，反推出地下的岩层和岩性构造。地震资料处理计算量大，处理周期长

54编辑ppt信息管理

数据处理系统办公自动化〔OA〕系统管理信息系统例：沃尔玛55编辑ppt零售业霸主沃尔玛福布斯全球富豪排行榜占据了前十名的半壁江山全世界最大的企业1974年运用计算机进行库存控制1983年，使用条形码扫描系统1985~1987年，安装专用卫星通信系统，4000家沃尔玛分店都能够通过自己的终端与总部进行实时联系详解56编辑ppt计算机时代的信息管理

管理信息系统〔MIS〕开展电子数据处理系统〔EDPS〕工资计算管理信息系统〔MIS〕酒店管理决策支持系统〔DSS〕市场预测57编辑ppt决策支持系统〔DSS〕DSS是用以辅助各级管理者进行正确决策的系统。DSS具有对话、数据存取和模型化三大功能，因此，它是由对话子系统、数据子系统和模型子系统组成。DSS还需要各种各样的模型，包括永久性模型、特别模型、用户构造模型等。DSS在诸如投资决策、布局决策、销售决策、开展战略决策等方面帮助人们选择最正确的方案。正是由于DB、知识库、专家系统和DSS给OA系统赋予“智慧〞和“灵感〞，给“自动办公〞带来巨大的生机。58编辑pptMIS概念要点人-机系统技术手段+现代管理思想计算机技术信息技术管理技术决策技术辅助管理和决策59编辑ppt企业信息系统的分类技术信息系统CAD(computeraideddesign)CAM(computeraidedmanufacturing)CNC(computernumericcontrol)管理信息系统MRP(materialrequirementplanning)MRP-II(manufacturingresourcesplanning)CAQ(computeraidedqualitycontrol)综合信息系统CIMS(computerintegratedmanufacturingsystems)ERP(enterprisesresourcesplanning)60编辑ppt企业信息系统产生背景：现代化的大生产给机械制造业带来了许多困难原材料不能准时供给零部件生产不配套产品生产周期过长，劳动率下降资金积压严重，周转期长市场和客户的要求多变，使企业经营方案系统难以适应61编辑ppt企业信息系统和现代管理方法

MRP(MaterialRequirementPlanning)MRP-II(ManufacturingResourcesPlanning)CIMS(ComputerIntegratedManufacturingSystems)ERP(EnterprisesResourcesPlanning)62编辑pptMRP制造资源规划系统物料需求方案：主生产调度(MPS)、物料用量清单(BOM)、库存、未交货单等资料，计算未来的物料需求。闭环式MRP：增加反响，修改方案，动态控制。63编辑pptMRP-II除材料外，人力、资金、设备和时间也看成企业的资源，并加以控制。除生产外，还包括销售、财务、本钱的处理。满足制造业所有的经营及生产活动。64编辑pptERP：管理+IT〔企业资源规划〕集组织模型、企业标准和信息技术、实施方法为一体的综合管理应用体系。企业的管理核心从“在正确的时间制造和销售正确的产品〞，转移到了“在最正确的时间和地点，获得企业的最大利润〞。具有智能化的管理控制系统。能够适应互联网，可以支持跨平台、多组织的应用，并和电子商务的应用具有广泛的数据、业务逻辑接口。65编辑ppt电子商务

例：亚马逊的奇迹1995年车库中诞生1997年营业收入达1.48亿美元，1998年猛增到5.4亿美元提供了310万个可方便查找的书目1600名员工人均创收37.5万美元网上书店每平方米的销售量是传统书店的800％如果按传统书店所需的营业面积来计算的话，它的规模约占好几平方英里，顾客达500万人以上。你得开着汽车，才能浏览完它所提供的书目。66编辑ppt电子商务的产生背景商业自动化完善和开展POS企业内部的商务活动大量使用OA和MIS金融业步入电子化，大量采用自动效劳系统Internet技术的飞速开展“最震撼人心的消息莫过于早上一觉醒来，发现互联网的使用量正以每年2300％的速度增长〞。杰夫-贝索斯67编辑ppt什么是电子商务

根底：计算机、Internet目标：经济活动借助计算机网络进行网上的交易活动通过Internet进行的各种商务活动68编辑ppt电子商务的主要内容

企业内部电子商务

企业间的电子商务

企业与消费者之间的电子商务

69编辑ppt人工智能

科幻片中的机器人例：“深蓝〞战胜人类智慧？1997年5月11日，卡斯帕洛夫以2.5：3.5的比分败在一台电脑〔IBM-AS/6000〕手下！！智慧输掉了，人类还剩些什么？……“这是一部像人的机器和一个像机器的人之间的决斗〞！70编辑ppt人工智能的产生和开展什么是人工智能机器能够执行人类的活动主要目标：研究用机器来模仿和执行人脑的某些智能功能图灵测试麦卡锡〔McCarthy〕发起人工智能研讨会71编辑ppt人工智能研究的根本内容机器感知

机器思维

机器学习

机器行为

智能系统及智能计算机构造技术

72编辑ppt人工智能的应用领域

问题求解

逻辑推理与自动定理证明

自然语言处理

自动程序设计

专家系统

机器学习

人工神经网络

机器人学

模式识别

智能决策支持系统

73编辑ppt计算机辅助设计与制造

企业信息系统中的技术信息系统例：汽车设计油泥模型价值上千万元CAD草图可以在电脑屏幕上模拟油泥模型和一切测试研发本钱下降了1/374编辑pptCAX技术

CAD〔ComputerAidedDesign：计算机辅助设计〕CAM〔ComputerAidedManufacturing：计算机辅助制造〕CAPP〔ComputerAidedProcessPlanning：计算机辅助工艺规划〕CAE〔ComputerAidedEngineering：计算机辅助工程〕75编辑pptCAD利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，进行工程和产品的设计与分析，以到达理想的目的或取得创新成果76编辑pptCAM计算机辅助制造通过计算机分级控制和管理制造过程的多方面工作。77编辑pptCAPP计算机辅助工艺规划通过向计算机输入被加工零件的几何信息〔图形〕和加工工艺信息〔材料、热处理、批量等〕，由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程78编辑pptCAE计算机辅助工程用计算机来帮助设计人员和工程生产管理人员进行工程生产方案、管理、设计和控制的技术79编辑pptCAD/CAM系统的根本功能计算机辅助绘图

