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热烈欢迎各位来自生产一线的职工来我基地学习，预祝各位生活、学习愉快！,计算机文化基础教程,信息时代的基本技能,郑州铁路局职工培训基地 蓝晓光,E-mail: HNZZLXGSINA.COM,第一章 计算机文化与信息化社会,计算机 发展史,1.1.1 近代计算机的发展史,1.1 计算机的发展、应用与展望,计算机 发展史,计算的工具的发展史,我国唐代末出现算盘，是人类经过加工研制出来的第一种计算工具。,加法器,1642年法国物理学家帕斯卡发明了凸轮式加法器,1822 差分机,计算的工具的发展史,近代的计算机发展中，起奠基作用的是英国数学家查尔斯巴贝奇，他于1822年、1834年先后设计了差分机和分析机。但分析机具有输入、处理、存储、输出及控制五个基本装置。,1833 分析机,MARK I,计算的工具的发展史,1936年美国霍华德艾肯提出用机电方法而不是机械的方法来实现巴贝厅分析机的想法，并在1944年制造成功Mark计算机，所以国际计算机界称巴贝奇为“计算机之父”,1.1.2 现代计算机的发展史,现代计算机也称为电脑或电子数字计算机，是一种能存储程序和数据、自动执行程序、快速而高效地自动完成对各种数字化信息处理的电子设备。,计算机孕育于英国、诞生于美国、应用于全世界。计算机的特点是：运算速度快，计算精确度高，可靠性好，记忆和逻辑判断能力强，存储容量大而且不易损失，可以实现多媒体以及网络功能等。,在现代计算机的发展中，最杰出的代表人物是英国的图灵（1912年至1954年）和美籍匈牙利人冯诺依曼（l903年至1957年）。,图灵的主要贡献：一是建立了图灵机的理论模型，对数字计算机的一般结构、可实现性和局限性产生了意义深远的影响；二是提出了定义机器智能的图灵测试，奠定了“人工智能”的理论基础。为纪念图灵的理论成就，美国计算机协会在1966年开始设立了奖励目前世界计算机学术界最高成就的图灵奖。,冯诺依曼是在纯粹数学、应用数学、量子物理学、逻辑学、气象学、军事学、计算机理论及应用、对策论和经济学诸领域都有重要建树和贡献的伟大学者。是他首先提出了在计算机内存储程序的概念，并使用单一处理部件来完成计算、存储及通信工作。有着“存储程序”的计算机成了现代计算机的重要标志。,ENIAC,计算机 时代,计算机 发展史,美国于1946年2月14日正式通过验收名为ENIAC的电子数值积分计算机宣告了人类第一台电子计算机的诞生。,ENIAC (1946)计算机,18000个电子管 占地170平方米 重达30吨 耗电150千瓦 保存80个字节 每秒5千次加、减法运算 价值40万美元,人类第一台具有内部存储程序功能的计算机EDVAC，电子离散变量自动计算机，是根据冯诺依曼的构想制造成功的，并于1952年正式投入运行。EDVAC采用了二进制编码和存储器，其硬件系统由运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备五部分组成。,程序存储工作原理也被称为冯诺依曼原理。因此常把发展到今天的整个四代计算机习惯地统称为“冯氏计算机”或“冯诺依曼式计算机”。,第一代：电子管计算机（4657),逻辑元件 电子管 内 存 延迟线或磁芯 外 存 纸带、卡片或磁带 工作速度 几千几万次秒 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(5864),逻辑元件 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 IBM 7000 系列 优 点 体积小，寿命长，速度快，能耗少，可靠性高,第三代：集成电路计算机(6470),逻辑元件 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 几十万几千万次/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 IBM System /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,第四代：大规模集成电路计算机,逻辑元件 （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 微型计算机属于第四代计算机,Intel PENTIUM,71年-现在, ,计算机的发展史,第五代：智能化计算机,主攻目标让计算机具有人的听、说、读、写和思维推理能力,神经网络计算机 用数据单元模拟人脑的神经元，并利用神经元结点的分布式存储和相互关联来模拟人脑活动,生物计算机 使用蛋白分子为主要原料制成的生物芯片构成，存储能力巨大，而且以波的形式来传播信息,将电脑浓缩在一颗芯片上,8008,摩 尔 定 律,每18个月芯片能力增长一倍,微处理器（CPU）,改进微处理器 的两种方法：,1.提高工作速度,2. 同时处理 更多的数据,4.7 MHz,100 MHz,1GB以上,8 位,32 位,64 位,1.1.3 现代计算机 的分类,巨型化 微型化 网络化 智能化 多媒体 多极化,PDP-11,CRAY-,Altair 8800,根据美国电气和电子工程师协会（IEEE）的一个委员会于1989年11月提出的标准来划分的，即把计算机划分为巨型机、小巨型机，大型主机、小型机、工作站和个人计算机等6类。,按规模分类计算机,国外较流行的分法：巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和个人计算机（PC）六大类。,随着计算技术和超大规模集成电路技术的飞速发展，不管那种分类方法都是相对而言。,我国的分法：巨型机、大型机、中型机、小型机、单片机和微型机六大类,计算机的特点和分类,1.计算机的主要特点 运算速度快每秒几百亿次几千亿次 计算精度高可使用足够多的二进制位数来获得所要求 的数据精度 具有逻辑判断能力这是区别于其它任何机器的一个特点 存储容量大提供大容量的存储器来存储程序和数据 自动化程度高可以按照人们事先编制好的程序自动连续地进行各种操作,1.1.4 计算机的应用领域,1.3.1 计算机的传统应用领域 1科学计算，也称数值运算。它是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。这是计算机最早最重要的应用领域。在整个计算机的应用中，其比重虽已不足10，但其重要性依然存在。 2事务数据处理，也称信息处理。利用计算机对所获取的信息进行记录、整理、加工、存储和传输等。这是计算机应用最广泛的领域，包括管理信息系统（MIS）和办公自动化（OA）等。计算机机时的80是从事于这样或那样的非数值数据处理。,3 计算机控制，也称实时控制或过程控制。利用计算机对动态过程（如控制配料、温度、阀门的开闭，乃至人造卫星、航天飞机、巡航导弹等）进行控制、指挥和协调。 4 生产自动化。生产自动化（Production Automation，PA）在这里是指利用计算机辅助设计、辅助制造产品，如集成制造系统等内容。 5 数据库应用，数据库应用（database applications）是计算机应用的基本内容之一。任何一个发达国家，从国民经济信息系统和跨国科技情报网到个人的亲友通信、银行储蓄账户，均与数据库打交道。办公自动化与生产自动化，也需要有数据库的支持。 6 人工智能。人工智能（artificial intelligence）也称智能模拟，是指利用计算机来模仿人类的智力活动。主要应用在机器人（robots）、专家系统、模拟识别（pattern recognition）、智能检索（intelligent retrieval）、自然语言处理、机器翻译、定理证明等方面。,7 网络应用。利用计算机网络。使一个地区、一个国家、甚至在世界范围内的计算机与计算机之间实现信息、软硬件资源和数据共享，可以大大促进地区间、国际间的通信与各种数据的传输与处理，改变了人的时空的概念。现代计算机的应用已离不开计算机网络。 8 计算机模拟。计算机模拟是用计算机程序代替实物模型来做模拟试验，可广泛应用于工业部门和社会科学领域。在20世纪80年代末还出现了“虚拟现实”的新技术，这将是21世纪初期最有前景的新技术之一。 9 计算机辅助教学。计算机辅助教育包括CAI（计算机辅助教学）和CMI（计算机管理教学）两部分。平时所说的计算机辅助教学主要指CAI。