大学计算机基础.ppt

1、大学计算机基础,哈尔滨工业大学,2011年7月,任课教师,8/2/2020,2,互动：调查,8/2/2020,3,有谁使用过计算机，用计算机干什么？,计算技术和计算机是现代社会、经济和科技的基石之一,互动：调查,8/2/2020,4,请列举生活或影视作品中哪些场合需要用计算机？,计算与计算设备的应用与发展是人类社会文明发展的必然产物计算问题不处不在、计算机“无所不能”。 培养计算思维和运用计算机解决问题的意识。 熟练使用计算机是现代信息社会学习、工作和生活的基本技能之一。 语言文学（网络文学、自然语言理解、机器翻译和人机对话）需要计算机技术。 社会问题：法律（网络安全与犯罪）。,互动：调查,8

2、/2/2020,5,本专业为什么要开设计算机课程，什么情况下需要用计算机？,培养运用计算机的意识 理解计算原理和训练计算思维 掌握利用计算技术/计算机进行问题求解的能力 具备若干必要的基本素养。 理性思维与实践/操作训练相结合 知道计算机是什么，理解计算机怎么工作，指导怎样操作计算机，再到为什么要这么操作，最后到学生自己知道用计算机做什么,教学目标,思维性（理性） + 系统性 + 操作性（感性 ）,8/2/2020,6,精讲多练（授课20学时+上机30学时）,课时安排,授课 20学时 4-10周 X周X 节 地点： 上课班级： 上机 30学时 5-14周 周 节(3学时) 地点： 上课班级：

3、答疑：课间/课后/实验/电子邮件，乐学网 ,8/2/2020,7,作业与考核,考核办法 期末成绩平时成绩考试成绩 平时成绩40分 平时成绩课堂作业实验 考试成绩60分 试卷,8/2/2020,8,教学内容,第1章 引论,第2章 计算原理,第3章 问题求解,第4章 操作系统,第7章 信息获取、交换与发布*,第8章 信息管理与数据库*,第9章 计算机与信息安全,第5章 算法与程序设计基础 *,第6章科技文章的电子化制作与编排*,8/2/2020,9,教学内容,第1章 引论,第2章 计算原理,第3章 问题求解,第4章 操作系统,第7章 信息获取、交换与发布*,第8章 信息管理与数据库*,第9章 计算

4、机与信息安全,第5章 算法与程序设计基础 *,第6章科技文章的电子化制作与编排*,8/2/2020,10,第1章 引论,1.1 计算(工具)历史与计算机历史 1.2 计算机软件发展史 1.3计算机应用领域 1.4计算机发展趋势,8/2/2020,11,重点： 1. 理解计算思维并培养计算意识 2. 熟悉计算机（软、硬、网络）发展史，掌握标志性变迁 3. 了解计算机主要应用领域和发展趋势 4. 摩尔（Moore）定律 5. 冯诺依曼计算机结构,第1章 引论,1.1 计算(工具)历史与计算机历史 计算工具发展史 计算机硬件发展史 计算机网络发展史 1.2 计算机软件发展史 1.3计算机应用领域 1

5、.4计算机发展趋势,8/2/2020,12,8/2/2020,13,第1章 引论,随着人类文明社会化和生产力的提高，人类生产资料交换需要，计数（计算）经历从“结绳”、“手指”计数到超级计算机的演变。,在商朝时期，在甲骨文中“八日辛亥允戈伐二千六百五十六人”这样的记载。形成了已经有了一套十进制的数字和记数法，其中最大的数字为三万。,在古罗马，最大的记数单位只有“千”他们用M表示一千“三千”则写成“MMM”“一万”就得写成“MMMMMMMMMM”,8/2/2020,14,第1章 引论,随着人类文明社会化和生产力的提高，人们之间的生产资料交换范围越来越广，也越来越频繁，计数（计算）方式经历从“结绳”

