大学计算机基础课件第一章信息技术与计算机

2020 4 19 第一章信息技术与计算机 1 大学计算机基础 第一章信息技术与计算机 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 2 第一章信息技术与计算机 1 1信息技术概述1 2计算机的诞生与发展1 3计算机新技术和未来新型计算机 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 3 1 1信息技术概述 信息 Information 一直在发挥着重大的作用 是人类生存和社会发展的基本资源 半个多世纪以来 以计算机技术 通信技术和控制技术为核心的信息技术飞速发展并得到了广泛的应用 推动着经济发展和社会进步 对人类的工作和生活产生了巨大的影响 人类社会正在全面进入信息社会 信息的处理 管理和应用能力越来越成为一种最基本的生存能力 也被社会作为衡量一个人文化素质高低的重要标准之一 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 4 1 1信息技术概述 1 1 1现代信息基础知识1 1 2现代信息技术1 1 3未来信息技术的发展趋势1 1 4信息化与信息高速公路1 1 5信息化技术对社会的影响 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 5 1 1 1现代信息基础知识 1 信息的概念 信息是在自然界 人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性 信息同物质和能源一样 是人们赖以生存与发展的重要资源 人类通过信息认识各种事物 借助信息的交流沟通人与人之间的联系 互相协作 从而推动社会前进 1948年 美国科学家香农 ClandeShannon 发表了著名的 通讯的数学理论 一文 成为信息论的奠基人 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 6 1 1 1现代信息基础知识 2 信息与数据 数据 Data 是指客观世界中记录下来的各种各样的物理符号及其组合 是信息的具体表现形式或含义 它反映了信息的内容 数据是信息的载体 数据中有信息 信息是数据中有用的知识 需要去挖掘 即处理加工 信息是数据所表达的含义 信息是有意义的 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 7 1 1 1现代信息基础知识 2 信息与数据 数据 Data 是指客观世界中记录下来的各种各样的物理符号及其组合 是信息的具体表现形式或含义 它反映了信息的内容 数据是信息的载体 数据中有信息 信息是数据中有用的知识 需要去挖掘 即处理加工 信息是数据所表达的含义 信息是有意义的 信息的定义 信息既是各种事物的变化和特征的反映 又是事物之间相互作用和联系的表征 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 8 1 1 1现代信息基础知识 3 信息的主要特征 信息具有可传递性 共享性 依附于载体 可处理性 时效性和价值性六大主要特征 信息可传递性 共享性 这是信息与物质和能量的主要区别 信息必须依附于载体而存在或存储 信息的可处理性 信息是可以加工处理的 信息的时效性 是指信息随时间的变化 其价值也在变 信息的有价值性 人们获取信息的目的是因为信息有用 有意义 有价值 信息中包含着知识 知识在于创新 信息不具有创新性 因此 创新成为时代发展的灵魂 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 9 1 1 1现代信息基础知识 4 信息时代的特征 1 信息时代的教育和知识获取的特征信息时代知识的爆炸和科技的日新月异 对人才的需求也提出了更高的要求 在信息爆炸时代 知识的学习 创造 储存和使用方式都发生了巨大的变化 我们只有学会正确的方法 掌握先进的信息处理技术才能通过对大量信息进行分析 综合 提炼和加工 获取对我们有用的知识 才不会被湮没在信息的洪水之中 2 信息时代的经济特征知识经济是经济增长直接依赖于知识和信息的生产 传播和使用 它以高技术产业为第一产业支柱 以智力资源为首要依托 即人才 是可持续发展的经济 按照世界经合组织的说法 知识经济就是以现代科学技术为核心的 建立在知识和信息的生产 存储 使用和消费之上的经济 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 10 知识经济有以下主要特征 占主导地位的资源和生产要素是知识 创新是知识经济的灵魂 知识生产率比劳动生产率更为重要 更强调经济效益而不单纯追求产值 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 11 1 1 2现代信息技术 1 信息技术电子计算机和现代通信手段实现获取信息 传递信息 存储信息 处理信息 显示信息 分配信息等的相关技术 概念 所谓信息技术 就是利用科学的原理 方法及先进的工具和手段 有效地开发和利用信息资源的技术体系 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 12 2 现代信息技术的内容 1 信息基础技术信息基础技术包括新材料 新能源 新的元器件的开发和制造技术 现代影响最大的是以下两方面的技术 微电子技术 是指超大规模集成电路 当前的技术已达到0 08 m的标准线宽 最典型的元器件就是存储器和处理器 计算机的换代就取决于这两项集成电路的集成规模 光电子技术 采用光子作为信息的载体 其响应速度比电子快3个数量级以上 光纤通讯 计算机光互连 光计算 光交换 光学传感和遥感 光纤传感 光盘 全息存储技术 大屏幕平板显示 激光打印和印刷等方面 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 