大学计算机基础导论课件

2024年12月26日课程介绍本课程是本科专业必修计算机基础课程；目标——通过本课程的学习：全面了解计算机科学领域的知识、发展趋势；掌握基本操作技能；熟悉常用软件的使用；培养计算机意识，以能更好地学习、生活和工作；为后继计算机及相关课程的学习打基础。2024/12/262共42页课程设置与成绩评定本课程大学本科通识课程，是全校建设四统一课程：统一大纲，统一要求，统一教材和统一考试。课程设置：没有实验课时，安排自主学习；实验课以自学为主；2024/12/263共42页成绩评定总评=笔试*55%+上机实验*30%+平时*15%（合格要求笔试成绩必须≥55）。实验成绩：平时加上课程最后要求的课程论文或者课程学习实验综合报告；平时成绩：到课情况，作业提交等笔试成绩：期终（冬学期结束）书面理论考试的成绩。2024/12/264共42页为什么要学计算机计算机是一种好工具；计算机成为各行业应用不可缺重要组成部分；计算机已与我们的社会与日常生活密切相关；计算机帮我们解决非常人能解决的问题；计算机使我们找到一份好工作；。。。。。。俗话说：学好数理化，走遍天下都不怕———学好计算机，？？？？？2024/12/265共42页怎么学课前预习听讲仔细课后复习多多练习多多上机多多提问作业和答疑100作业网站：答疑：2024/12/266共42页参考书和教材教材：《大学计算机基础教程》陆汉权等编著浙江大学出版社《大学计算机基础》陈根才主编浙江大学出版社参考书：《大学计算机基础教程学习与实验指导》冯晓霞方红光编著浙江大学出版社《计算机科学导论习题与实验指导》陆汉权主编浙江大学出版社2024/12/267共42页Questions1）计算机是什么？能帮你做什么？怎么用？2）与电脑是否有区别？3）电脑聪明还是人脑聪明？……2024/12/268共42页课程内容概览引言计算机的数据信息、数字逻辑计算机硬件计算机软件操作系统数据组织存储应用软件数据库语言、算法和程序设计方法计算机网络联网技术连接网络与通信网络互连因特网及其资源高级主题信息时代与问题2024/12/269共42页Chapter1

IntroductionOverview计算机是什么冯·诺依曼体系结构计算机的历史计算机的特点和用途计算机的类型计算机科学和计算机工具2024/12/2611共42页1.1计算机是什么计算（Computation）计算机（Computer）理解计算机作为：信息系统的基础数据处理机具有程序能力的数据处理机2024/12/2612共42页2024/12/2613共42页1.1.1信息系统的基础信息系统（InformationSystem）是基于计算机的——6个组成要素，它们是：硬件。主要指计算机及其相关的设备，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。处理过程中必须有人参与，“用户”（User）。过程或称为处理——归纳为操作步骤。通信。以上这些概念涵盖了本课程全部的知识点2024/12/2614共42页

构成计算过程的信息系统有6个要素：（1）硬件（2）软件（3）数据/信息（4）人（User）（5）过程或称为处理（6）通信2024/12/2615共42页1.1.2数据处理机数据处理机模型是计算机原理的经典模型，是按照计算机功能定义计算机的该模型指出：计算机在数据处理过程中，给出的数据相同，那么输出结果将能够重现；不同的输入数据，输出结果也能够随之改变数据处理器模型——反映了计算机系统的基本属性2024/12/2616共42页1.1.3具有程序能力的数据处理机在这个模型中，计算机的数据处理所得到的输出，除了需要输入数据还取决于程序程序不同，即使输入的数据相同可能输出数据也不同，同样的，对不同的数据采用不同的程序也可能产生相同的输出“程序功能”——计算机的处理数据的能力大大提高了——计算机处理能力的一致性和可靠性2024/12/2617共42页定义计算机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装置一般中文文献中使用“计算机”作为正式名称，但更为形象的一个词是“电脑”

BackOverview2024/12/2618共42页1.2冯·诺依曼体系结构计算机有多种模型，冯·诺依曼（JohnvonNeumann，计算机之父）体系结构（图1.3）——现代计算机的基础冯·诺依曼模型主要可归纳为以下三点（1）计算机有五个组成部分：输入、存储、处理（运算）、控制和输出（2）程序和数据以二进制形式存放在计算机存储器中（3）计算机根据程序的指令序列进行，即程序存储（Stored-Program）的概念2024/12/2619共42页1.2.1计算机的五个组成部分图1.3冯·诺依曼结构计算机的组成2024/12/2620共42页1.2.2程序存储的概念在冯·诺依曼体系中，程序被要求在执行之前放到计算机存储器中，还要求程序和数据采用同样的格式——存储器只接收二进制数据程序必须是有限的指令数量组成的。按照一般的理解，计算机指令是进行基本操作的机器代码程序的编制早期的计算机没有“编程(Programming)”这个概念编制程序是指在实际处理数据之前，确定处理这些数据的方法和过程方法和过程——和计算机本身的能力结合2024/12/2621共42页1.2.3数据的存储形式在计算机中怎样存储数据冯·诺依曼并没明确多种数据类型最基本的就是整数、实数以及符号存储数据以二进制方式存储到计算机内部计算机的数据组织将计算机外部各种类型的数据变换为计算机二进制模式，并且能够有效地表达这些数据类型，就是计算机研究的重要方面2024/12/2622共42页更多的话题最早提出“程序存储”：宾西法尼亚大学Moore电子工程学院的J·P·Eckert“哈佛体系结构”（HarvardArchitecture）数据和程序分开存放在现代计算机中，这两种结构都在使用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.2024/12/2623共42页1.3计算机的历史计算的概念和人类文明历史是同步的计算是基于数字的数字（Digit）一词源于拉丁语——“手指”——隐喻人类的计算从手指开始计算机科学的溯源——人类对自动计算的追求2024/12/2624共42页1.3.1历史上的自动计算装置算盘——是最早被广泛使用的计算装置1642法国莱斯•帕斯卡发明的Pascaline

