现代计算机及信息技术知识讲义

计算机科学与工程系计算机科学与工程系华南农业大学信息学院华南农业大学信息学院主讲教师吴小红主讲教师吴小红Email 计算机科学与工程系计算机科学与工程系 评分标准：笔试70%+平时（实验）30%=100%注：部分笔试内容采用填涂标准答题卡注：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。方式。试卷样式可参考实验指导书。考试试题主要参考实验指导书“习题篇”部分。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 实验课安排在理论课教学开始后的第4周进行。实验教学以实验指导书提供的实验为主。实验1至实验9为必选实验内容，要求在实验指导书上填写实验报告；实验10为选做内容；学期结束前将实验指导书“实验篇”中的“实验报告”上交。计算机科学与工程系计算机科学与工程系l 理论教学理论教学(32)l 上机实验上机实验(24)课课 程程 综综 述述2011年年2月月21日日计算机科学与工程系计算机科学与工程系第一章第一章 计算机及信息技术概述计算机及信息技术概述第二章第二章 计算机信息基础计算机信息基础第三章第三章 计算机硬件体系结构计算机硬件体系结构第四章第四章 计算机操作系统计算机操作系统第五章第五章 计算机软件技术基础计算机软件技术基础第六章第六章 数据库技术数据库技术第七章第七章 多媒体技术多媒体技术第八章第八章 网络技术基础网络技术基础第九章第九章 信息安全与社会责任信息安全与社会责任第十章第十章 常用应用软件介绍常用应用软件介绍计算机科学与工程系计算机科学与工程系第第1 1章章 计算机及信息技术概述（计算机及信息技术概述（2 2学时）学时）第第2 2章章 计算机信息基础（计算机信息基础（4 4学时）学时）第第3 3章章 计算机硬件体系结构（计算机硬件体系结构（6 6学时）学时）第第4 4章章 计算机操作系统（计算机操作系统（2 2学时）学时）第第5 5章章 计算机软件技术基础（计算机软件技术基础（2 2学时）学时）第第6 6章章 数据库技术（数据库技术（2 2学时）学时）第第7 7章章 多媒体技术（多媒体技术（4 4学时）学时）第第8 8章章 计算机网络技术（计算机网络技术（6 6学时）学时）第第9 9章章 信息安全与社会责任（信息安全与社会责任（2 2学时）学时）第第1010章章 常用应用软件介绍（自学，不做考试要求）常用应用软件介绍（自学，不做考试要求）课程总结课程总结 （课堂教学（课堂教学2 2学时）学时）计算机科学与工程系计算机科学与工程系lOffice 综合应用综合应用l 常用软件常用软件Flash、Photoshop Dreamweaver的操作实例与练习的操作实例与练习计算机科学与工程系计算机科学与工程系 大学计算机基础：徐东风主编，林丕源大学计算机基础：徐东风主编，林丕源副主编，中国农业出版社出版。副主编，中国农业出版社出版。大学计算机基础教程：王移芝 罗四维主编，高等教育出版社出版。大学计算机基础：杨振山 龚沛主编，高等教育出版社出版。大学计算机基础教程：张莉等编，清华大学出版社出版。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 办公地点：校本部信息学院大楼509房（艺术学院后面）联系方式：85280320-509(o)13640280668计算机科学与工程系计算机科学与工程系教学内容：教学内容：计算机与信息技术计算机与信息技术授课时数：授课时数：2 2 学时学时计算机科学与工程系计算机科学与工程系1.1 计算机基础知识计算机基础知识 1.2 计算机系统构成计算机系统构成1.3 信息技术基础知识信息技术基础知识本章没有难点，重点是计算机系统构成这部分内容计算机科学与工程系计算机科学与工程系 计算机发展历史上的重要人物和思想计算机发展历史上的重要人物和思想 计算机的产生及发展、分类、特点及计算机的产生及发展、分类、特点及应用领域应用领域计算机科学与工程系计算机科学与工程系 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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 下面介绍几位在电子计算机诞生之前对下面介绍几位在电子计算机诞生之前对计算机发展有过突出贡献的几位早期历计算机发展有过突出贡献的几位早期历史人物。史人物。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 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。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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系德国数学家莱布尼茨Leibnitz,1673年发明了机械式乘除法器。