,1.1.5 现代计算机发展的趋向 现代计算机的发展表现为两个方面：一是巨（型化）、微（型化）、多（媒体化）、网（络化）和智（能化）5种趋向；二是朝着非冯诺依曼结构模式发展。 1五种趋向 （1）巨型化。这是指高速、大存储容量和强功能的超大型计算机。 （2）微型化。微型机可渗透到诸如仪表、家用电器、导弹弹头等中、小型机无法进入的领地，所以发展异常迅速。当前微型机的标志是运算器和控制器集成在一起，今后将逐步发展到对存储器、通道处理机、高速运算部件、图形卡、声卡的集成，进一步将系统的软件固化，达到整个微型机系统的集成。 （3）多媒体化。多媒体是指“以数字技术为核心的图像、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境”。多媒体技术的目标是无论在何地，只需要简单的设备就能自由自在地以交互和对话方式收发所需要的信息。实质就是使人们利用计算机以更接近自然方式交换信息。,（4）网络化。计算机网络是现代通信技术与计算机技术结合的产物。从单机走向联网，是计算机应用发展的必然结果。把国家、地区、单位和个人联成一体，影响到普通人家的生活。 （5）智能化。智能化是建立在现代化科学基础之上、综合性很强的边缘学科。它是让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使它具备视觉、听觉、语言、行为、思维、逻辑推理、学习、证明等能力，形成智能型、超智能型计算机。智能化的研究包括模式识别、物形分析、自然语言的生成和理解、定理的自动证明、自动程序设计、专家系统、学习系统、智能机器人，等等。其基本方法和技术是通过对知识的组织和推理求得问题的解答，所以涉及的内容很广，需要对数学、信息论、控制论、计算机逻辑、神经心理学、生理学、教育学、哲学、法律等多方面知识进行综合。人工智能的研究更使计算机突破了“计算”这一初级含义，从本质上拓宽了计算机的能力，可以越来越多地代替或超越人类某些方面的脑力劳动。,2发展非冯诺依曼结构模式 从第一台计算机诞生到现在，各种类型计算机都以存储程序方式进行工作，仍然属于冯诺依曼型计算机。 随着计算机应用领域的开拓更新，冯诺依曼型的工作方式已不能满足需要，所以提出了制造非冯诺依曼式计算机的想法。自20世纪60年代开始从两个大方向努力，一是创建新的程序设计语言，即所谓的“非冯诺依曼语言”；二是从计算机元件方面，比如提出与人脑神经网络相类似的新型超大规模集成电路的设想，即“分子芯片”。,微型计算机系统组成,什么是微型计算机？ 这里说的微机指的是PC机，就是我们通常所说的电脑。其组成包括硬件系统和软件系统两大部分。 微机系统硬件结构的特点是计算机的中央处理器（Central Processing Unit ，缩写为CPU，又称为中央处理单元）。微处理器（微机处理器）的出现开辟了计算机的新纪元。微机的发展阶段，就是由微处理器的发展决定的。在20多年里，微机已经发展到了第六代。,微机的发展阶段,第一代，1971-1972年。Intel公司于1971年利用4位微处理器Intel4004，组成了世界上第一台微型机MCS-4。1972年Intel公司又利用Intel8008组成了第一代8位微处理器。 第二代，1973-1977年。这是由第二代8位微处理器（代表性产品有Intel公司的Intel8008等）构成的计算机。 第三代，1978-1980年。这是由16位微处理器（代表性的产品有Intel公司的Intel8086等）构成的计算机。我们称之为第三代微型机。 第四代，1981-1992年。这是由32位微处理器（代表性的产品有Intel公司的Intel80386、80486等）构成的计算机。我们称之为第四代微型机。像Pentium这类微型机的性能可与20世纪80年代的大型计算机相媲美。 第五代，1993-1998年。这是由64位微处理器构成的计算机。代表性的产品有Intel公司的Intel80586，即Pentium系列以及80686的Pentium Pro和Pentium，内存为16MB，32MB，64MB，可扩充到128MB以上，配备1.44MB的英寸软驱、光驱和几个G的硬驱。主频为60MHz-400MHz。 第六代，1999年至现在。以Pentium为代表，带有更强的多媒体效果和更贴近现实的体验。其主频为450MHz-3.0G以上。