电子教案1-1计算机基础知识

大学计算机,2,画外音：全面培养自己,入校以来有什么体会？今天如何打算？培养二种能力：谋生能力、养身能力谋生能力：步入社会：需要“学历能力”长期发展：需要“能力”养身能力（最终目的：享受生活）：生理健康、心理健康的生活习惯（锻炼、乐观、孝顺、惜福、宽容、爱心）几点建议健康向上的人生观：积极的生活态度和理想独立思考、独立和理智地生活、健康安全第一确立目标、勤奋努力，善于实践围绕工作定位之轴线，全面锻炼广泛学习（多读书）、深入社会、,要有信心、培养兴趣要有自控能力、持之以恒要积极参与课外学习同学之间多交流、互帮互学积极参与课外各类计算机学习和竞赛,如何学好计算机课程,3,4,一、课程安排及进度,本课程共分10章：共计56学时，讲授32学时，实验24学时。,第1章：引论2课时第2章：0和13课时第3章：计算机硬件基础5课时第4章：计算机软件基础6课时第5章：网络技术基础4课时,5,第6章：计算理论与计算模型2课时第7章：算法与数据结构基础4课时第8章：程序设计基础2课时第9章：计算机文化1课时第10章：信息道德3课时,内容,基本理论,基本技能,地位,与大学英语等基础课程同等重要学习其他计算机课程或专业课程的基础,二、课程说明,6,第1章计算机基础知识,1）重点计算机发展史；计算机在信息社会中的应用；信息技术基本概念。（2）难点信息技术基础知识。,重点、难点*,8,（,9,1了解计算机的发展史以及计算机发展新技术。2了解计算机的特点和分类。3了解计算机应用、信息社会的特点,9,学习目标,内容,1.1计算机的发展,1,2,3,4,5,1.2现代计算机的特点及分类,1.3计算机应用与信息化社会,1.4本章小结,计算机的发展,01,1.1.1计算机的定义,12,算筹,算盘,差分机,加法器,计算尺,计算器,1.1.2计算机的发展历程,加法器,计算尺,加法器,计算尺,13,HowardAiken博士在IBM的支持下，用机电方式制造了MARKI,是电子计算机,MARKI1944年,51尺长、重5顿750,000部份合并而成,有72个累加器，每一个有自己的算术部件，及23位数的寄存器。,ABC计算机1941年电子管数字计算机JohnV.Atanasoff和CliffordE.Berry为数学物理研究研制的,1.1.3第一台电子计算机,14,世界第一台电子计算机的问自从1946年2月诞生第一台全自动电子数字计算机-ENIAC以来，计算机科学已成为本世纪发展最快的一门学科。,它占地170平方米，耗电150千瓦，用了18800支电子管，1500个继电器，6000多个开关，重30吨，采用十进制，速度为每秒5000次加、减运算。,15,四十年代的编程是这样的,ENIAC是第一台正式投入运行的电子计算机，但它还不具备现代计算机“程序存储控制”的主要特征。,16,美籍匈牙利科学家冯诺依曼1946年6月，设计第一台存储程序式计算机埃德瓦克(EDVAC)：采用二进制；把指令存入计算机内。1951年，EDVAC完成设计。,1949年，世界第一台程序存储式电子计算机EDSAC在英国剑桥大学投入运行。,17,基于冯诺依曼思想设计的计算机,硬件核心由五部分组成（控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备）采用二进制程序存储,18,计算机的四个发展阶段根据电子计算机采用的物理器件的发展，一般将电子计算机的发展分成几个阶段,19,0.18微米芯片,10微米芯片,将电脑浓缩在一颗芯片上,20,计算机发展方向,计算机发展巨型化,巨型化是指发展高速度、大存储容量、强功能和高可靠性的计算机。这是诸如天文、气象、地质、核反应堆等尖端科技和军事国防的需要，也是处理大量的知识信息以及使计算机具有类似人脑的学习和复杂推理的功能所必需的。巨型计算机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平。,21,计算机发展方向,计算机发展微型化,个人数字助理PDA,台式计算机,笔记本式计算机,22,计算机发展方向,计算机发展多媒体化,多媒体技术是20世纪80年代中后期兴起的一门跨学科的新技术。采用这种技术，可以使计算机具有处理图、文、声、像等多种多媒体能力（即成为多媒体计算机），从而使计算机的功能更加完善和提高计算机的应用能力。,23,计算机发展方向,计算机发展网络化,计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。,24,计算机发展方向,计算机发展环保化,为了不让计算机成为家中用电量最大的电器，技术人员也先进各种方法让计算机的能耗降低，比如通过上面提到的专门化的计算机，让计算机的效率大幅提高，从而可以让低性能的硬件系统具备专业的功能，减少能耗。另外通过采用新的架构，比如采用“量子”、“光子”、“DNA”方式代替现有的硅架构的计算机，大幅降低计算机的能耗。,25,计算机发展方向,计算机发展多媒体化,作为未来人类的工具和家中的控制中心，计算机需要和用户进行方便的交流，才能更好为用户服务。这就要求计算机和人之间的交流实现人性化。因为智能化的提高，多数工作计算机可以自动选择操作的流程，过程无需人们参与，所以软件的界面也越来越简单，使用起来就像现在家用电器或者手机一样简单。,26,计算机发展方向,计算机发展智能化,“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的、没有灵魂的机械来”。笛卡尔（1637）,Deepblue,GarryKasparov,27,计算机智能的研究发展方向（1）计算机应能从事“非意识”性的工作；（2）计算机应提高形象思维和综合处理能力；（3）计算机应增加直观处理问题的能力；（4）计算机应进一步提高并行处理能力。,28,1.1.6未来型计算机的展望,1.神经网络计算机2.生物计算机3.