6、、“手指”计数到超级计算机的演变。,算筹,计算工具出现,算盘,提供了计算过程中存储数的手段 提供了一套计算规则(口诀) 人按照规则进行计算,九层算盘,一、加法 直加 满五加 进十加一: 一上一 一下五去四 一去九进一二: 二上二 二下五去三 二去八进一三: 三上三 三下五去二 三去七进一四: 四上四 四下五去一 四去六进一五: 五上五 五去五进一六: 六上六 六去四进一 六上一去五进一七: 七上七 七去三进一 七上二去五进一八: 八上八 八去二进一 八上三去五进一九: 九上九 九去一进一 九上四去五进一 二、减法 直减 破五减 退位减一 一下一 一上四去五 一退一还九二 二下二 二上三去五 二

7、退一还八三 三下三 三上二去五 三退一还七四 四下四 四上一去五 四退一还六五 五下五 五退一还五六 六下六 六退一还四 六退一还五去一七 七下七 七退一还三 七退一还五去二八 八下八 八退一还二 八退一还五去三九 九下九 九退一还一 九退一还五去四,珠算珍品,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,15,帕斯卡机-(准)第一台机械计算机,Blaise Pascal (16231662), 法国科学家。1642年研制成功一种齿轮式计算机器-帕斯卡机 以计算尺(1625)为基础进行改进，采用齿轮啮合结构, 用手工操作, 可进行十进制加法和减法运算, “加法器” 用齿轮来表示十进制

8、各个数位上的数字，通过齿轮的比来解决进位问题。低位的齿轮每转动10圈，高位上的齿轮只转动1圈。可以进行8位数的加减运算 帕斯卡机的意义：它告诉人们“用纯机械装置可代替人的思维和记忆”。开辟了自动计算的道路,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,16,莱布尼茨,Gottfried Wilhelm Leibniz (16461716)，德国数学家。1674年改进了帕斯卡机，实现了莱布尼茨机 一种能够进行连续十进制运算的机器，不用手动连加或连减而直接自动进行乘法和除法运算, “乘法器” 莱布尼茨机的意义：设计了“步进轮” 可实现自动连续重复的运算, 改进了传动机构，完成了数字的不连

9、续传输 为计算机的设计，系统地提出了二进制数及其运算法则；把理论的真理性论证归结于一种计算的结果-数理逻辑的创始人,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,17,其他机械计算机,1805年： 法国机械师杰卡德（J.Jacquard）根据布乔“穿孔纸带”的构想完成了“自动提花编织机”的设计制作-用连接按序的打孔卡控制编织的样式，实践了数据的输入手段问题。 1834年：巴贝奇实现了差分机，并提出了分析机的概念，机器共分为三个部分：堆栈，运算器，控制器。他的助手， 英国著名诗人拜伦的独生女阿达.奥古斯塔（Ada Augusta）为分析机编制了人类历史上第一批计算机程序。 1854年：

10、布尔创立布尔代数，为百年后出现的数字计算机的开关电路设计提供了重要的理论基础。,巴贝奇分析机,自动提花编织机,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,18,机电时代的计算机器,德国工程师朱斯（K.Zuse）研制出了机械可编程计算机，在1941 年研制成功全继电器的，机电式的通用自动计算机Z3。当时世界上最先进的新型计算机了。它能够执行8 种指令，字长22 位二进制，计算加法为0.3 秒、乘法为45 秒。整机用了2600 个继电器，这是世界上第一台通用程序控制计算机。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,19,艾肯在IBM和哈佛资助下研制的MARK I，194

11、4年5月完工并投入使用。它用了3 000多个电机驱动的继电器，是一个重达5吨的庞然大物造价高达50万美元. 世界上第一台实现顺序控制的自动数字计算机。数据和指令通过穿孔卡片机输入，输出则由电传打字机实现。其加法速度是300ms乘法速度是6 s。,Z-3,MARK I,真正意义上的、改变人类社会文明的计算机电子计算机发展起来,计算机历史?,8/2/2020,20,1904年： 英国人弗莱明发明了能够充当交流电整流和无线电检波的人类第一只电子管（二极管）。 1907年，为了提高真空二极管检波灵敏度，德福雷斯特在弗莱明的玻璃管内添加了栅栏式的金属网，发明了三极管（微小电流放大）。,第一代 （1946