基本原理继承了帕斯卡的加法机，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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 莱布尼兹：天才数学家莱布尼兹：天才数学家 研究数理逻辑、无穷小算研究数理逻辑、无穷小算法法 与牛顿并缔双辉共同奠定与牛顿并缔双辉共同奠定“微积分学微积分学”计算机科学与工程系计算机科学与工程系 英国数学家巴贝奇：英国数学家巴贝奇：1822年，在历经年，在历经10年努力终于发明了年努力终于发明了“差分机差分机”。它有。它有3个齿轮个齿轮式寄存器，可以保存式寄存器，可以保存3个个5位数字，计算精度位数字，计算精度可以达到可以达到6位小数。位小数。巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机分析机，但最终失败。分析机，但最终失败。英国女数学家爱达英国女数学家爱达(1815-1852)：巴贝奇：巴贝奇的合作伙伴。她用穿孔卡片设计了世界上的合作伙伴。她用穿孔卡片设计了世界上“第第一件计算机程序一件计算机程序”。她还建议分析机用二进制。她还建议分析机用二进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。存储。预言分析机能唱歌、绘画。英国诗人拜伦的女儿英国诗人拜伦的女儿计算机科学与工程系计算机科学与工程系 阿达：数学家，拜论的女儿阿达：数学家，拜论的女儿 死于死于36岁，生命短暂，对计算岁，生命短暂，对计算机的预见超过一个世纪以上机的预见超过一个世纪以上 有个计算机语言被命名为有个计算机语言被命名为ADA（阿达）语言，纪念她是（阿达）语言，纪念她是“世界世界上第一位软件工程师上第一位软件工程师”计算机科学与工程系计算机科学与工程系18121812年差分机年差分机 查尔斯查尔斯.巴贝奇巴贝奇 1834年设计的分析机年设计的分析机 1.1.1近代计算机近代计算机由许多轮子组成的保存数据的存储库；由许多轮子组成的保存数据的存储库；运算装置；运算装置；能对操作顺序进行控制，并选择所需能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置。处理的数据以及输出结果的装置。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 1.1.1 计算机发展历史上的重要人物和思想计算机发展历史上的重要人物和思想u 1801 1801年年,法国纺织机械师杰卡德法国纺织机械师杰卡德,发明发明”自动提花编自动提花编织机织机”,”,启示了计算机的程序设计思想启示了计算机的程序设计思想.u18471847英国数学家布尔提出了布尔代数的思想英国数学家布尔提出了布尔代数的思想,成为现成为现代计算机的数学和逻辑基础代计算机的数学和逻辑基础u 1888 1888年年,美国人赫尔曼美国人赫尔曼.霍列瑞斯发明了制表机霍列瑞斯发明了制表机,采用采用穿孔卡上是否有洞表示数据的是与非穿孔卡上是否有洞表示数据的是与非,演变为后来的演变为后来的IBMIBM公司公司u19381938年年,美国数学家香农首次将布尔代数和继电器联美国数学家香农首次将布尔代数和继电器联系在一起系在一起,给出了加减乘除运算的电子电路设计给出了加减乘除运算的电子电路设计,成为成为现代信息论的创始人现代信息论的创始人.u19441944年年,美国物理学家艾肯美国物理学家艾肯,研制了马克研制了马克1 1号计算机号计算机,是是全机电式的计算机全机电式的计算机,1949,1949年年,首次使用磁鼓作为数据和首次使用磁鼓作为数据和指令的存储器指令的存储器计算机科学与工程系计算机科学与工程系图灵机：把人在计算时所做的工作分解成简图灵机：把人在计算时所做的工作分解成简单的机械化动作交给机器去执行，经过足够单的机械化动作交给机器去执行，经过足够的时间和有限次机械步骤求得解答。理论上的时间和有限次机械步骤求得解答。理论上可以计算任何可计算函数。可以计算任何可计算函数。英国科学家阿兰英国科学家阿兰 图灵图灵控制器（含运算功能）控制器（含运算功能）可在纸带上左右移动的读写头，可在纸带上左右移动的读写头，用于读写数据用于读写数据(输入输出设备输入输出设备)可无限延伸的纸带。可无限延伸的纸带。用于用于存储程序和数据（存储器）存储程序和数据（存储器）计算机科学与工程系计算机科学与工程系 3个部件：有穷控制器、无穷带和读写头 3个动作：改写当前格、左移或右移一格读写头读写头有穷控制器有穷控制器存储带存储带 图灵机模型图灵机模型姚期智：姚期智：20002000年年首位获奖图灵奖首位获奖图灵奖的华裔学者的华裔学者 计算机科学与工程系计算机科学与工程系 图灵机模型图灵机模型 从理论上证明了通从理论上证明了通用计算机存在的可用计算机存在的可能性能性1.1.1 1.1.1 计算机发展历史上的重要人物和思想计算机发展历史上的重要人物和思想计算机科学与工程系计算机科学与工程系有限状态控制器 q1 q2 q3 q4 q5 qnDTABDC磁带读写磁头1.1.1 1.1.1 计算机发展历史上的重要人物和思想计算机发展历史上的重要人物和思想计算机科学与工程系计算机科学与工程系浏览计算机世界浏览计算机世界计算机计算机理论理论的奠基人：的奠基人：阿伦阿伦图灵（图灵（Alan Mathison Turing），），1912年年6月月23日出生于英国伦敦，是日出生于英国伦敦，是20世纪最著名的数学家之世纪最著名的数学家之一一。