13 2 现代信息技术的内容 2 信息系统技术信息技术包括信息的采集 传递 存储 处理 再生和使用等功能的技术 通信技术 计算机与智能技术 控制技术和感测技术是它的核心和支撑技术 信息获取技术 传感技术 遥测技术和遥感技术 包括信息识别 信息提取 信息检测等技术 信息处理技术 将获取的信息通过计算机进行识别 转换 加工 使信息安全地存储 传输 并方便地检索 再生 利用 或从中提炼知识 发现规律称信息处理 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 14 2 信息系统技术 信息传输技术 就是通信技术 如光纤通信技术 卫星通信技术等 其主要功能是实现信息快速 可靠 安全 有效的转移 达到共享的目的 信息控制技术 利用信息传递和反馈来实现对目标系统进行控制的技术 信息存储技术 利用缩微品 磁盘 光盘等现代信息存储介质存储信息的技术 通信技术 计算机技术和控制技术合称为3C Communication Compute 和Control 技术 3C技术是信息技术的主体 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 15 传输 控制 分析 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 16 3 信息应用技术 信息管理 信息控制 信息决策 这也是信息技术开发的根本目的所在 信息管理涉及到三个方面 信息获取 包含信息发现 信息采集与信息优选 信息分析 包含信息分类 信息综合 信息查错与信息评价 信息加工 包括信息的排序与检索 信息的组织与表达 信息的存储与变换以及信息的控制与传输等 从信息技术层面上来看 应用层次是一个逐渐深入过程 经历了数值处理 数据处理到现在的研究 应用开发的热点知识处理和智能处理以及网络处理 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 17 3 信息应用技术 从信息技术层面上来看 应用层次是一个逐渐深入过程 经历了 数值处理 数据处理 知识处理 智能处理的过程 信息处理和应用从数值处理也就是数值计算 如科学计算和工程计算 到数据处理 即数据库系统和查询 到知识处理 即从定量化到定性化 形成知识库系统 到利用知识推理 再到进行各种分析 识别 推理 判断和决策 系统具有自适应能力 判断能力 学习能力 代理性和人性化 这就是智能处理 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 18 3 信息技术的研究热点 1 人工智能技术人工智能 ArtificialIntelligence AI 是指用计算机来模拟人类的智能 在专家系统 神经计算机 智能机器人等方面获得了实际的应用 2 多媒体技术或超媒体 Hypermedia 技术使计算机应用由单纯的文字处理进入文 图 声和影集成处理的技术 其核心特性是信息媒体的多样性 集成性和交互性 3 卫星通信技术微波中继通信技术和空间技术相结合的产物 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 19 1 1 3未来信息技术的发展趋势 1 数字化 各种信息都以数字的方式表达 例如 数字化人类遗产 故宫 数字化图书和报刊 数字化电影电视 动画特技等 2 多媒体化 多种信息媒体与计算机集成在一起 以接近于人类的工作和思考方式来设计与操作 如通过语音进行计算机操作等 3 网络化 高速度 宽频带 将来的网络会更安全 速度更快 普及更广 即下一代的Internet技术 实现宽频的多媒体网络是未来信息技术的发展趋势之一 4 智能化 目前的信息处理系统和信息传输系统几乎没有智能 没有个性化服务 网络搜索需要花大量的时间 从大量的搜索结果中查找你有用的信息 费时费力 未来信息技术的发展向着智能化方向发展 具有 代理性 个性化 普适性 和 互联 分布和并发性 等特征 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 20 1 1 4信息化与信息高速公路 1 信息化信息化 Information 就是全面地发展和利用现代信息技术创造的智能工具 去改造 更新和装备各个部门和社会活动的各个领域 以提高人类社会的生产 学习 生活的效率和创造力 使物质财富和精神文明得到提高 2 信息高速公路信息高速公路是以光纤为主的通信网络和通讯设备构成的通信 道路 和 海量 的多媒体信息资源成为行使在道路上的 车辆 组成 其目的就是提供远程距离的各种服务 使社会能更有效的交流信息 为社会的快速发展创造有利条件 我国也极为重视 并在国民经济和社会发展 十五 计划和2010年远景目标中 把信息产业的发展摆在了突出的位置 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 21 1 1 5信息化技术对社会的影响 1 计算机文化计算机文化是以计算机为核心和动力的文化 它的问世 不仅是一次伟大的技术革命 更是一次社会方方面面的革命 导致了一场伟大而深刻的文化变迁 它深刻地改变着当代社会 影响着人们的观念和行为 迅速深入到社会生活的各个层面 正在对整个人类社会产生深远影响 2 负面影响信息化技术对社会的影响形成了一种文化的同时还要特别强调它的负面影响 1 信息过度增长 导致信息爆炸 2 信息失真和信息污染 3 知识产权受到侵害 4 对国家主权和利益的冲击 5 对传统道德意识的弱化 6 计算机犯罪3 信息社会与信息素质 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 22 1 2计算机的诞生与发展 1 2 1计算机的定义1 2 2近代计算机起源和发展1 2 3计算机的分代1 2 4计算机的分类1 2 5计算机的应用和特点电子计算机是20世纪人类最伟大的发明之一 它把人类历史上的工业革命推向以自动化 