计算机教案 第一章

1、大学计算机基础,教材：大学计算机基础 主编： 景红 西南交通大学出版社,第一篇 计算机文化基础,第一章 计算机基本认识,【教学目标】,1、初步认识计算机； 2、了解计算机的分类； 3、了解计算机的发展趋势； 4、了解计算机的应用领域。,1.1 概述,计算机的诞生？ 什么是计算机？ 计算机的分类? 计算机的发展？ 计算机对我们生活带来什么影响？,【概念课程】,计算机的诞生,具有历史意义的计算工具 算 筹 春秋战国时期最早的计算工具 算 盘 中国唐代 第一种手动式计数器 沿用至今 计算尺 1622年 英国William Oughtred 20世纪70年代被计算器取代 手动式 功能：加、减、乘、除、

2、指数、三角函数等 加法器 1642年 法国Blaise Pascal 机械式 功能：只能做加法 计算器 1673年德国Gottfried Leibniz 机械式 功能：加、减、乘、除和开方,一、近代计算机1.差分机和分析机,1822年差分机,所谓“差分”的含义，是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算。 这台差分机能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程，体现了计算机最早的程序设计。,史料：查尔斯.巴贝奇,一、近代计算机1.差分机和分析机,1834年分析机,三部分组成： (1)由许多轮子组成的保存数据的存储库； (2)运算装置； (3)能对操作顺序进行控制，并选择所

3、需处理的数据以及输出结果的装置。,史料：查尔斯.巴贝奇,2. MARK I 1944年,美国霍华德.艾肯Howard Aiken博士发现了查尔斯.巴贝奇的论文 在IBM的支持下，用机电方式制造了MARK I,是世界上最早的通用型自动机电式计算机之一。 MARK II和 MARK III是电子计算机,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。,第一台电子计算机ENIAC,名 称 ENIAC( Electronic Numerical Integrator And Computer 电子数字积分计算机） 诞 生 于 1946年 研 制

4、 者 美国宾夕法尼亚大学莫奇利和埃克特 物理器件 18,000多个电子管 1,500多个继电器 占地面积 160平方米 机器重量 达30吨 运算速度 每秒钟约可完成5千次加法运算 每秒钟约可完成380次乘法运算,1946年美国研制成功第一台电子计算机（ENIAC）。,ENIAC主要缺陷： 机器内采用十进制数，存储容量小，功能有限； 用线路连接方法来编排程序，程序的进入与修改需要靠人工拨动开关和插接导线来设置。,三、计算机的发展简史,电子管,晶体管,集成电路,大规模集成电路,按计算机应用的发展,第一阶段:从1946年至1980年 超大、大、中、小型机的应用 第二阶段:从1981年至1990年 微

5、型机的应用 第三阶段:从1991年开始至今 计算机网络的应用,小测试,世界上公认的第一台电子计算机的名称是（ ）。 EDVAC (B) APPLE ENIAC (D) UNIVAC,历史上第二台电子计算机，实现存储程序方式和采用二进制思想的并行计算机 1951第一款商用计算机，由ENIAC发明人创立的公司所生产,小测试,世界上第一台电子数字计算机采用的主要逻辑部件是（ ）。 电子管 (B) 晶体管 继电器 (D) 集成电路,未来新型计算机,1光计算机 利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。 不同波长的表示不同的数据 优点：超高速 缺点：体积庞大,2生物计算机（分子计算机） 20世纪80年代

6、中期开始研制 采用了生物芯片,3量子计算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机， 这种多现实态是量子力学的标志。,IBM的发展史 硅谷人才摇篮仙童半导体公司 HP的发展史 比尔.盖茨,史料：,1.1.1 计算机系统的概念,什么是计算机？ 是一种能够接收数据、存储数据、处理数据并输出数据的电子装置。俗称“电脑”，以说明它即有记忆能力，又有逻辑判断能力。,1.1.1 计算机系统的概念,什么是计算机系统？ 是指包含计算机硬件系统(Hardware)和软件系统(Software)的特殊组合。,1、硬件系统 是指由电子和机械等部件构成的机器实体，它是计算机工作的物质基础。 构成一个完整的计算机硬件