12、1959） 电子管 5千4万（次/秒）,第二代 （19591964） 晶体管 几十万百万（次/秒）,第三代 （19641972） 集成电路 百万几百万（次/秒）,第四代 （1972至今） 超大规模集成电路 几百万几亿（次/秒）,电子计算机发展的几个阶段,计算机历史?,8/2/2020,21,第一代 （19461959） 电子管 5千4万（次/秒）,第二代 （19591964） 晶体管 几十万百万（次/秒）,第三代 （19641972） 集成电路 百万几百万（次/秒）,第四代 （1972至今） 超大规模集成电路 几百万几亿（次/秒）,电子计算机发展的几个阶段,计算机历史?,8/2/2020,22

13、,1939年，约翰.阿塔纳索夫(John Vincent Atanasoff (1903-1995)提出了计算机的三条原则，(1)以二进制的逻辑基础来实现数字运算，以保证精度；(2)利用电子技术来实现控制，逻辑运算和算术运算，以保证计算速度；(3)采用把计算功能和二进制数更新存贮的功能相分离的结构。 1942年组装了著名的ABC（Atanasoff-Berry Computer）计算机，共使用了300多个电子管，这也是世界上第一台具有现代计算机雏形的计算机。,电子管时代的计算机器,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,23,1946年：美国宾西法尼亚大学摩尔学院教授莫契利（J

14、. Mauchiy）和埃克特（J.Eckert）共同研制成功了ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) 计算机。 17468只电子管, 7200个二极管, 70000多电阻器, 10000多 只电容器和6000只继电器, 电路的焊接点多达50万个, 机器被安装在一排2.75米高的金属柜里，占地面积为170平方米左右，总重量达到30吨，运算速度达到每秒钟5000次加法, 可以在3/1000秒时间内做完两个10位数乘法。,电子管时代的计算机器,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,第一台电子计算机（ENIAC）,8/2/2020,24

15、,电子管时代的计算机器,1943年：绰号为“巨人”（Colossus）的用来破译德军密码的计算机在英国布雷契莱庄园制造成功，此后又制造多台，为第二次世界大战的胜利立下了汗马功劳。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,25,1949年：王安向美国国家专利局申请了磁芯的专利-存储问题。 1949年：霍德华.艾肯研制成功“马克”3号计算机-第一台内存程序的大型计算机。使用了磁鼓作为数与指令的存储器，这是计算机发展史上的一项重大改进。从此磁鼓成为第一代电子管计算机中广泛使用的存储器。,其他重要工作,“马克”3号计算机,王安,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,磁芯存储器,8/2/

16、2020,26,1952年：由计算机之父，冯.诺伊曼(Von Neumann)设计的IAS电子计算机EDVAC （Electronic Discrete Variable Automatic Computer）问世 IAS计算机共采用了2300个电子管，使用汞延迟线做存储器，运算速度却比拥有18000个电子管的“ENIAC”提高了10倍，冯.诺伊曼的设想在这台计算机上得到了圆满的体现。 结构上的创新：“冯.诺伊曼计算机”。,其他重要工作,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,27,第一代 （19461959） 电子管 5千4万（次/秒）,第二代 （19591964） 晶体管

17、几十万百万（次/秒）,第三代 （19641972） 集成电路 百万几百万（次/秒）,第四代 （1972至今） 超大规模集成电路 几百万几亿（次/秒）,电子计算机发展的几个阶段,计算机历史?,8/2/2020,28,电子恐龙的缩骨法晶体管,ENIAC,划时代的实验装置,晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。,电子管的缺点： 体积大； 耗能高、散热量大。,晶体管的优点： 体积小； 耗能低； 性能稳定。,计算机历史?,8/2/2020,29,End,下页,晶体管时代的计算机器,1947年：贝尔实验室的肖克利(William B. Shockley)，布拉顿(John Bardeen)，巴丁(Wal

18、ter H. Brattain)创造出了世界上第一只半导体放大器件，他们将这种器件重新命名为“晶体管”。 1953年：贝尔实验室使用800只晶体管组装了世界上第一台晶体管计算机TRADIC。 1956 年，美国首先研制成军用小型晶体管计算机，1958 年底到1959 年初，第一批批量生产的民用晶体管计算机投入运行，这就是IBM1403 机。它们标志着晶体管计算机时代的到来。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,30,End,下页,1956年：IBM向世界展示了第一台磁盘存储系统IBM 350 RAMAC（Random Access Method of Accounting