把人类社会推向信息时代 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 23 1 2 1计算机的定义 基本功能 进行加法运算和逻辑运算 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 24 1 2 2近代计算机起源和发展 计算机的起源 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 25 人类追求的计算工具 CharlesBabbage 1822差分机 1833分析机 MARKI ENIAC 电子计算机时代 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 26 1 2 2近代计算机起源和发展 1 电子计算机诞生之前 1 中国古代计算工具的发明算筹是世界上最古老的计算工具大约六 七百年前 中国人发明了算盘 2 世界上第一台机械式计算机 实现了加法运算法国科学家帕斯卡 BlaisePascal 1623 1662 发明的齿轮旋转进位方式加减法器 3 乘法计算机和二进制数的运算1672年至1974年莱布尼兹发明了乘法计算机 可以进行加 减 乘 除和开方计算 他受中国易经八卦的影响是最早系统地提出二进制运算法则 也是第一个认识到二进制记数法重要性的人 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 27 1 2 2近代计算机起源和发展 4 差分机和分析机的诞生 计算机最早的程序设计19世纪 由英国数学家查尔斯 巴贝奇 CharlesBabbage 1791 1871 设计了差分机和分析机 它是今天电子计算器的直系祖先 在计算机发展史上占有重要的地位 因此他被国际社会公认为计算机之父 1834年 巴贝奇又完成了一项新计算装置的构想 性能大大超过差分机 这个未来的机器被称为分析机 巴贝奇的分析机的设想可以说是现代通用计算机的雏形 同现代计算机一样可以编程 而且分析机所涉及到的有关程序方面的概念 也与现代计算机一致 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 28 奠定现代计算机发展的重要人物和思想 5 计算机的理论和模型的诞生香侬 ClandeShannon 是现代信息论的著名创始人 1938年 香侬在发表的论文中 首次用布尔代数进行开关电路分析 并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现 布尔 Boole 1847年英国数学家布尔 Boole 创立了布尔代数 奠定了计算机进行逻辑运算的基础 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 29 奠定现代计算机发展的重要人物和思想 图灵 Turing 1936年英国科学家图灵 Turing 发表了题为 论可计算数及其在判断问题中的应用 的著名论文 奠定了计算机的理论和模型基础 成为计算机科学奠基人 他在计算机科学方面的主要贡献有两个 一是建立图灵机 Turingmachine 模型 二是提出图灵测试 TuringTest 冯 诺依曼 VonNeumann 另一个被称之为计算机之父的是美籍匈牙利数学家冯 诺依曼 VonNeumann 他提出了 存储程序 的概念 并研制了EDVAC电子计算机 确立了现代计算机的基本结构 五十多年来 计算机系统基本结构没有变 都属于冯 诺依曼计算机 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 30 图灵与图灵机 为纪念图灵对计算机的贡献 美国计算机博物馆于1966年设立了 图灵奖 计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务 图灵机是一种思想模型 它由三部分组成 一个控制器 一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头 计算机工作原理 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 31 JohnvonNeumann冯 诺依曼 1949EDSAC 冯 诺依曼计算机 存储程序工作原理计算机的两个基本能力 一是能够存储程序 二是能够自动地执行程序 计算机是利用 存储器 内存 来存放所要执行的程序的 而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令 并加以分析和执行 直至完成全部指令任务为止 计算机工作原理 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 32 1 2 2近代计算机起源和发展 2 电子计算机的诞生世界上第一台数字式电子计算机是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰 莫克利 JohnMauchly 和工程师普雷斯伯 埃克特 J PresperEckert 领导 于1943年开始研制并于1946年完成 取名为ENIAC ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator 的计算机 ENIAC的成功 是人类在发展计算技术的历程中 到达的一个新的起点 即进入电子计算机时代 世界上第一台程序存储式计算EDSAC由英国剑桥大学的莫利斯 威尔克于1949年研制成功 它标志着计算机时代的真正开始 ENIAC和EDSAC均属于第一代计算机 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 33 第一台电子计算机 ENIAC 5000次加法 秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 