7、系统从外观上看主要包括：主机箱、键盘、显示器、音箱、打印机等。 从逻辑功能上看包括：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分。,打印机,显示器,鼠标,键盘,U盘,音箱,软盘,主机箱,典型的微型计算机硬件系统的组成,光盘,2、软件系统 指挥计算机工作的各种程序、相关的数据及资料统称为计算机软件，是控制和操作计算机工作的核心，是计算机的灵魂。 计算机软件不仅提高了计算机的效率，扩展了计算机硬件的功能，也方便了使用。,什么是程序？,程序是指为完成某一任务而设计的有限的操作命令序列的集合。 “软件”与“程序”两个概念的区别是： 软件是程序以及开发、使用和维护所需要的所有文档的总称，而程序是软

8、件的一部分。,没有计算机软件系统的计算机称为“裸机”（bare-computer) ,裸机并不能完成任何有意义的工作。 计算机软件一般分为系统软件和应用软件，参见下图。,系统软件 系统软件是为释放硬件潜能、协助计算机执行基本操作任务而配备的软件，负责管理、监控和维护计算机资源。,系统软件,作用：为释放硬件潜能、协助计算机执行基本操作任务而配备的软件，负责管理、监控和维护计算机资源。 常见系统软件： 操作系统：Dos、Windows 、 Unix 、 OS/2 语言处理程序：汇编程序、解释程序、编译程序 数据库管理系统：常用于档案管理、图书管理、财务管理、仓库管理等 程序设计语言:机器语言、汇编

9、语言、高级语言 设备驱动程序、监控管理程序、故障检测和诊断程序、调试程序、编辑程序等。,操作系统是系统软件的核心，其主要功能是对计算机的软件和硬件资源进行管理，是用户与计算机系统之间进行通信的接口。,应用软件,应用软件是为解决某个应用领域中的具体问题、协助人们完成一项任务而编制的软件。 常见的应用软件： 字处理软件：Word,WPS 图形和图像处理软件:Phtoshop 电子表格处理软件:Excel 工程检测与控制软件 CAD软件包 数值分析软件 教育培训软件等。,常用的软件术语,套件（Setware): 指一些包装起来作为一个整体出售的应用软件； 群件（Groupware): 指提供协同工作

10、的应用软件； 发行版：是产品新推出的版本； 修订版：表示纠正了当前版本中的错误或对当前版本进行了少量改进。,硬件是“物质基础”，软件是“灵魂”。 硬件和软件在逻辑上是等价的，硬件和软件相互渗透、相互融合，任何可以由复杂硬件实现的功能，同样可以改由在简单的硬件上利用软件来实现。,3、硬件与软件的关系,“固件”（Firmware)是指那些存储在可以永久保存信息的器件中的程序，是具有软件功能的硬件。固件的执行速度快于软件，灵活性优于硬件。 计算机系统功能的“固件”化成为计算机发展的一种趋势。,什么是固件？,那固件到底是指硬件还是软件呢？ 按现在的理解，固件应当指的是软件了。 但软件种类繁多，并不是所

11、有软件都能叫做固件的，一般来说，担任着一个系统最基础、最底层工作的软件才可以称之为固件，比如我们常说的计算机主板上的BIOS。,计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速、精确地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化电子装置。（程序是指为完成某一任务而设计的有限的操作命令序列的集合。)它具有高速处理、超强记忆、高精度计算、复杂逻辑判断和自动进行各种操作的能力。,计算机系统由硬件系统和软件组成，硬件是软件运行的物质基础，软件能够充分发挥硬件的潜能和扩充硬件的性能，两者相辅相成、缺一不可，但人是应用计算机解决相关领域问题的主宰。,1.1.2 计算机的分类,计算机的分类可以从技术、功能、物理尺寸

