计算机技术与计算思维 课件 1. 计算机基础知识

信息技术实践信息技术实践课程组课程助教/ma/s/VnykmKOk计算机基础知识教师信息姓名：电话：邮件：答疑时间地点：教学大纲解读思考：为什么要上本门课程？你期望学到什么？教学大纲这是一幅很著名的人类进化幽默图20世纪以来人类最重大的科技发明当属电子数字计算机，计算技术和计算机是现代社会、经济和科技的基石之一讨论：为什么要学习计算机课程？讨论：计算机对我们产生了什么影响？讨论：计算机对我们产生了什么影响？无处不在工作助手生活伙伴最直观的感受深刻影响着人们的思维方式影响着很多学科的研究和发展深层次

学科交叉：X@Computer!Computer-based+X“多学科交叉融合是创新的源泉，推动了科学研究的重大突破与高新技术的产生。”

计算机学科知识膨胀速度非常快，多学科交叉融合已是必然趋势，“知识”的学习必须有所选择，因此应学习计算机学科基础之余，更应学习经典的、对人们现在和未来有深刻影响得的思维模式！学会像计算机科学家那样思考学会使用计算机处理各种问题为什么要在非计算机专业开设本课程？教学目标1、通过对计算机软硬件的一些基础知识的学习，以及信息技术发展趋势的了解，构建基本的信息素养与学习能力；2、通过熟悉典型的计算机操作环节及工作平台，培养使用常用软件工具处理日常事务的能力，以及应用计算机进行信息处理能力；3、培养学生人工智能及计算思维能力,能够应用人工智能及计算思维解决日常生活中遇到的问题。授课学时安排表序号内容课时数1初识计算机62计算机网络43信息检索24人工智能与计算思维65数据处理与展示46多媒体技术与新媒体应用87原型设计48计算机科学前沿技术2课时总计：36学时

课程目标1.了解计算机的诞生和发展2.掌握计算机系统的组成3.掌握计算机的工作原理4.了解计算机系统及主要性能指标5.能够正确选购适合自己使用的电脑传统“计算机器”多样化的“计算机器”，各种设备的“大脑”系统形形色色的计算机1.1计算机是什么？形形色色的计算机软件正在占领全世界形形色色的计算机操作系统OS:分时OS,实时OS,网络OS,并行OS,移动OS,云OS,…中间件，如应用服务器,消息中间件,流程中间件,服务中间件,…硬件(裸机)嵌入式/移动式(设备裸机)网络化/互联化—其他硬件工具软件语言处理系统数据库管理系统计算机辅助设计与制造软件CAx企业管理软件ERP&SCM电子商务各类软件，网上购物各类在线与非在线娱乐软件计算类软件-生物计算、化学计算等嵌入类软件-车辆、机床等设备云大数据服务智能移动各行业、各领域企业的计算系统；面向家庭、社会和政府的计算系统系统软件应用软件计算机：硬件vs.软件计算机是什么?计算机本质上是信息处理机，输入数字化的数据，按照程序规定的步骤进行处理，输出指定的动作和时序，从而完成控制任务和信息处理。特点：（1）运算速度快（2）计算精度高（3）具有记忆能力（4）具有逻辑判断能力（5）具有自动执行能力1.2计算机能够做什么？我们遇到了这样一些问题：计算机上有病毒了！磁盘上的碎片太多了！计算机启动太慢了！解决方法可以是：查杀病毒软件磁盘整理软件系统配置实用程序（msconfig）一些生活中的应用问题：把照片里的人换个样制作一个求职演说报告统计学生成绩PhotoshopOfficeExcel或数据库PS一些相对专业的问题：制作一个鸟巢的三维模型求解数学中正弦拟合导弹穿甲战斗部侵彻钢板的毁伤分析3dmaxmayaMATLAB投资组合优化等高线正弦拟合问题描述软件名称问题描述软件名称文件与信息下载迅雷下载视频制作影视屏王文档浏览HedExLite压缩软件WinRAR图像浏览ACDSee计算机安全使用360杀毒音频浏览酷狗音乐播放器硬盘检测工具HDTunePro视频浏览超级解霸数​学​建​模Mathematica图像制作美图秀秀电路设计Protel三维动画制作3DSmax机械制图AutoCAD，Pro/E