34 1 2 3计算机的分代 依据计算机采用的主要元器件和性能 一般将计算机的发展分为四个阶段或时代 表1 1计算机发展的四个阶段 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 35 计算机发展的几个阶段 第一代 1946 1957 电子管5千 4万 次 秒 第二代 1958 1963 晶体管几十万 百万 次 秒 第三代 1964 1970 集成电路百万 几百万 次 秒 第四代 1971 90年代 大规模集成电路几百万 几亿 次 秒 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 36 0 18微米芯片 10微米芯片 将电脑浓缩在一颗芯片上 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 37 晶体管数 每18个月芯片能力增长一倍 计算机第一定律 摩尔定律 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 38 计算机的发展 发展特点 发展 JohnvonNeumann冯 诺依曼 1949EDSAC 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 39 计算机硬件核心五部分 JohnvonNeumann冯 诺依曼 运算器控制器存储器输入设备输出设备 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 40 1 2 3计算机的分代 5 第五代 智能电子计算机它是一种有知识 会学习 能推理的计算机 它突破了传统的冯 诺依曼式机器的概念 舍弃了二进制结构 把许多处理机并联起来 并行处理信息 速度大大提高 6 我国计算机的发展 自己看书 7 微型计算机的发展 自己看书 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 41 计算机工作原理 微型计算机的硬件组成 主机是包含电源 存储设备和电路板的机箱 其中电路板上有计算机的主处理器和内存 监视器是计算机的主要输出设备 它将来自计算机显卡的电信号转换为屏幕上的彩色亮点 从而形成图像 硬盘驱动器一般安装在系统单元内 当其工作时 机箱上的指示灯会亮 软盘驱动器将数据写到软盘上 当其工作时 其指示灯就亮 警告用户此时不要取出软盘 CD ROM和DVD驱动器采用激光技术从光盘上读取数据 鼠标是一种输入指示设备 帮助用户操作对象并选择菜单项 键盘作为多数计算机的主要输入设备 声卡位于系统单元内 提供到扬声器 麦克风和耳机的连接 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 42 Altair8800 第一台微电脑 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 43 1 2 4计算机的分类 1 按计算机处理数据的方式分类可分为3大类 模拟计算机 AnalogComputer 数字计算机 DigitalComputer 混合计算机 HybridComputer 2 按计算机的使用范围分类专用计算机通用计算机 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 44 1 2 4计算机的分类 3 按计算机的类型与用途巨型机 它的运算速度最快 性能最高 技术最复杂 巨型机主要用于解决大型机也难以解决的复杂问题 它是解决科技领域中某些带有挑战性问题的关键工具 大型主机 特点是大型 通用 具有很强的处理和管理能力 一般作为大型 客户机 服务器 系统中的服务器 或者 终端 主机 系统中的主机 其特点表现在通用性强 具有很强的综合处理能力 性能覆盖面广等 主要应用在科研 商业和管理部门 小型主机 由于微型计算机的迅速发展 小型机市场受到严重挑战 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 45 计算机的类型与用途 工作站是一种高档微机系统 其最突出的特点是图形功能强 具有很强的图形交互与处理能力 因此在工程领域 特别是在计算机辅助设计 CAD 领域得到广泛应用 服务器是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备 即计算机系统 一般分为文件服务器 数据库服务器 应用服务器 邮件服务器和通信服务器等 PC机 PersonalComputer个人计算机 微型计算机 以微处理器为中央处理单元而组成的个人计算机称为PC机 微机 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 46 计算机应用模式的变迁 单主机计算模式 终端 主机 客户机 服务器计算模式 Client Server 网络计算模式 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 47 1 2 5计算机的应用和特点 1 计算机在社会各方面的应用工业商业医药政府部门娱乐科研家庭 2 计算机的主要应用领域科学和工程计算领域数据处理领域办公自动化领域电子商务领域自动控制领域计算机辅助领域人工智能领域文化娱乐领域虚拟现实 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 48 1 2 5计算机的应用和特点 运算速度快存储容量大计算精确度高逻辑判断能力自动工作的能力通用性 3 计算机的特点 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 49 1 3计算机新技术和未来新型计算机 1 3 1计算机的发展趋势1 3 2计算机新技术1 3 3未来新型计算机 2020 4 19 第一章信息技术与计算机 50 1 3 1计算机的发展趋