浙江大学大学计算机基础课件

第1章引论1.1计算机是什么1.2数据处理机模型1.3现代计算机模型1.4计算机系统1.5信息系统1.6因特网和万维网1.7计算机文化和计算思维计算机科学ComputerScience?一个宽泛的概念涵盖了计算机的方方面面科学的计算机工具的计算机?人类信息交流的工具Computerscienceisnomoreaboutcomputersthanastronomyisabouttelescopes.?本课程主要介绍计算机的基本知识计算机是什么?Computer从事计算工作的人二战时，美国开始研制自动计算装置，Computer有了机器的含义我是计算机我的工作是计算要算就找我吧计算机是什么?计算机是发展最快、影响最大的新学科，相关术语：计算机科学ComputerScience计算机技术ComputerTechnology计算机工程ComputerEngineering信息技术InformationTechnology，IT?计算机的变化技术上：体积小，功能强用途上：从专用到消费品计算机是什么计算机和计算?计算Computation数学的基础计算机的基础?期望计算机实现数学意义上的“自动计算”?现实客观世界的形态被“数字化”?计算机素质知道它，知道它是如何做到的010101010101010……..Question1WhatisComputer，Youropinion？计算机的定义?计算机是一种现代化的信息处理工具，它对信息进行处理并提供结果，其结果（输出）取决于所接收的信息（输入）及相应的处理算法——《计算机科学技术百科全书》?核心词汇工具处理信息算法信息处理工具输入数据输出信息算法/程序计算机科学与技术?计算机的设计、制造，以及运用计算机进行信息的获取、表示、存储、处理、控制等的相关理论、原则、方法和技术?计算机科学CS研究现象和揭示其规律?计算机技术CT研制计算机使用计算机进行信息处理的方法和手段1.2数据处理机模型?对计算机的理解数据处理机DataProcessor处理数据(Data)，得到信息(Information)Data——原材料Information——制成品?计算机原理模型黒盒模型带有程序功能的处理机模型处理数据的机器数据信息InputOutput黒盒模型?数据处理机模型处理数据的机器或装置计算机原理的经典模型之一?数据处理方式是固定的输入相同数据，输出结果相同（重现）输入不同数据，输出结果不同（变化）输入数据输出数据(信息)计算机（处理数据）具有程序能力的数据处理机?程序Program让计算机按预定的步骤进行工作输入数据输出数据(信息)计算机（处理数据）程序具有程序能力的数据处理机?在同一个程序的控制下（如：求绝对值）输入相同数据，输出结果相同—一致性输入不同数据，输出结果不同，也可能相同?数据处理所得到的输出，除了输入数据还取决于程序?在不同程序的控制下输入相同数据，输出结果不同输入不同数据，输出结果可能相同具有程序能力的数据处理机?程序是处理数据的算法的具体实现?程序对计算机的改变变得复杂：提高处理数据的能力变得灵活?不同的数据，相同的程序，相同的结果?不同的数据，不同的程序，相同的结果?程序原理能够按照“程序”进行工作程序是事先编制好并存放在计算机内部1.3现代计算机模型?计算机有五个组成部分输入Input运算ArithmeticLogicUnit存储Memory控制Controller输出OutputCPU=ALU+Controller?冯·诺依曼模型冯·诺依曼计算机存储器运算器控制器输入输出CPU分为3个子系统：处理器子系统CPU存储器子系统Memory输入输出子系统I/O1.3现代计算机模型?巴贝奇（CharlesBabbage，1792—1871）计算机之父设计差分机，原理为IPOS?Input,Processing,Output,Storage?哈佛结构HarvardArchitecture数据和程序分开存放用于专用处理器系统、通用CPU芯片内部?基本原理类似的其他模型多处理器的流水线结构、并行结构等艾伦·图灵，英国科学家，人工智能之父1936年发表著名论文《论数字计算在决断难题中的应用》提出“图灵机”(TuringMachine)的设想——计算机的理论模型可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置，用来计算所有能想像得到的可计算函数1945年图灵到英国国家物理研究所工作，并开始设计自动计算机图灵?1950年，发表论文《计算机能思考吗？》，设计了著名的图灵测试，通过问答来测试计算机是否具有同人类相等的智力提出了一个用于判别计算机是否具有和人类相似程度的智能的实验图灵和图灵机实验的基本思想让受试者和计算机分别回答一定数量的问题，如果审查答案的人在多数情况下不能正确地判断哪边回答问题的是计算机，那么就说明这台计算机的智能达到了与人接近的水平程序存储原理?现代计算机模型要求程序在执行前存放到存储器中程序和数据采用同样的格式——程序存储原理?程序存储原理解决的问题使计算机自动执行程序——程序控制使程序可重用——存储程序历史上的自动计算装置?中国算筹——春秋战国时期，图算盘——唐代，最早被广泛使用的计算装置?第一台自动计算机器Pascaline1642年，法国布莱斯?