光电子计算机4.量子计算机,用简单的数据处理单元模拟人脑的神经元，从而模拟人脑活动的一种巨型信息处理系统,使用生物芯片，蛋白分子为主要原材料，数据处理速度比当今最快的巨型机的速度还要快百万倍以上，而能量的消耗仅为其十亿分之一。,利用光子代替现代半导体芯片中的电子，以光互连代替导线互连制成全光数字计算机。,29,是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置,现代计算机的特点与分类,02,（1）具有记忆装置，因而具有强大的存储能力,（3）准确的逻辑判断能力,（2）高速精确的运算能力,（4）自动处理能力,（5）网络与通信功能,1.2.1计算机的特点,31,按用途及使用范围分类（）专用计算机（）通用计算机,1.2.2现代计算机的分类,按运算速度和性能分类超级计算机、大中型计算机、小型计算机、工作站、微型计算机、移动计算机、嵌入式计算机,32,超级计算机,2013年6月17日在德国莱比锡开幕的2013年国际超级计算机大会上,中国国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机,以每秒33.86千万亿次的浮点运算速度夺得头筹,成为全球最快的超级计算机,比第二名Titan运算速度快近一倍,是继2010年11月“天河1A”计算机问鼎以后,天河系列再度夺得全球超级计算机第一名。,“天河二号”有16000个节点,每个节点部署了两个英特尔XeonIvyBridge及三个XeonPhi处理器,计算核心总数达3120000个。,天河二号,33,2016年“神威太湖之光”超级计算机系统正式发布，截止2017年6月已经连续3次摘得世界高性能计算Top500排名第一。它是全球第一台性能超过十亿亿次的计算机，不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍。至此，位于美国能源部（DOE）橡树岭国家实验室中的Titan从亚军退至第三。,34,超级计算机,神威太湖之光超级计算机安装了40960个中国自主研发的“申威26010”众核处理器，该众核处理器采用64位自主申威指令系统，峰值性能为12.5亿亿次/秒，持续性能为9.3亿亿次/秒。其峰值运算性能、持续性能和系统能效比等三大技术指标同比大幅度领先。,2016年11月18日，我国科研人员依托“神威太湖之光”超级计算机的应用成果首次荣获“戈登贝尔”奖，实现了我国高性能计算应用成果在该奖项上零的突破。,超级计算机,大、中型计算机,通常使用多处理器结构，主要用于大公司、大银行、航空、国家级的科研机构等。美国的IBM、DEC，日本的富士通、日立等公司是生产大型机的主要厂商。,36,小型计算机,规模小、可靠性高、成本较低，易于操作又便于维护。如DEC公司推出的PDP11和VAX系列小型机。广泛用于企业管理、工业自动控制、数据通信、计算机辅助设计等，也用作大型、巨型计算机系统的端口。,37,工作站,具有很强功能和性能的单用户计算机，通常配备高分辨率的大屏幕显示器和大容量的内外存储器，具有较强数据处理能力与高性能的图形处理能力。专门处理某类特殊事务的一种独立的计算机类型。,38,PC机（PersonalComputer）1971年美国Intel公司的工程师马西安霍夫(M.E.Hoff)，把计算机的全部电路做在四个芯片上。,第一片4位微处理器Intel4004,1971年诞生世界上第一台4位微型电子计算机MCS-4。,微型计算机,39,微处理器先后推出4位、8位、16位、32位、64位；双核、四核、六核、八核。目前主要的CPU有：Intel公司的酷睿以及AMD的Athlon64、AMDFX。,40,移动计算机,便携式微机或笔记本电脑。,41,嵌入式计算机,将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中的一种技术。系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。应用：各种家电、数码相机等,42,计算机应用于信息化社会,03,1.3.1计算机的应用领域,也称数值计算，用于科学研究和工程技术中的复杂数学问题的计算,1.科学计算2.数据处理3.过程控制4.计算机辅助系统5.人工智能AI(ArtificialIntelligence)6.数据库应用7.多媒体技术应用8.网络与通信,对大量的数据进行加工处理，但计算方法较简单,又称实时控制，用计算机及时采集、检测数据，按最佳值进行控制,CAD：计算机辅助设计CAM：计算机辅助制造CBE：计算机辅助教育,44,1.信息,1.3.2信息技术的基本概念,3C技术：通信技术、计算机技术和控制技术。是信息技术的主体。,信息：是现实世界各种事物的特征、形态以及不同事物间的联系等在人脑里的抽象反映。数据：信息的载体，是信息的具体表现形式。信息有意义，数据没有。,45,2.信息技术（IT）：是以电子计算机和现代通信为主要手段实现信息的获取、加工、传递和利用等功能的技术总和。,按扩展人的信息器官功能分类，信息技术可分为以下几个技术：,（1）传感技术,（2）通信技术,（3）计算机技术,（4）控制技术,46,1.从工业化到信息化：信息高速公路NII（国家信息基础设施）1991年，美国首先提出，在政府、研究机构、大学、企业以及家庭之间，建立可以交流各种信息的大容量、高速率的通信网络。,47,1.3.3信息化社会,2.信息社会的特征：（1）新型的社会组织管理机构。（2）新型的社会生产方式（3）新兴产业的兴起与产业结构的演进（4）数字化的生产工具的普及和应用（5）产生了新的交易方式（6）数字化生活方式的形成,计算机开机,先开外设电源后开主机电源,49,计算机关机,50,1.开机次序(冷启动)先开外围设备(外设)电源，再开主机电源。(屏幕出现Windows桌面，则系统启动成