第一章计算机及信息技术概述.ppt

,大学计算机基础,华南农业大学:信息学院主讲教师:郑婵Email:lucy_,片头动画,非计算机专业 公共课 上课学时数：34（17周）实验学时数：30（15周）,课程定位,大学计算机基础课程是大学各专业学生必修的公共基础课程，是学习其他计算机相关技术课程的基础课，为后继计算机技术课程的学习打下必要的基础。,教学目标,掌握计算机软、硬件技术的基本概念；了解软件设计与信息处理的基本过程；掌握典型计算机操作系统、软件技术基础、数据库应用、多媒体技术的基本概念；了解计算机网络与INTERNET的使用；具备安装、设置与操作现代典型计算环境的能力；具有较强的信息系统安全与社会责任意识；了解常用软件的使用，以及具备在WINDOWS环境下操作使用应用软件的能力。,课程教学内容和学时分配,第1章 计算机及信息技术概述（课堂教学2学时）第2章 计算机及信息基础（课堂教学4学时）第3章 计算机硬件体系结构（课堂教学6学时）第4章 计算机操作系统（课堂教学5学时）第5章 计算机软件技术基础（课堂教学3学时）第6章 数据库技术（课堂教学2学时）第7章 多媒体技术（课堂教学4学时）第8章 计算机网络技术（课堂教学4学时）第9章 信息安全与社会责任（课堂教学2学时）第10章 常用应用软件介绍（自学，不做考试要求）课程总结（课堂教学2学时）,教学重点与难点,教学重点：信息在计算机内的存贮形式、计算机中各种硬件的功能及特点、操作系统、软件技术基础、数据库应用方面的基本概念、多媒体技术、计算机网络的基本概念和基础知识。教学难点：信息在计算机内的存贮形式、计算机指令系统、操作系统构成及基本功能、数据结构、算法的概念、数据库管理系统和数据模型概念、多媒体音频、图像的处理方法及网络体系结构等。,实验课教学安排,实验课安排在理论课教学开始后的第三周进行。实验教学以实验指导书提供的实验为主。要求学生在实验指导书上填写实验报告。具体实验内容可由实验指导老师酌情安排。学生学期结束前将实验指导书“实验篇”中的“实验报告”上交实验指导老师。,课程的考核,评分标准：笔试70%+平时(实验)30%=综合成绩（提交）注：部分笔试内容采用填涂标准答题卡方式。试卷样式可参考实验指导书中的汇总习题篇。,第一章 计算机及信息技术概述,本章首先从计算工具的发展开始，介绍计算机的历史和类型，计算机在现代社会中的一些典型应用，以及计算机的未来发展趋势；计算机学科概要及计算机系统的硬件和软件系统构成；最后介绍信息技术的基础知识。,1.1 计算机基础知识,1.1.1 计算机发展历史上的重要人物和思想,人们发明电子数字计算机的初衷是用来进行科学计算，但现代计算机的功能早已不再只是“计算”，而扩大到可以处理加工数字、文字、图形、图像、声音等各种形式的数据。,1.1 计算机基础知识,1.1.1 计算机发展历史上的重要人物和思想,人类从远古时代就产生了计算的需要。各种计算工具出现、发展。如：中国的算盘、算筹、欧洲的计算尺等。随着天文航海等科学发展，需要进行大量的繁复计算，迫切需要能自动计算的机器。得益于钟表业，特别是齿轮传动装置技术的发展，诞生了最早的机械式计算机。,法国物理学家帕斯卡(1623-1662)在 1642年发明了第一台机械式加法机。该机由齿轮组成，靠发条驱动，用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字，“逢十进一”。,当时，19岁的帕斯卡为了帮助父亲计算税款，开始研究机械计算装置，最后制成了手摇驱动的齿轮进位式计算器，可完成六位数字的加减法。,1.1 计算机基础知识,1673年，德国数学家莱布尼茨发明了机械式乘除法器。基本原理继承于帕斯卡的加法机，也是由一系列齿轮组成，但多了一个叫“步进轮”的装置，它能够连续重复地做加减法，从而实现了乘除运算。,1.1 计算机基础知识,莱布尼兹：天才数学家研究数理逻辑、无穷小算法研究与牛顿并缔双辉共同奠定“微积分学”,1.1 计算机基础知识,1822年，英国数学家巴贝奇Babbage历经10年努力终于发明了“差分机”。它有3个齿轮式寄存器，可以保存3个5位数字，计算精度可以达到6位小数。,英国女数学家阿达(1815-1852)是巴贝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片设计了世界上“第一件计算机程序”。她还建议分析机用二进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。,英国诗人拜伦的女儿,阿达：数学家，拜论的女儿死于36岁，生命短暂，对计算机的预见超过一个世纪以上有个计算机语言被命名为ADA（阿达）语言，纪念她是“世界上第一位软件工程师”,1.1 计算机基础知识,姚期智：2000年首位获奖图灵奖的华裔学者,七十多年来，现代计算机基本结构仍然是“冯诺依曼计算机”。