软件名称与功能你需要具备学习能力应对新技术的跟进！思考：所有计算机可解的问题都有可用的软件吗？计算机使用领域科学计算（数值计算）如：导弹设计、飞机设计、石油勘探数据处理（非数值计算）如：办公自动化、企业管理、情报检索过程控制如：导弹、宇宙飞船控制等计算机辅助系统如：CAD建模人工智能如：博弈、专家系统、机器人...1.3计算机的发展（自学）第一代——电子管计算机（1946—1954年）内存：延迟线或磁芯外存：纸带、卡片或磁带工作速度：几千～一万次／秒软件：机器语言或汇编语言应用：科学计算代表机型：ENIAC特点体积庞大，运算速度低，成本高第二代——晶体管计算机（1954—1964年）物理元件：晶体管内存：磁芯外存：磁带或磁盘工作速度：几十万次／秒软件：高级算法语言应用：事务管理及工业控制代表机型：IBM7000系列优点：体积小，寿命长，速度快，能耗少，可靠性高世界上第一台全晶体管计算机TRADIC，1953人类第一只晶体管(真空二极管),1947第三代——集成电路计算机（1964—1970年）物理元件：中小规模集成电路（硅）内存：半导体存储器外存：磁带或磁盘工作速度：几十万～几百万次/秒软件：高级算法语言、操作系统应用：计算、管理及控制代表机型：IBMSystem/360优点：体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长发展特点：计算机设计出现了标准化、通用化、系列化的局面IBMSystem/360大型机第四代——大规模集成电路计算机（1970年至今）物理元件：（超）大规模集成电路内存：半导体存储器外存：磁盘和光盘工作速度：几百万～几千万次／秒软件：操作系统和应用软件应用：以计算机网络为特征第四代计算机—个人计算机,1981VLSI芯片及其封装的内部电路摩尔定律----每18个月芯片能力增长一倍1.4计算机的分类（1）高性能计算机（2）微型计算机（3）工作站（4）服务器（5）嵌入式计算机1.5计算机的未来世界上最小台式电脑----如同拇指大小平板电脑-AppleIPAD智能手机微型化：可嵌入、可携带2014.6,超级计算机500强第一名：天河二号

--中国32000颗IntelXeonE52.2GHz12核心处理器实测运算速度可以达到每秒3.39亿亿次(这意味着，它计算一天，相当于一台家用电脑计算大约2万年)2022年1月12日，中国计算机学会高性能计算机专业委员会（CCF高专委）发布了2021中国高性能计算机（HPC）性能TOP100榜单。

今年上榜的100台超算系统的平均性能，相比2020年提升79%。

其中，一台匿名主机系统以125PFLOPS（12.5亿亿次每秒）的测试性能排名第一，取代过去5年的榜首“神威·太湖之光”。“神威·太湖之光”今年排名第二，去年排名第二的“天河二号A”今年位列第四。第三名也是一台匿名主机系统。

今年在整个榜单中，“算力服务”占据的系统性能份额最多，达到了46%。中科院计算技术研究所研究员张云泉表示：“算力服务异军突起，中国进入算力经济时代。”功能巨型化：可进行大规模、复杂计算超级计算机500强汽车生产线上的机器人水下机器人智能化理解自然语言，具有自适应性，自主完成复杂功能InternetofServicesInternetofNetworksInternetofThingsInternetof3DWorldsForpeopleandenterprises网络化“未来互联网”-FutureInternet机-机相联，物-物相联，物-人相联，人-人相联网络化IBM提出智慧地球，SmartPlanet。交通电力能源物流InstrumentedInterconnectIntelligent计算机系统硬件系统软件系统系统软件主机应用软件外设中央处理器(CPU)运算器内存储器控制器只读存储器(ROM)随机存储器(RAM)输入设备(键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等）输出设备(显示器、打印机、绘图仪)外存储器(硬盘、U盘、光盘、软盘)操作系统语言处理系统数据库管理系统系统服务程序办公软件图形处理软件辅助设计软件裸机1.6计算机系统组成计算机内部采用二进制冯·诺依曼机存储程序自动工作硬件由五大部件组成JohnvonNeumann冯