12、、性能和成本等因素来进行分类，随着技术的不断发展，分类标准将会随之发生变化，所以类别之间的界限愈来愈模糊。,计算机的分类,1、按处理对象分 （1）数字计算机 处理的数据在时间上是离散的，输入输出的是数字量。 （2）模拟计算机 处理的数据用模拟信号表示，在时间上是连续的。 （3）数模混合计算机 兼有数字和模拟两种计算机功能。 模拟计算机不如数字计算机精确，但实时性好，常以绘图或量表形式输出。,2、按使用范围分 （1）专用计算机 为适用某种特殊用途而设计的计算机，通常功能单一、结构简单、成本较低。 （2）通用计算机 为适合多领域应用而设计的计算机，它功能齐全、结构复杂、成本较高。,3、按规模分（规

13、模指包括功能、体积、价格等在内的综合指标） (1)巨型机 Super Computer，也称为高性能计算机（超级计算机）。是运算速度最快、存储容量最大、性能最高、技术最复杂、价格最贵的计算机。主要用于复杂科学计算，特别是国防尖端技术、气象气候、航空航天、石油勘探、生命科学等领域科研开发与研究。,补充：2010年6月世界超级计算机排行前十,补充：2010年6月世界超级计算机排行前十,补充：2010年6月世界超级计算机排行前十,补充：2010年6月世界超级计算机排行前十,补充：2010年6月世界超级计算机排行前十,美洲豹“Jaguar”到底有多快？,每秒1750万亿次，采用224162个处理器核心

14、。,（2）大、中型机 Main Computer，也称为企业级计算机。它的通用性强、性能覆盖面广、具有很强的综合处理能力、体积庞大、价格昂贵。通常用于银行、航空、保险公司、邮政、大学和国家税收等。,（3）微型计算机 Microcomputer，也称为个人计算机（Personal Computer，简称PC机），俗称电脑。它的体积小、功耗低、性价比高，是家庭和小型企业中最常见的。常见的如摆放在桌上使用的立式、卧式PC机，笔记本计算机（俗称膝上电脑）、个人数字助理（PDA，俗称掌上电脑）、以及商业中经常可见的笔输入式微型机等。,（4）微型控制器 MicroControl，也称为嵌入式微机，它作为一

15、个数据处理部件安装在一个应用设备（如微波炉、医疗设备、高级录像设备、袖珍计算器等）中，并正向着智能化发展。,1.1.3 计算机的发展趋势,巨 型 化：高速、大存储量和强功能。 微 型 化：体积缩小、价格降低、性价比更优。 网 络 化：组成计算机网络系统。 多媒体化：具有处理声音、图像、动画、影像 等多种媒体的能力。 智 能 化：具有模拟人的视觉、听觉、触觉 和思维过程的能力。,小测试,计算机的发展趋势是（ ）。 巨型化、网络化、多媒体化、智能化、精度化 巨型化、微型化、网络化、拟人化、精度化 微型化、网络化、多媒体化、智能化、科学化 巨型化、微型化、网络化、多媒体化、智能化,1.2 计算机的应

16、用领域,【应用课程】,（1）科学计算 科学计算也称为数值计算，是计算机最早也是最主要的应用领域之一。,（2）数据处理 数据处理也称为信息处理，是计算机最主要的应用领域之一。所谓数据处理是指利用计算机对原始数据进行收集、存储、分类、加工和输出等处理过程。,如：情报检索、文字处理、统计、事务管理、生产管理自动化、决策系统、办公自动化等,（3）数据通讯 数据通信是计算机技术与通信技术相结合的产物，是计算机最主要的应用领域之一。数据通信就是依照一定的通信协议，利用数据传输技术在计算机等数据终端设备之间传递数据信息的一种通信方式和技术。,如：文件传输、信息检索、电子信箱不过、话音信箱、视频会议、遥测、遥