,美籍匈牙利数学家冯诺依曼(计算机鼻祖),计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成；应采用二进制简化机器的电路设计；采用“存储程序”技术,以便计算机能保存和自动依次执行指令。,冯诺依曼：“如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰图灵”,1.1 计算机基础知识,1.1 计算机基础知识,1946年2月由宾夕法尼亚大学研制成功的ENIAC是第一台电子数字计算机。,重30吨，占地167m2，耗电150千瓦18800个电子管，1500个继电器，保存80个字节每秒钟可做5000次加减法或400次乘法运算。“诞生了一个电子的大脑”,致命缺陷：没有存储程序。,1.1.2 电子计算机时代,电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。,第一代计算机 19461958年 以电子管为主要元件 代表机型：ENIAC,1.1 计算机基础知识,第四代计算机 1971年至今 以大规模/超大集成电路为主要元件 巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机,第五代计算机：目标是智能计算机,1.1 计算机基础知识,第三代计算机 19641971年 以集成电路为主要元件,采用集成电路的第一台电子计算机IBM360型,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,巨型机,对巨型计算机的指标一些国家这样规定：首先，计算机的运算速度平均每秒1000万次以上；其次，存贮容量在1000万位以上。如我国研制成功的银河计算机，就属于巨型计算机。巨型计算机实际上是一个巨大的计算机系统，主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围中长期天气预报，整理卫星照片，原子核物的探索，研究洲际导弹、宇宙飞船等，制定国民经济的发展计划，项目繁多，时间性强，要综合考虑各种各样的因素，依靠巨型计算机能较顺利地完成。,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,巨型机,2007年中国高性能计算机性能Top100排行榜在京发布。IBM BladeCenter HS21 Cluster应用中石化胜利油田分公司地球物理研究所项目以18.6万亿次/秒(Tflop/s)的浮点计算性能排名首位。曙光 4000A/640 x4 Opteron 2.2GHz/Myrinet应用上海超级计算中心8.061万亿次/秒(Tflop/s)名列第三。,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,巨型机,2008年中国高性能计算机性能Top100排行榜于08年11月发布。落户上海超级计算中心的曙光5000A以174.9万亿次每秒的Linpack性能夺得第一名，这也是TOP100排行榜有史以来的第一套百万亿次计算机。在过去三届中，第一名的位置一直由IBM公司保持。另一台国产的高效能计算机联想深腾7000以83.1万亿次每秒的性能排名第二，该套系统将落户中科院网络信息中心超级计算中心。上海超算和中科院超算中心分别是中国国家网格在南方和北方的主节点。由IBM公司制造的基于BladeCenter HS21的刀片集群的运算性能为24.6万亿次每秒，排名第三，部署在中石油四川石油物探公司。,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,巨型机,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,微机,个人计算机（PC机），主要用于学习、办公、企业管理、娱乐等。CPU主要采用Intel公司的奔腾，赛扬系列和AMD公司的速龙、闪龙、羿龙系列。多是台式机、笔记本电脑的形式。,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,工作站,主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。在这些专业应用领域，对硬件无论是速度、稳定性还是软件的兼容性都有很高要求。在显卡、CPU架构、内存、甚至硬盘等硬件配置上都有不同工作站配件类型。,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,嵌入式计算机,将软件固化到嵌入式设备中。如掌上PDA、移动计算设备、电视机顶盒、手机上网、数字电视、多媒体、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,关于计算机规模分类的说明,计算机分类是一个相对的概念，随着发展，界限越来越模糊。