19、and Control） 1963年：控制数据公司(CDC)的西蒙.克雷(S. Cray)博士研制成功CDC6600巨型机，共安装了35万个晶体管。,晶体管时代的计算机器,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,31,第一代 （19461959） 电子管 5千4万（次/秒）,第二代 （19591964） 晶体管 几十万百万（次/秒）,第三代 （19641972） 集成电路 百万几百万（次/秒）,第四代 （1972至今） 超大规模集成电路 几百万几亿（次/秒）,电子计算机发展的几个阶段,计算机历史?,8/2/2020,32,End,下页,集成电路时代的计算机器,1959年：来自曾

20、开发出第一台晶体管收音机的TI公司的基尔比(J. Kilby) 向美国专利局申报专利“半导体集成电路”。7月30日，仙童公司向美国专利局申请专利“半导体集成电路”。 几根零乱的电线将五个电子元件(如晶体管、二极管、电容器等)连接在一起，就形成了历史上第一个集成电路。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,33,End,下页,1964年：IBM360计算机问世，标志着第三代计算机的全面登场，这也是IBM历史上最为成功的机型。 1965年：DEC公司推出了PDP-8型计算机，标志着小型机时代的到来。,集成电路时代的计算机器,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,

21、34,End,下页,1971年，INTEL的特德.霍夫研制成功了第一枚能够实际工作的微处理器4004，该处理器在面积约12平方毫米的芯片上集成了2250个晶体管，运算能力足以超过ENICA。Intel于同年11月15日正式对外公布了这款处理器。从此进入微处理器时代,集成电路时代的计算机器,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,35,End,下页,1974年：Intel推出第一款8位微处理芯片8080及随后推出的16位微处理器8086， 开辟了个人电脑时代; 1982年：Intel发布80286处理器, 时钟频率提高到20MHz, 每秒执行270万条指令，集成了13.4万个晶体

22、管。 1985年：Intel发布80386处理器, 32位处理器; 1989年：Intel发布80486处理器，集成有120万晶体管。 1990年：苹果公司联合Motorola和IBM公司一同开发了基于RISC结构的微处理器PowerPC，为的就是能够同Intel公司的X86系列处理器相抗衡。 1993年：Intel发布奔腾(pentium)处理器。初期发布的奔腾集成了300多万个晶体管，工作在60-66MHz，每秒钟可执行1亿条指令。1995年：Intel发布Pentium Pro处理器，其最高速度达到了200MHz，内部集成有550万晶体管，每秒可执行4.4亿条指令。,微处理器,1.1 计

23、算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,36,End,下页,1997年：Intel发布Pentium处理器, 0.25微米新工艺，内置多媒体(MMX)功能，并采用了双重独立总线结构。MMX是英文MultiMedia eXtension(多媒体扩展)的缩写。 1999年：Intel推出Pentium处理器，增加了拥有70条全新指令的SSE指令集，以增强3D和多媒体的处理能力。时钟频率450MHz 以上，总线速度100MHz 以上，0.25m 工艺制造，内建2800万个晶体管，集成有512KB或以上的二级缓存。 2000年：AMD公司推出主频达1GHz的“Athlon”处理器，从而掀开了GH

24、z 处理器大战。随后Intel公司推出了自己的1GHz Pentium3处理器。,微处理器,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,37,End,下页,2003年：Intel发布移动处理规范“迅驰”。 2005年，Intel推出双核处理器Pentium D, 架构了90纳米技术，是双核心加了64位指令集，从而正式揭开了微处理器多核心时代。 2006年： Intel Core 2 Duo处理器内含2.91亿颗晶体管。2007 年：45纳米四核处理器上装载了8.2亿颗晶体管，体积比上代产品缩小了25%。,微处理器,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,38,晶 体

25、 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,计算机历史?,8/2/2020,39,输入输出设备-输入设备,1725年：法国纺织机械师布乔(B.Bouchon)发明了“穿孔纸带”的构想。1805年： 法国机械师杰卡德（J.Jacquard）据其完成了“自动提花编织机”的设计制作。 1935年：IBM制造了IBM601穿孔卡片式计算机，该计算机能够在一秒钟内计算出乘法运算。 1868年：美国，克里斯托夫.肖尔斯(C.Sholes)发明了沿用至今的QWERTY键盘。1886年：美国，Dorr E. Felt(1862-1930), 制造了第一台用按键操作的计算器。 1968年：美