几何建模

有限元分析优化设计

处理数控加工信息

统一的数据管理

80编辑pptCAD/CAM系统介绍AutoCAD

Tango/Protel

81编辑ppt进一步学习指导

科学计算软件

MATLABSCILAB计算机应用的综合化

82编辑ppt例4新华网巴黎2002年7月4日电。法国原子能委员会军事应用局日前宣布，该局正在进行一项核武器模拟试验方案〔投资51亿欧元〕。根据物理机理，造成核爆条件的过程与核反响的过程都是高温高压下进行；高达几百个大气压、几千万摄氏度、巨大能量是在微秒级时间内释放。描述核反响的物理过程的数学模型是一组非定常的非线性偏微分方程。它可给出核爆炸各个细节的图像、定量的数据和运动的全过程。但该组方程是无法求出解析解的。因此只有求助大规模科学计算。核武器设计中，从摸清规律、调整各种参数到方案的优选等等，需要计算成千上百个模型。由于进行核试验耗资大、周期长，所以不能只通过核试验来设计和改进产品。在计算机上选择一套参数设计一个模型，在一定意义上相当于进行一次核试验。在计算机上花费几百万元进行计算，可以节省以亿计的试验经费。模拟核爆试验可以减少试验次数，大大降低研制本钱。因此，世界各国在核武器的研制设计中都大量采用了科学计算的方法。返回83编辑ppt沃尔玛：利用信息技术成全其零售业霸主地位沃尔玛计算机系统可以追踪每一件商品的进销全过程。通过采用最新的信息技术，沃尔玛能够以最低的本钱、最优质的效劳、最快速的管理反响进行全球运作。管理信息系统的应用使沃尔玛有关各方可以迅速得到所需的货品层面数据，观察销售趋势、存货水平和订购信息甚至更多。美国通过运用信息技术改造传统产业，使传统产业的国际竞争力得以快速提升。返回84编辑ppt蓝博基尼跑车蓝博基尼是世界最著名的跑车之一。1999年初，意大利制造商想将它出口到美国，按照美国的平安法规，所有的车必须装有气囊。因此蓝博基尼需要做气囊的匹配碰撞。按传统方法，该项测试至少要撞10辆以上的样车。以一辆蓝博基尼400万~500万元人民币〔30万~40万英镑〕计，仅碰撞的样车损失费用就将在5000万元以上。欧洲的一家设计公司用CAD测试方法只用了十分之一的费用，就解决了问题。该公司先把气囊在计算机里模拟装到车上，再模拟各种路况并对车进行了调整，最后只碰了一辆真实的实物车就顺利地通过了验证测试。返回85编辑ppt逻辑推理与自动定理证明对数学中臆测的定理寻找一个证明或反证，不仅需要有根据假设进行演绎的能力，而且需要某些直觉技巧。借助计算机来证明数学猜测或定理，这是一项难度极大的人工智能应用，也已取得一些成果。四色猜测的证明。四色猜测是图论中的一个世界级的难题，它的内容是：用四种颜色就可绘制任何地图，三种颜色不够，而五种颜色多余。这个猜测经过无数次的验证，结论都是千真万确的，但却一直无法在理论上给出证明，所以有人认为，证明这个猜测的难度丝毫不亚于哥德巴赫猜测。1976年7月，美国数学家哈根和阿贝尔用计算机成功地证明了四色猜测。这个猜测的证明需要进行一百亿次〔1010次〕逻辑判断，这个天文数字的工作量如果用人工来完成，那么需两万年时间，这就是计算机问世以前，任何人都无法证明或推翻这个猜测的原因。返回86编辑ppt自然语言处理

自然语言处理是人工智能的早期研究领域之一。如果能让计算机“听懂〞、“看懂〞人类自身的语言，那么更多的人可以使用计算机，大大提高了计算机的利用率。自然语言处理就是研究如何能让计算机理解并生成人们日常所使用的语言，使得计算机懂得自然语言的含义，从而建立起一种人与机器之间的密切而友好的关系，使之能进行高度的信息传递与认知活动。要到达以下三个目标：〔1〕计算机能正确理解人们用自然语言输入的信息，并答复输入信息中的有关问题；〔2〕计算机对得到的信息能自动产生相应的摘要，用不同的词语复述信息的内容；〔3〕计算机能够把用某一种自然语言的信息自动地翻译为另一种自然语言，即机器翻译的问题。返回87编辑ppt自动程序设计

自动程序设计包括程序综合和程序正确性检验两个方面，分别实现自动编程和证明程序的正确性。对自动程序设计的研究不仅可以促进半自动软件开发系统的开展，而且也使通过修正自身代码进行学习的人工智能系统得到开展。目前已经研制出能够以各种不同的目的描述来编写计算机程序的系统，但这方面的进展依然非常局限。返回88编辑ppt机器学习学习是人类智能的主要标志和获得知识的根本手段，只有让计算机具有类似于人的学习能力，自动获取新的事实及新的推理算法，才能使计算机真正具有智能。机器学习的低级阶段是机械式