在一定时期内速度最快、性能最高、体积最大、耗资最多的计算机系统到下一时期可能成为一般的计算机；同理，一个时期内领先的计算机技术到下一时期可能成为一般的技术。,IT第一定律摩尔定律,百万条指令/秒(mips),每18个月芯片能力增长一倍,晶体管数,1.1 计算机基础知识,1.1.3 计算机类型,1.1 计算机基础知识,计算机是一种能按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。,运算速度快,计算精度高,存储容量大,具有逻辑判断能力,按照程序自动运行,计算机特点,1.1.4 计算机的特点及应用领域,1.1 计算机基础知识,科学计算,数据处理,过程与实时控制,人工智能,计算机辅助设计与制造,计算机应用领域,远程通信与网络应用,多媒体与虚拟现实,微机的发展(1975-1995),1975年第一台个人电脑问世。1981年第一台IBM-PC问世。1985年386；1989年486；1993年奔腾出现。CPU进入32位时代。1989年多媒体声卡问世。1995年个人电脑出现CD-ROM光驱。1995年Win 95问世，操作系统进入Windows 时代。多媒体和图形界面的出现使电脑真正进入家庭。,1995年，3D加速芯片使显卡性能有了很大的发展。1998年USB在PC上出现，即插即用的电子消费产品MP3/MP4等大量涌现。Intel的CPU频率（2000年P4，2GHz；2004年P4，3.8GHz）。2001年Windows XP，集成大量应用程序，例如IE、Media Player、图像浏览等。2003年9月，AMD公司生产了进入个人电脑最早64位CPU。,微机的发展(1995-2005),电脑的展望：64位与双核,2004年Google进入桌面，搜索大战。2005年4月，64位Windows XP操作系统问世。2005年4月，CPU进入双核和多核时代。2006年，Windows Vista 32位/64位操作系统发布。,计算机发展趋势巨型化,超级计算机：存储容量更大、运算速度更快。运算速度达每秒千亿、万亿次运算。超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等的高科技领域。,1.1.5 未来的计算机,1.1 计算机基础知识,计算机发展趋势微型化,1981年IBM PC,计算机不再是单一的计算机器，而是一种个人的信息机器。,1.1 计算机基础知识,计算机发展趋势网络化,计算机网络：计算机技术通信技术网络的发展动力：共享远程资源，实现通信和合作。,1.1 计算机基础知识,计算机发展趋势智能化,智能计算机将是一种具有类似于人的思维能力，能听会说，能想会做，能代替人的体力劳动以及脑力劳动的智能机器人。,1.1 计算机基础知识,未来的计算机光计算机,用光子器件替代电子器件。将电子脉冲转换为极细的激光束，用不同波长的光表示不同的数据。,1.1 计算机基础知识,未来的计算机生物计算机,用生物工程技术生产的蛋白质分子作元件制成集成电路。一个蛋白质分子就可作为一个存储体，具有生物活性。,未来的计算机量子计算机,利用处于多态的原子进行计算。最小的信息单元是一个量子比特。,1.2.1 计算机硬件系统,1.2 计算机系统构成,冯诺依曼计算机结构,计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。,计算机系统,1.2 计算机系统构成,课程导论,1.2.2 计算机软件系统,1.2 计算机系统构成,应用软件是指用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编写的程序。,系统软件主要包括：（1）操作系统。（2）语言处理程序。（3）监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序等。,1.2.2 计算机软件系统,1.2 计算机系统构成,1.3.1 信息技术概念,1.3 信息技术基础知识,信息是一种知识，是接受者事先不知道不了解的知识。,数据是信息的载体。数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。,4次信息革命：文字、造纸和印刷术、电报电话广播电视、计算机与网络,信息数据,现代信息技术：计算机技术微电子技术通信技术,1.3.2 信息技术产业与人才,信息产业是信息社会的支柱，主要包括：计算机硬件制造业 计算机软件业 信息服务业 国民经济中传统行业的信息化。,计算机文化素质：获取、分析、加工信息的基础知识和实际能力。计算机能力是学生未来生存的需要，用现代化工具和方法分析和解决问题。,1.3 信息技术基础知识,