26、国，恩格巴特(Douglas Englebart)发明了鼠标。1983年：苹果公司推出了丽萨(Lisa)电脑，这也是第一台商品化的图形用户界面的个人计算机，同时第一次配备了鼠标。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,40,输入输出设备-显示及显示控制,1908年,英国，Campbell Swinton叙述了电子扫描方法并预示用阴极射线管制造电视。 1960年，DEC的PDP-1，里头包含CRT（阴极射线管cathode ray tube）式显示器(一台售价12万美金) 1963年, Ivan Sutherland研发出了笔迹或向量式的模拟显示器-第一台使用计算机产生画面的显

27、示器。 60年末期， Tektronix公司基于示波器原理研究了字符发生器-一种光栅扫描显示器。它有小量的内存，大概可以容纳一个字符，当它扫描映像管的表面时做开关的动作。 1972年，Ramtek开发出了采用数字显示器帧缓冲技术-基于内存的显示器技术，数字光栅扫描显示器,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,41,1984年：Adlib Audio公司推出第一款声卡：魔奇声卡，从而让PC拥有了真正的发声能力。 1983年：苹果公司推出了划时代的Macintosh计算机，第一次使个人计算机具有了多媒体处理能力。这也是第一台商品化的图形用户界面的个人计算机，同时第一次配备了鼠标。

28、,声卡,Macintosh计算机,输入输出设备-多媒体控制(1),1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,42,输入输出设备-多媒体控制(2),1995年：3Dfx发布第一款3D加速芯片：Voodoo，从而将人类第一次真正的带入了计算机3D世界的殿堂。 1999年：Nvidia公司推出了GeForce256显示芯片，并提出了GPU(图形处理单元)的全新概念。2002年，Matrox发布Parhelia-512(中文名：幻日)显示芯片，这也是世界上首款512bitGPU。,三位图形加速卡,GPU芯片,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,43,输入输出设备-存储

29、设备,1968年：IBM首次提出“温彻斯特/Winchester”硬盘技术。 1973年, IBM公司研制成功第一片软磁盘。 1983年：IBM推出了IBM PC的改进型号IBM PC/XT，并为其内置了硬盘。 1984年：康柏开始开发IDE接口/总线技术，带动了兼容机的生产。 2002年2月26日，西捷公司推出了全球首款Serial ATA接口硬盘。 1985年：Philips和Sony合作推出CD-ROM驱动器。1994年：索尼/飞利浦发布了高密度CD碟片(HIGH-DENSITY CD)，即现在的DVD-9(DS-SL)和DVD-18(DS-SL)格式碟片的始祖。1995年：欧、美、日1

30、0家制造公司达成协议，DVD光盘将包括视频和音频、只读和可写等全面解决方案。数据纪录采用东芝华纳阵营的双面纪录法，数据读取采用索尼飞利浦的单面方法，从此DVD制式之争以双方的妥协而正式告终。-标准之争。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,44,华罗庚教授是我国计算技术的奠基人和最主要的开拓者之一， 1952在中国科学院数学所内建立了中国第一个电子计算机科研小组。 1956年开始电子计算机的教学和研究工作。 1957年，哈工大研制成功中国第一台模拟式电子计算机。 1958年研制成功第一台电子管计算机103机，1959年研制成功104机。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史

31、,我国计算机技术的发展,1958年研制成功晶体管，1964年研制成功小规模集成电路。 1965年研制成功第一台晶体管计算机109乙机。 1971年研制成功第一台集成电路计算机DJS150机。 1983年研制成功第一台每秒钟1亿次巨型机“银河I” 2004年曙光4000A，每秒钟11万亿次计算。,我国计算机技术的发展,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,我国计算机技术的发展,2009年6月中国首台国产百亿次超级计算机曙光5000A有中科院计算机所、曙光公司和上海超级计算机中心联合研制成功，研制费用达2亿元人民币。 曙光5000A峰值计算能力超过每秒200万亿次，全机总存储容量达到500TB(千

