大学计算机基础教材1

第律奸算机导信息技木

■

了解：

■计算机发展历程及中国计算机发展概况。主要内

容包括计算机系统的概念、硬件和软件的发展简

史、计算机分类等。

■信息的基本概念、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。

■未来计算机的发展。主要内容包括计算技术的发

・上一页・

展方向、未来计算机和信息技术的展望。

■下一页1

［停止放映］

第2页

主要知识点

■信息表示

■计算机发展

■未来计算机

■计算机应用领域

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第3页

一、计算机技术的发展和展望

■计算机的发展历程

■未来计算机可能的发展方向

・上一页・

■下一页1

［停止放映］

第4页

m-----

什c遍封算机？

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。

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第诙

1、计算机的发展历程

■计算机技术的发展

算筹———算盘、计算尺一一机械式计算机

-----电子计算机

■电子计算机的发展

电子管-----晶体管-----集成电路

-----大规模集成电路

・上一页1

■下一页1

［停止放映］

第际:

计算工具的进手匕

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基本概

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；

年，美国哈佛大学数学教授霍华德•阿肯提出设计

・上一页■■1944

思想，由IBM承建，设计出“马克1号”计算机。

■下一页1

［停止放映］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。茅顶

唐朝1642年Pascal加法器

1822年巴贝奇

差分机

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

1946年ENIAC1944年阿肯1833年巴贝奇

MARKI分析机第8页

电子计算机

♦ENIAC♦晶体管计算机♦现代计算机

ENIAC一一1946宾州大学

(ElectronicNumerical

IntegratorAndComputer)

t达59屯，使用7弦M文电3管

,708。小电做,10000、迎落,耗

电/5次加，占地/%平方米，运算速

・上一页■/5加米/秒加、减法运第。(系具

”一页1备疫计案机内存储程本的特征〃

［停止放映］Cray-1巨型机

第一台个人计算机

・上一页・

■下一页1

［停止放映］IBM5150

第10页

史上第一台笔记本电脑

・上一页■

”一页1

［停止放映］Osborne1

第17万

世界上第一个鼠标

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第12页

■一款计算机游戏

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

SpaceWar

第13万

现代微型计算机

微机

第14万

现代的家用计算机

TheNewiMac.

17,ClnnmaTFTDeputy

Upto700iMzG3

Airport

CD.COR,CDR'DVOc<xnbo

tlanndhKardon

Starlingat$899

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

iMac

第IE

现代的笔记本计算机

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第1以

微型计算机及微处理器

■从4004到Pentium4

■早期的微型计算机

Intel4004微

PentiumIV微处理器

处理器芯片

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

APPLE1计算机IBMPC计算机第1顶

Intel4004微处理器芯片

・上一页i

包含2300个晶体管，支持45条指令，工作频率1MHz,

『一页1

［停止放映］尺寸规格为3111nlx4mm。计算性能远远超过当年的

ENIAC,最初售价为200美元。

第I演

PentiumlV微处理器

・上一页・“奔腾（Pentium）”微处理器在2000年11月发布，起步

■下一页1频率为1.5GHz,随后陆续推出了1.4GHz-3.2GHz的P4处

［停止放映］

理器，这也是目前最新型的微处理器。

返回

第19万

必兵机发展史

耕算机成展历程

第一代第二代

（）

1946^1957（1958^1964）

电子管计算机晶体管计算机

5千~4万（次/秒）几十万~百万（次/

第四代第三代

（1970~90年代）（1964^1969）

■上一页1大规模集成电路中小集成电路

■下砥万~几亿（次/秒）_百万~几百万（次/秒）

［停止放映］

第20页

中计算机的发展

■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”服务器(2002)。

■软件YHOS、CCDOS.WPS、LinuxOS>C0SIX64、OpenBASE

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

王安磁芯存储器

第27万

2、计算机的未来

■未来电子计算机的发展方向

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

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第22页

■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

・上一页・

■下一页1

［停止放映］

第23万

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。

晶

体

管

数

目

［停止放映］

10微米芯片0.18微米芯片

第24万

■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

智能机器人

算出200〜300万步棋。1996年2月10日，

・上一页■超一流国际象棋大师卡斯帕罗夫以三胜两

■下一页1和一负的成绩战胜了“深蓝”。但在1997

［停止放映］

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。第2E

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

A信息的表示和采集

＞信息的存储和组织

＞信息的传输和检索

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第2砒:

工、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

・上一页■

■信息产业

”一页1

［停止放映］

第2顶

■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

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第2演

■例，一幅黑白图象

■数据一白点阵0000二金0000

00X/000000

1Z00000000\0

/0000广y00

(100r*00S-00

10000000000

0000000000

信息——脸谱\

1Q000100

0一,上

01oT-T01/0

007111100

000000000000

000000000000

・上一页・

■下一页1

［停止放映］

第29页

■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

・上一页1

■下一页1

［停止放映］

第30页

42、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

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第37万

数据编码

■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。

■基本要求是：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，就是用少量的基本符号，根据

■上曲简单的组合规则，以表示大量复杂的信息。

・F-页1

［停止放映］■二进制是一种最简单的编码系统。

第32页

播爨飒御胪软侬蠲直蹙

■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、

01）o

■二进制运算规则简单（逢二进一）。

■二进制编码在物理上最容易实现；自然界中

具有两个目定状态的物理量很多,例如：电

流的有无、电压的高低等。

・上一页・

■下一页1

［停止放映］

第33万

信息的常用单位有“位”、“字节”、“字”三种：

[.位（Bit）表示一位二进制信息（最小单位）

2.字节（Byte）一个字节8位二进制数字组成（是信息的

基本存储单位）

3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，则它的字长是32位，相应的计算机称为32位机。

位(Bit)

■下页1b7b6b5b4b3b24b0字节(Byte)

［停止放映］

....................字(Word)

信息编码

■计算机是美国人发明的，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ASCH码、BCD码、西文字

..符编码和码。

■上一页.EBCDIC

■下一页1

［停止放映］

第35页

中文信息编码

■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。

・上一页■

处理汉字就要解决汉字的输入、编码、在计算

■下一页1

［停止放映］机中保存、汉字转换识别等一系列问题。

第3砒:

多媒体信息表示

■采集------量化------编码

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第3顶

士信息的采集

■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

・上一

■下一页1

［停止放映］

第3演

未经压缩的信息容量

信息源大致比特率

电话8000样本数/秒X12比特/样本=96kbps

(200—3400HZ)

宽带语音16000样本数/秒x14比特/样本=224kbps

(50-7000HZ)

宽带音频44100样本数/秒x2信道X16比特/样本=1.412Mbps

(20-20000HZ)

图像512x512像素色彩图像X24比特/像素=6.3Mb/图像

1±-1：1视频640x480像素色彩图像x24比特/像素x30图像/秒

■下T■=221Mbps

解止放嵋高清晰度电视1280x720像素色彩图像x24比特/像素x60图像/秒二1.3Gbps

第39页

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

号教学管理DB:数据库□0®

■数据库技术璃打开⑼区设计⑨囱新建®X建3在蠢

对象使用设计器创建表课程名称表

使用向导创建表选课成绩表

国

通过输入数据创建表学生成绩表

回

SwitchboardItems学生简况表

成绩汇总表学生情况表

TIPTMAIECIOPHOKEIOTRANKTIORKDATEpicture▲师授课表

+T001卫颜俊C60432686341990-9-10位图图像一

授

+T002张云生C60932686341978-10-1位图图像

+T003陈璇C6093268634授1995-4-10位图图像

+T004李波C6043268634授1979-9-13

+T005李尊朝C60132686341985-5-1位图图像

+T006姚普选C6063268634：1981-6-1

・上一页1+杨振平

T007丁C60--2----j1983-4-20

+T008C60832686341996-9-1

■下一页1

+T009仇卫国C60332686341999-10-20

授

［停止放映］+T010刘路放C6063268634

二i二―11976-9-12

+T011沈红C60132686341976-4-11

+T013王,^C60777277721999-1-10

张伟

_+T014C60822236781999-12-10第40页

记录：己I1F|川|共有记录数：14

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

J局域网/城域网/广域网

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第47万

信息的检索

■早期的检索方式

■网络化、智能化检索

■搜索引擎

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第42页

计算科学体系

■构造性数学基础包括数理逻辑、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；

■计算机应用基础包括程序设计、软件工程、算

■上通法基础、数据结构、数据库等；

■下页■■计算机应用技术包括多媒体、计算机可视化与

麟止放・虚拟现实、人工智能、图形学与图像处理、辅助

设计等。第43页

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

・上一页■

■下一页1-计算机辅助设计

［停止放映］

第44万

计算机到底能干什么？

。计算器?

。打字机?

。玩游戏?

。还有?・・・

・上一页・

■下一页1

［停止放映］

第45页

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（学藉、图书馆、OA）

■信息检索

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第4砒:

一、计算机主要应用领城

■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

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第4顶

&二、计算机典翘应用领域介绍

■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

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第4演

■例：n的求值,古老的计算问题

兀=周长/直径

・上一页■

”一页1

［停止放映］

第49页

■上一页■

”一页1

［停止放映］

计算机应用领城:

--------科学和工程计算

■计算数学+计算机少科学计算

■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

・上一页■

■下一页1■计算机是人类计算能力的延伸

［停止放映］

第57万

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

・上一页■

■下一页1

［停止放映］

第52页

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。

・上一页1

■下一页1

［停止放映］

第53万

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

・上一页■

■下一页1

［停止放映］