17、控等,（4）人工智能 人工智能是计算机应用领域中的一个重要分支，它利用计算机来模拟并实现人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等），目的是使计算机具有“推理”和“学习”的功能。,如：图像处理、模式识别、自然语言理解、专家系统、博弈和机器人等,（5）计算机辅助系统 计算机辅助设计（CAD） Computer Aided Design，简称CAD技术，是指利用计算机辅助进行各种图形绘制和图表设计，以及对所设计的部件、构件或系统进行综合分析和模拟仿真实验等。,计算机辅助制造（CAM） Computer Aided Manufacturing，简称CAM技术，是指利用计算机进行生产设备的

18、管理、控制和操作，实现无图纸加工。 计算机辅助教学（CAI） Computer Aided Instruction，简称CAI技术，是指利用计算机模拟教学行为帮助学习。,计算机辅助测试（CAT） Computer Aided Testing，简称CAT技术，是指利用计算机进行复杂而大量的测试工作，或利用计算机进行复杂危险环境的模拟，比如飞行环境，使飞行员在虚拟现实环境下经历各种复杂情况的训练，体验各种正确或错误操作的结果等。,（6）实时控制 实时控制也称为过程控制，这里的实时是指计算机的运算和控制时间与被控制过程的真实时间相适应，及时地从被控对象收集必要的数据进行处理和判断，并按最佳状态对被控

19、对象进行自动调节的过程。,如：导弹、卫星的发射，数控机床的零件加工、化工厂的配料、调温与阀门开闭等的检测与控制。,（7）军事领域 “未来的战争将是计算机的战争”，这句话充分说明了计算机技术在军事领域的应用，而且计算机技术的开发与进步往往始于军事应用的需求。,如：现代战争的作战指挥、武器控制、军事训练等。,（8）电子商务 电子商务是指通过计算机网络进行信息发布、网上谈判、合同签订、电子交易和结算等的一种网上相互关联的动态商务活动。它使信息的传递和处理突破了时空的限制，增加商业机会，改善售后服务，缩短产品和资金周转的时间，降低交易费用。, B2B 阿里巴巴： B2C 卓越亚马逊： C2C 淘宝网：

20、 易趣： ,（8）电子商务, B2B 阿里巴巴： B2C 卓越亚马逊： C2C 淘宝网： 易趣： ,（8）电子商务, B2B 阿里巴巴： B2C 卓越亚马逊： C2C 淘宝网： 易趣： ,（8）电子商务, B2B 阿里巴巴： B2C 卓越亚马逊： C2C 淘宝网： 易趣： ,小结：计算机的应用类型,1. 科学计算 2. 数据处理 3. 数据通信 4. 人工智能 5. 计算机辅助系统CAD/CAM/CAI/CAT 6. 实时控制 7. 军事领域 8. 电子商务,小测试,一、按计算机应用的分类，办公自动化（OA）属于（ ）。 A、辅助设计 B、科学计算 C、数据处理 D、实时控制 二、计算机最早应

21、用的领域是（ ）。 A、辅助设计 B、实时控制 C、系统仿真 D、科学计算 三、财务管理，情报检索，库存管理等属于计算机应用领域的（ ）。 A、过程控制 B、科学计算 C、数据处理 D、辅助设计,四、银行利用计算机进行存贷款业务管理属于计算机应用领域的（ ）。 A、辅助设计 B、实时控制 C、数据处理 D、科学计算 五、微型计算机中使用数据库管理系统，是计算机应用中的（ ）。 A、信息处理 B、专家系统 C、人工智能 D、科学计算 六、实现现代化工业生产过程自动化的主要手段是用计算机进行（ ）。 A、数据处理 B、辅助设计 C、实时控制 D、科学计算,七、连线 CAD CAM CAI CAT,计算机辅助测试 计算机辅助制造 计算机辅助设计 计算机辅助教学,八、一个计算机系统是由（ ）组成。 A、主机和外部设备 B、CPU和I/O设备 C、系统软件和应用软件 D、硬件系统和软件系统 九、下列有关固件说法中，错误的是( )。