32、万亿字节)，位列全球最快超级计算机排行榜第十，亚洲第一。 计算机是IBM公司研制的“走鹃”，造价1亿美元，运算速度达每秒1000万亿次，主要用于美国核物理研究。 目前最快的计算机：“天河一号”，国防科学技术大学研制，部署在国家超级计算天津中心，实测速度达每秒2570万亿次。 排名第二：“美洲虎”，实测速度每秒1750万亿次。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,计算机网络发展历史,远程终端网络：1940年：贝尔实验室在美国达特默思大学演示M-1型机。他们用电报线把安置在校园内电传打字机与远在纽约的M-1型机相连，当场把一个数学问题打印出来并传输到纽约，计算后再传回。首次实现了人类对计算机进行

33、的远距离控制的梦想。 ARPANET :1969年：美国国防部高级研究计划局(ARPA，Advanced Research Project Agency)，发起研究横跨美国的实验性广域计算机网，研究的成果是出现了著名的ARPANET。阿帕网美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）节点与斯坦福研究院(SRI)节点实现了第一次分组交换技术的远程通讯，标志着互联网的正式诞生。 以太网：1973年：施乐PARC研究中心组建了世界上第一个计算机局域网络-ALTO ALOHA网络，后改名为“以太网”。 Internet:在每个网络内部各自使用自己的通讯协议，在和其它网络通信时使用TCP/IP协议。这个设想导致了

34、Internet的诞生，确立了TCP/IP在网络互联上的核心地位。,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,48,8/2/2020,49,1982年：3Com公司推出了世界上第一款网卡EtherLink网络接口卡，这也是世界上第一款应用于IBMPC上的ISA接口网络适配器。 1988年：由 23岁研究生罗伯特.莫里斯（R.T.Morris）编制的“蠕虫”病毒在互联网上大规模发作，这也是互联网第一次遭受病毒的侵袭，从此，计算机病毒逐渐传播开来。 1991年: 出现第一个World Wide Web标准 1992年：Internet协会成立，简称（ISOC） 1993年：美国总统克

35、林顿在加州报告中正式提出了组建国家信息基础设施（NII）的构想，这就是后来的信息高速公路计划。 1993年：我国接入Internet的第一根专线，中科院高能物理研究所租用ATT公司的国际卫星接入美国斯坦福线性加速器中心的64K专线正式开通。,计算机网络发展历史,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,8/2/2020,50,光纤通讯: 1966年 英籍华人高锟（2009年诺贝尔奖，提出用石英玻璃纤维(光纤)传送光信号来进行通信，可实现长距离、大容量通信。1970年康宁公司得到损失为20db/km的30米光纤样品。1976年，美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路。

36、 无线网络：在1971年时，夏威夷大学（University of Hawaii）的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络，这被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络（WLAN）。1999年9月，被成为WiFi的802.11b标准的推出才是无线时代的开始。 物联网：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。,计算机网络发展历史,1.1 计算(工具)历史与计算机历史,第1章

37、 引论,1.1 计算(工具)历史与计算机历史 计算工具发展史 计算机硬件发展史 计算机网络发展史 1.2 计算机软件发展史 1.3计算机应用领域 1.4计算机发展趋势,8/2/2020,51,阶段一：19491959年，为大客户定制解决方案； 阶段二：19591969年，软件重复销售给不同的客户； 阶段三：19691981年，软、硬件分开销售； 阶段四：19811994年，面向大众的软件市场； 阶段五：1994年以后，基于Internet的应用和服务。,计算机软件发展主要阶段,8/2/2020,52,8/2/2020,53,Internet 时代,马克安德森,杨致远,杰夫贝佐斯,马克扎克伯格,

38、End,下页,计算机软件-程序设计语言的发展,完成7+10，并存储,8/2/2020,54,计算机软件系统-计算机语言,1952年：第一台符号语言翻译机发明成功。 1957年：程序设计语言FORTRAN问世-主要用于科学计算 1961年：程序设计语言COBOL问世-主要面向商用数据处理 1963年：程序设计语言BASIC问世。 1972年：程序设计语言C语言开发出了。 1983年：面向对象的程序设计语言C+提出 1990年后：可视化程序设计员Visual C+(源自C+)、Visual Basic (源自Basic语言) 、Delphi(源自Pascal语言)等。 1995年：Sun公司和Ne