,微机系统组成,微机硬件基本组成,1. 系统主板 2. 微处理器（CPU) 3. 主存储器（内存） 4. I/O总线和扩展槽 5. 外设（输入输出设备、外部存储器等）,系统主板,微处理器（CPU）,运算器、控制器和一组寄存器，合在一个芯片上称之为CPU (Central Processing Unit) 世界上主要的微处理器厂商是: Intel公司 AMD公司,微处理器的性能指标,1.字长 字长是指计算机运算部件能够同时处理二进制数据的位数。 2.主频 主频是指CPU的时钟频率，通常以时钟频率表示系统运算速度。 3.运算速度 运算速度指CPU每秒执行的指令条数。,Intel公司 CPU 的主要性能指标,主存储器（内存）,什么是内存？ 直接于CPU相连接，用来存放电脑运行时的程序和指令的一种随机存储元件。,内存的主要性能指标,1.容量 指一条内存可容纳的字节（8位二进制）数，通常有32MB、64MB、128MB等等。 2.存取时间：内存条芯片存取数据的速度 3.奇偶校验位 4.接口类型：包括SIMM和DIMM类型接口,I/O总线和扩展槽,I/O总线是外围设备访问内存和CPU的数据通道 I/O总线有： ISA（工业标准体系结构）16位 PIC 32位或64位 扩展槽和系统接口 ISA/PCI/AGP等扩展槽 系统接口有： USB接口、串行通讯适配器（COM1和COM2）接口 并行打印机适配器（LPT1和LPT2)接口,PCI槽,内存槽,AGP槽,CPU接口,打印机接口,USB接口,计算机外部设备,一、外部存储器 外部存储器一般包括存储介质和驱动器 1.磁存储器 （1）软盘 （2）硬磁盘 2.光存储器 CD/VCD/DVD 3.U盘存储器,1.2 计算机文化与信息化社会,1.2.1 人类社会的四种社会技术,社会技术，一般应具有三个条件，即: （1）以某些创新技术为核心与其他新技术相结合，形成具有时代特征的综合技术。 （2）这些具有时代特征的综合技术普及到人类社会的各个角落，并在那里扎根成长。 （3）其结果是产生了空前的生产力。,狩猎技术、农业技术、工业技术，信息技术,狩猎技术的核心是石器和语言，其本质是人类从被动地适应环境（觅食活动）转变为能动的改造环境（劳动），这是人类的进步中巨大的质的变化。 农业技术的核心是以锄为代表的农具和文字。文字的产生，有助于人类智慧的记忆、保存和交流，使得智慧的保存和交流冲破了时间和空间的限制。 工业技术的核心是蒸汽机为象征的动力机械，人以机器生产来代替手工劳动。利用蒸汽机，人类第一次实现了热能到机械能的转换，成为人类征服和改造自然的强大的物质力量。产业革命的实质是能源的利用。 信息技术的核心是计算机和远程通信技术的结合。以往，人们把能源和物质材料看成是人类赖以生存的两大要素。而今，人们愈来愈认识到组成社会物质文明的要素除了能源和材料，还有信息。信息技术从生产力变革和智力开发这两个方面推动着社会文明的进步，对人类社会的冲击比以往的更为猛烈，影响也更深远。,1.2.2 人类社会的五次信息革命,人类在认识世界的过程中，逐步认识到信息、物质材料和能源是构成世界的三大要素。,人类历史上曾经历了四次革命，第一次是语言的使用，第二次是文字的使用，第三次是印刷术的发明，第四次是电话、广播、电视的使用。而从20世纪60年代开始第五次信息革命新产生的信息技术，则是计算机与电子通信技术相结合的技术。从此人类开始迈入信息化社会。,文化是一个包容甚广的概念。关于文化，世人大多各执一词，据统计有着200多种定义。在中国，比较多的提法为文化是人类在社会历史发展中所创造的物质财富和精神财富的总和。文化分为广义文化和狭义文化。广义文化是指人类创造的与自然界相区别的一切，既包括物质和意识的活动及其成果，也包括各种社会现象和意识成果。狭义文化把文化只归结为与意识产生直接有关的意识活动和意识成果。从构成来看，文化可分为物质文化与精神文化，或者细分为物质生活、精神文化、政治文化、行为文化等。显然，上层建筑涵盖不了文化，文化也不是经济基础的简单反映。 文化离不开语言，所以当技术触动了语言，也就动摇了文化本身。,1.2.3 计算机文化的出现,计算机技术使语言和知识，以及语言和知识的相互交流发生了根本性变化，因此引起了思维概念和推理的改变。人类文化的创造是在人类自觉意识控制下的一种创造性实践活动，它起源于