诺依曼（1903-1957）冯诺依曼计算机体系结构图灵1.6计算机系统组成冯诺依曼计算机体系结构①运算器硬件③存储器②控制器④输入设备⑤输出设备运算器控制器主存储器输出设备输入设备主机CPU控制器：指挥中心和神经枢纽。运算器：进行算术运算和逻辑运算。存储器：存放程序和数据。输入设备：将程序和数据送入内存。输出设备：将内存中的处理结果转变为用户需要的形式并输出。数据流指令流计算机硬件系统组成计算机的基本工作原理主存储器类型和特点ROM(ReadOnlyMemory)◆ROM（掩膜ROM）ROM生产时写入，用户不可更改。◆PROM（ProgrammableROM，熔丝PROM）生产时空白，用户可写入，但写入后不可更改。◆EPROM（ErasablePROM，紫外线EPROM）可擦除重写，但必须使用专用设备。◆EEPROM(ElectricallyEPROM，电可擦写可编程只读存储器)可在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。◆FlashEPROM（快速可擦除编程只读存储器）是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器。特点：非易失性存储器，断电后信息依然可以保存。RAM(RandomAccessMemory)◆DRAM(DynamicRAM)可随机存取，但必须周期性的刷新以保持存储内容。◆SRAM(StaticRAM)可随机存取，且不需要周期性刷新的存储器。存储器类型和特点特点：易失性存储器，断电信息丢失。内存、硬盘、U盘、光盘等存储器容量单位是相同的，基本存储单位都是字节(Byte)：1024B

=

1KB(千字节)=

1024字节

=

210字节1024KB

=

1MB(兆字节)=

1048576字节

=

220字节1024MB

=

1GB(吉字节)=

1073741824字节

=

230字节1024GB

=

1TB(太字节)=

1099511627776字节

=

240字节1024TB

=

1PB(拍字节)=

1125899906842624字节

=

250字节1024PB

=

1EB(艾字节)=

1152921504606846976字节

=

260字节1024EB

=

1ZB(泽字节)=

1180591620717411303424字节

=

270字节1024ZB

=

1YB(尧字节)=

1208925819614629174706176字节

=

280字节1024YB

=

1BB(千亿亿亿字节)=

1208925819614629174706176字节

=

290字节存储容量为什么采用多级存储体系？为了缓解主存储器读写速度慢，与CPU读写速度不匹配的问题。为了解决主存储器容量小，存不下更多的程序和数据的难题。为了解决计算机断电后，数据程序的存储问题。为了解决存储价格问题。计算机的多级存储体系05030201U盘(USB3.0+)、光盘、软盘硬盘内存(RAM)高速缓存Cache(在CPU中)内存储器外存储器04寄存器(在CPU中)计算机的多级存储体系主板微处理器输入/输出设备外存储器内存储器1.6计算机系统硬件组成主板，又叫主机板(mainboard)、它是微型计算机最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，其上有组成微型计算机的主要电路系统，包括芯片组、扩展插槽、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、电源接口等。主板介绍4个PCI-EX12个PCI插槽6×SATAII接口2个DDR3内存插槽主板电源接口CPU插槽CPU电源接口南桥芯片PCI-EX16插槽技嘉GA-F2A55-DS3主板介绍内存扩展槽：用来插内存条。内存扩展槽插槽、扩展槽和内部接口PCI-E扩展槽：是一种通用型扩展槽，不限定扩展用途，比如：显卡，声卡，网卡等。PCI-EX4扩展槽PCI-EX16扩展槽PCI-EX1扩展槽PCI-EX16扩展槽扩展槽和内部接口SATA接口：sata负责连接固态硬盘、光盘驱动器。SATA接口扩展槽和内部接口M.2接口：用来连接固态硬盘、傲腾内存。M.2接口扩展槽和内部接口针脚：主板底部的针脚通过跳线连接到机箱前面板，包括开机键、重启键、I/O接口指示灯。其他位置还有一些针脚，负责连接RGB，aRGB灯光控制器，CPU风扇，电源风扇等。针脚扩展槽和内部接口电源：主板电源接口分主供电接口和辅助供电接口。ATX24针主供电接口8针CPU供电接口4针CPU供电接口扩展槽和内部接口音频输入接口音频输出接口麦克风接口USB3.0接口E-SATA接口DisplayPort接口HDMI接口USB接口PS/2键鼠接口DVI接口VGA接口主板常用外部接口CPU介绍CPU及其插槽中央处理器〔Central