39、tscape公司联合发布了Java语言的成熟版本JavaScript。1996年：Sun公司正式对外发布了Java语言,1.2 计算机软件发展历史,8/2/2020,55,FORTRAN语言 BASIC语言 C语言 C+/Java语言,1.2 计算机软件发展历史,典型的高级语言,8/2/2020,56,操作系统:Operating System(OS)?,操作系统是最基本、最重要的系统软件,操作系统是用户与计算机之间的接口，用户是通过操作系统来利用各种计算机资源,下页,End,操作系统是对硬件功能的扩展,用户,8/2/2020,57,End,下页,1960年：麻省理工学院教授约瑟夫.立克里德(

40、J.Licklider)发表了著名的计算机研究论文人机共生关系，提出了分时操作系统的构想，并第一次实现了计算机网络的设想。 1969年：贝尔实验室在一部PDP7上开发了Unix操作系统。 1980年： Novell公司推出了NetWare网络操作系统。 1981年：微软推出MS-DOS 1.0版。 1984年：Apple第一代Macintosh(如图4所示)摆上了商铺的柜台。其所采用的操作系统System 1.0(如图5所示)尽管只能显示黑白两色，但是已经具有了桌面、窗口 、图标、光标、菜单和卷动栏等项目。 1985年：微软公司正式推出Windows操作系统。1990年推出Windows 3.

41、0操作系统，提供了对多媒体，网络等众多最先进技术的支持，并在年底创下销售100万套的纪录，从而被成为软件技术的一场革命。,计算机软件操作系统的发展（1）,8/2/2020,58,End,下页,1991年：来自芬兰的大学生Linus.Torvalds开发了一种基于UNIX的操作系统Linux，并且将源代码全部公开于互联网上，从而引发了席卷全世界的源代码开放运动。 1993年：微软发布了Windows NT操作系统，这也是第一个不依赖于DOS 的视窗操作系统。1998年：身处美国司法部反垄断案困扰中的微软公司发布了其最新的计算机操作系统Windows 98，并且不顾司法部的极力反对而在系统中同样捆

42、绑了IE浏览器，争夺网络资源。2001年10月25日，微软推出Windows XP操作系统，比尔.盖茨宣布：“DOS时代到此结束。” Windows XP的发布，也推动了身处低潮的全球PC硬件市场，目前推出Vista系统和Windows7系统。 2004年， Ubuntu由马克舍特尔沃斯创立，其首个版本于2004年10月20日发布，并以Linux 系统 Debian为开发蓝本。每六个月发布一次新版本为目标，使得人们得以更频繁地获取新软件，全部免费。 智能手机：Android 浏览器系统：Chrome,计算机软件操作系统的发展（2）,8/2/2020,59,计算机软件系统-其他软件系统,1976

43、年：雅达利公司推出了世界上第一款3D电子游戏夜行车手(Night Driver)，游戏只有黑白两色，采用第一人称视角。 1977年：拉里.埃里森(Larry Ellison)与自己的好友Bob Miner和Edward Oates一起创立了甲骨文公司(Oracle Corporation)-数据库管理系统。 1996年：id Software公司正式发布新一代FPS游戏QUAKE，从而奠定了自己在世界游戏界的地位。 1999年: 台湾学生陈盈豪编写的CIH病毒在全球范围内爆发，近100万台左右的计算机软硬件遭到不同程度的破坏，直接经济损失达数十亿美元。,1.2 计算机软件发展历史,8/2/20

44、20,60,第1章 引论,1.1 计算(工具)历史与计算机历史 计算工具发展史 计算机硬件发展史 计算机网络发展史 1.2 计算机软件发展史 1.3计算机应用领域 1.4计算机发展趋势,8/2/2020,61,1.3 计算机应用领域,科学计算 CAx应用 信息管理 人工智能 嵌入式系统,8/2/2020,62,1.3 计算机应用领域,科学计算,科学计算也称为数值计算, 对科学研究和工程技术中提出的数学模型进行求解计算。 数学模型：几十阶微分方程组、几百个线性联立方程组、大型矩阵等,依据卫星云图进行气象预报,8/2/2020,63,1.3 计算机应用领域,CAM,通常将数控、物料流控制及储存、机