帕斯卡发明，图钟表齿轮计数加减，用杠杆实现进位程序设计语言Pascal以他的名字命名德国数学家莱布尼兹，二进制发明人，图?19世纪初，差分机，完成公式计算英国数学家巴贝奇，计算机之父，图?19世纪末，穿孔卡片机，IBM公司，蓝色巨人电动机械式计算机(1930年)电动机械式计算机(1930年)1936年制造的手摇式机械计算机1941年研制的Z-3型计算机世界第一台通用程序控制机电式计算机，德国科学家朱斯研制1.4计算机系统硬件系统软件系统1.4计算机系统计算机系统硬件系统处理器系统(主机)存储器系统外部设备输入设备输出设备软件系统系统软件操作系统编程语言工具软件应用软件办公软件其他应用软件硬件系统?硬件Hardware计算机的物理设备实现计算机操作过程、输入、输出互联的各种电子设备?计算机设备Device既可以指一个价值数亿的巨型计算机系统，也指一个只有数十元的鼠标器?第一台现代计算机1946年，ENIAC第一台现代计算机?ENIAC电子数字积分计算机ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator1945年11月，由美国宾夕法尼亚大学研制世界上第一台可以真正运算、全部是电子装置的计算机18000多个电子管重约30吨170平方米48万美元每秒5000次（人工20小时的计算量只需30秒完成）ENIAC计算机和主要发明人毛赫利和艾克特<左前>ENIAC的电子管和电线ENIAC由大量电子管组成ENIAC的电线?现代计算机发明人阿塔纳索夫（Atanasoff）1939年和贝里研制出ABC样机1941年毛赫利窃走他的研究成果诞生于英国，由汤米、费劳尔斯等研制1943年3月开始研制的，主要目的是破译经德国“洛伦茨”加密机加密过的密码1944年1月10日，“科洛萨斯”计算机开始运行“科洛萨斯”比美国的ENIAC计算机问世早两年多，在二战期间破译了大量德军机密，战争结束后，被秘密销毁世界上第一台计算机“科洛萨斯”?计算机发展的四个时代第一代1946～1959年，电子管计算机体积大，故障率高，主存储器是磁芯，后期出现磁带作辅存第二代1959～1963年，晶体管计算机体积小，功耗低，更可靠，开始使用高级语言，有了磁盘现代计算机的发展第三代1963～1975年，集成电路计算机神奇的硅片，成本大大降低，主存是半导体，出现操作系统第四代1975年至今，大规模集成电路计算机体积更小，成本更低，微型计算机开始进入家庭软件快速发展出现高速计算机网络集成电路VLSI集成电路芯片集成电路芯片摩尔法则微型计算机IBMPC，1981Apple计算机，1977著名的IBM360计算机IBM新的Z900系列大型机计算机类型?按计算机的规模及销售价进行划分巨型计算机：千万USD，supercomputer?天河-1A：主机的处理器达到186368个运算速度达到了每秒2570万亿次大/中型计算机：数百万USD，mainframeComputer小型计算机minicomputer终端terminal微型计算机microcomputerPCpersonalcomputer嵌入式系统（实验仪器、工业生产设备）智能手机计算机的特点1．高速、精确的运算能力运算速度快计算精度高圆周率世界纪录：小数点后12411亿位最新世界纪录：小数点后25769.8037亿位日本筑波大学副教授高桥大介等研究人员2．准确的逻辑判断能力3．强大的存储能力4．具有自动功能5．网络与通信功能但计算机并不具备人一般的思维能力计算机软件?软件“看不见”的，却是不可或缺的所有与计算机相关的文档、程序、语言等?软件系统系统软件：服务于计算机本身应用软件：解决特定问题?软件的进化从专业到产业计算机软件的进化?第一代计算机时期主要是二进制代码语言后来出现汇编语言?第二代计算机时期开始出现高级语言，FORTRAN和COBOL?第三代计算机时期出现操作系统出现一些专用软件包?第四代计算机时期出现结构化程序设计语言，BASIC、C等主流操作系统以图形界面为特征面向对象的编程，网络软件Question2DoyouKnow:Thecomputerishowtooperate?计算机是如何运行的?通电后CPU执行启动程序BIOS操作系统调入内存?BIOS引导后计算机由操作系统管理和控制1.5信息系统?信息系统为需要者提供特定的信息准确、快速?信息系统是基于计算机的?信息系统6个要素硬件，主要指计算机及相关设备，是物理部分软件，使用特定语言编写的有关的程序数据/信息人/用户，两类用户，以计算机为职业、使用计算机过程/处理，实现系统功能的操作步骤通信用户和计算机之间，硬件和软件之间，计算机之间（网络）1.6因特网和万维网?Network：两台以上的计算机互连?世界上最大的网：Internet目的：资源共享网络的网络管理上：无中心特性——开放虚拟社会网上的各种社会形态：现实世界的Copy万维网?WorldWideWebWWW简称为Web中文名为万维网?原为Internet的一种应用（技术）LinkandWebpageandWebsite现实：Internet的代名词第一个浏览器软件：Mosaic免费的浏览器校园网：1.web资源?

浙大办公网?

缘网(提供软件下载)?98论坛?

浙大图书馆可以查期刊?

多媒体中心2.BBS资源?

浙大官方BBS站?888BBS(校内)?访问88的两种方式(1)8飘渺水云间(2)用Fterm访问(fterm可以在缘网下载)?abc@学生邮箱3.Ftp资源?8:52088软件?00:52088