——人类历史上的第一台自动计算机器钟表齿轮计数加减，用杠杆实现进位程序设计语言Pascal以他的名字命名

19世纪初英国数学家巴贝奇——计算机之父发明差分机IPOS（Input，Processing，OutputandStorage）穿孔卡片机和IBM公司2024/12/2625共42页1.3.2第一台电子计算机1936年英国数学家阿兰•图灵(Alan

Turing)提出计算机理论模型：只要能够被分解为有限步骤就能够实现自动计算——

图灵机ABC计算机（AtanasoffBerryComputer）ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorsandCalculation）计算机的里程碑意义世界上第一台可以真正运算、全部是电子装置的计算机2024/12/2626共42页

ENIAC计算机和主要发明人J.毛赫利和艾克特<左前>

2024/12/2627共42页1.3.3现代计算机计算机全名：通用数字电子计算机20世纪六七十年代还在使用的“模拟计算机”也被数字计算机所取代今天的计算机一词也就成了数字计算机的同义词20世纪六七十年代还在使用的“模拟计算机”也被数字计算机所取代关于计算机的“代”——并没有一致的说法2024/12/2628共42页第一代计算机（1946—1959）电子管计算机计算机全名为通用数字电子计算机体积大，故障率高UNIVAC的机器于1952年美国中大选预测艾森豪威尔获胜——预测结果和实际统计结果完全相同1957年IBM公司生产的第一台商用计算机IBM701，一共生产了19台：二进制的0和1表示数据和程序2024/12/2629共42页第二代计算机（1959—1963）晶体管计算机1948年6月贝尔实验室研制成功世界上第一只晶体管第一台晶体管的计算机是CDC制造的1604机器开始使用高级语言开始通过电话线进行数据交流，虽然速度很慢，但这已经是网络的萌芽并行处理被所有大型计算机和超级计算机所使用麻省理工学院——“多道程序”方案2024/12/2630共42页第三代计算机（1963—1975年）集成电路（IC，IntegratedCircuits）计算机1958年发明了集成电路摩尔博士预言IC上能被集成的晶体管数目将会以每18个月翻一番的速度稳定增长

——摩尔法则IBM推出了著名的360系列计算机，不再捆绑销售它的语言软件——开创了计算机语言市场——最终使软件形成了一个巨大的产业第一颗通信卫星——卫星数据通信2024/12/2631共42页图1.5著名的IBM360计算机2008-09-032024/12/2632共42页IBM最新的Z900系列大型机2024/12/2633共42页第四代计算机（1975年—）第四代计算机标志的处理器使用的大规模集成电路（LSIC）——Intel系列处理器1977年第一个真正意义上的微机AppleI——有显示器、键盘、软盘和操作系统软件AppleII计算机，19772024/12/2634共42页第四代计算机（1975年—）1980年，IBM选择Intel8088芯片作为它的微机的处理器——PC（PersonalComputer），委托Microsoft设计操作系统IBM公司的这两个决定的巨大的影响：IBM公司商标的PC成为微型计算机的同义词Microsoft和Intel公司则在计算机软件和硬件方面成为和IBM公司分庭抗礼的业界巨头。2024/12/2635共42页第四代计算机contPC兼容机——PC开放式结构大规模集成电路（LSIC）技术Intel第一片处理器芯片2500个元件Intel宣布将于2005年投放IA-64处理器，以双重结构在单个芯片上集成超过5亿个元件编程语言的发展——新语言——面向对象（OOP）硬件成本的大幅度下降和PC的快速普及——软件成为一个增长速度最快的产业之一高速计算机网络和Internet2024/12/2636共42页今天的计算机集中关注微机发展：微机离我们最近1994/12/25：微机销售第一次超过电视机——最大的消费电子产品图形界面为特征的主流操作系统用户不需要记忆复杂的计算机命令以图形用户接口（GUI）技术为特征的面向对象的编程技术使得程序设计不再以代码开始2024/12/2637共42页1.3.4计算机软件的进化软件随计算机科学的发展和技术的进步而进化计算机的普及应用，很大程度上应该归功于软件第一代软件为1950年代，主要是二进制代码语言，是内置在机器内部的指令50年代末的第二代软件——类似于英文表达的程序设计语言被开发出来，叫做高级语言。典型的高级语言有IBM公司的FORTRAN，还有COBOL第三代软件以“操作系统”为标志——20世纪60年代中期第四代——软件的产业特征开始显露2024/12/2638共42页1.4计算机的特点1．高速、精确的运算能力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．网络功能BackOverview2024/12/2639共42页1.4计算机的用途1．科学计算2．数据处理3．实时系统4．计算机辅助5．计算机网络6．人工智能7．数字娱乐8．嵌入式系统BackOverview2024/12/2640共42页1.5计算机的类型超级计算机Supercomputers，计算能力为T级（Tera-scale，万亿）大中型计算机（MainframeComputer）小型计算机（Minicomputer）工作站（Workstation）微型计算机（Microcomputer）移动计算机（NotebookComputer）