45、器人、柔性制造、生产过程仿真等计算机相关的控制技术统称为CAM：Computer Aided Manufacturing。目的是使计算机及相关设备能替代人做更多事情！ 过程控制 数字控制 机器人,8/2/2020,64,1.3 计算机应用领域,CAM,通常将数控、物料流控制及储存、机器人、柔性制造、生产过程仿真等计算机相关的控制技术统称为CAM：Computer Aided Manufacturing。目的是使计算机及相关设备能替代人做更多事情！ 过程控制 数字控制 机器人,8/2/2020,65,1.3 计算机应用领域,CAD/CAE：Computer Aided Design/Engine

46、ering,利用计算机的强大功能来支持人们进行产品开发与设计活动。 基本内容包括： 建立几何模型 工程分析与计算 动态模拟仿真 自动绘制工程图纸等,8/2/2020,66,1.3 计算机应用领域,CAD/CAE：Computer Aided Design/Engineering,利用计算机的强大功能来支持人们进行产品开发与设计活动。 基本内容包括： 建立几何模型 工程分析与计算 动态模拟仿真 自动绘制工程图纸等,8/2/2020,67,1.3 计算机应用领域,CAD/CAE：Computer Aided Design/Engineering,利用计算机的强大功能来支持人们进行产品开发与设计活动

47、。 基本内容包括： 建立几何模型 工程分析与计算 动态模拟仿真 自动绘制工程图纸等,8/2/2020,68,产品构成示意,物料清单(BOM),物料需求计算,数据库系统,1.3 计算机应用领域,信息管理：,利用计算机技术解决企业内部、企业之间的业务管理与协同问题。 基本内容包括： 企业资源规划(ERP) 供应链管理(SCM) 物流管理(Logistics) 人力资源管理() 项目管理(PM) 客户关系管理(CRM) 重要基础： 数据库系统(DataBase) 软件工程(Software Engineering),8/2/2020,69,1.3 计算机应用领域,人工智能：,使计算机具有类似人的智能

48、 基本内容包括： 搜索技术（Search Techniques） 非经典逻辑和非经典推理 机器学习 自然语言理解和口语理解 定理机器证明 知识工程 计算机视觉 遗传算法及演化计算 分布式人工智能 数据挖掘与知识发现 人工生命 机器人 AI语言,97年卡斯帕罗夫在与超级电脑“深蓝”对弈,8/2/2020,70,1.3 计算机应用领域,嵌入式系统：,使各种电器内嵌入计算机芯片接受自动化控制与处理 基本内容包括： 智能交通 机器人 智能家电 传感器网络 嵌入式芯片,洗碗机的嵌入式系统,8/2/2020,71,8/2/2020,72,1.3 计算机应用领域,国防安全： 网络攻防 电子信息战,美军网络战

49、司令部内景,已组建或正在组建：美国、中国、日本、韩国、伊朗、以色列、俄罗斯、印度、英国等,第1章 引论,1.1 计算(工具)历史与计算机历史 计算工具发展史 计算机硬件发展史 计算机网络发展史 1.2 计算机软件发展史 1.3计算机应用领域 1.4计算机发展趋势,8/2/2020,73,1.4 计算机发展趋势,8/2/2020,74,高性能计算(无所不能) 移动计算(无处不在) 服务计算(Software AS Service) 生物计算 智能计算 全球信息化,1.4 计算机发展趋势,8/2/2020,75,1.4 计算机发展趋势,无所不能 基本特征： 计算速度越来越快 CPU协同与通信 计算

50、机体系结构 并行计算 负载能力越来越强 高可靠性,高性能计算,Linux NetworX: MCR Linux Cluster (2 304个 CPU 最大平均速度 7.634 TF (1012),IBM: Seaborg (6 080个 CPU, 最大平均速度 7.304 TF (1012),8/2/2020,76,云计算，即通过网络提供用户所需的计算力、存储空间、软件功能和信息服务等。,8/2/2020,77,云计算,1.4 计算机发展趋势,无处不在 基本特征： 3G网络(GSM/GPRS、CDMA) 无线通信架构 无线通信技术 无线个域网(WPAN):个人不同设备之间的连接 无线局域网(WLAN) 无线城域网 无线Intern