1931年图灵进入剑桥大学国王学院年图灵进入剑桥大学国王学院（Kings College），毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位，二战爆发后回到剑桥。图灵于位，二战爆发后回到剑桥。图灵于1954年年6月月7日去日去世，当时年仅世，当时年仅41岁。岁。计算机发展历史人物计算机发展历史人物计算机科学与工程系计算机科学与工程系七十多年来，现代计算机基本结构仍然是七十多年来，现代计算机基本结构仍然是“冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机”。美籍匈牙利数学家美籍匈牙利数学家冯冯 诺依曼诺依曼(计算机鼻祖计算机鼻祖)计算机应由运算器、控制器、存储器、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；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；应采用二进制简化机器的电路设计；采用采用“存储程序存储程序”技术技术,以便计算机能保以便计算机能保存和自动依次执行指令。存和自动依次执行指令。冯冯诺依曼：诺依曼：“如果不考虑巴贝奇、爱达和其他人早先提出如果不考虑巴贝奇、爱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的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰图灵图灵”计算机科学与工程系计算机科学与工程系浏览计算机世界浏览计算机世界 计算机奠基人：冯诺依曼（John Von Neumann），1903年12月28日生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭，是著名美籍匈牙利数学家。1954年夏冯诺依曼被发现患有癌症，于1957年2月8日在华盛顿去世，终年54岁。冯诺伊曼从小就显示出数学天才，关于他的童年有不少传说。1911年至1921年，冯诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重。1921年至1923年在苏黎世大学学习。很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位，此时冯诺依曼年仅22岁。1927年至1929年冯诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位，西渡美国。1931年成为该校终身教授。1933年转到该校的高级研究所，成为最初6位教授之一，并在那里工作了一生。冯诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士。他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院和意大利国立林且学院等院的院土。1951年至1953年任美国数学会主席，1954年任美国原子能委员会委员。计算机发展历史人物计算机发展历史人物计算机科学与工程系计算机科学与工程系 约翰冯诺依曼（John Von Nouma，19031957），父亲是一个银行家，家境富裕，十分注意对 孩子的教育。冯诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘。据说他6岁时就能用古 希腊语同父亲闲谈，一生掌握了七种语言。最擅德语，可在他用德语思考种种设想时，又能以阅读的速度译成英语。他对读过的书籍和论文。能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后，仍可如此。1911年1921年，冯诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数学论文，此时冯诺依曼还不到18岁。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 1、帕斯卡 2、莱布尼茨 3、巴贝奇和阿达 4、香农 信息论的创始人；5、布尔 6、图灵 7、冯冯 诺依曼诺依曼计算机科学与工程系计算机科学与工程系19461946年年2 2月由宾夕法尼亚大学月由宾夕法尼亚大学研制成功的研制成功的ENIAC是第一台是第一台电子数字计算机。电子数字计算机。Electronic Numerical Integrator And Calculator电子数字积分计算机电子数字积分计算机重重3030吨，占地吨，占地167m167m2 2，耗电，耗电150150千瓦千瓦1880018800个电子管，个电子管，15001500个继电器个继电器保存保存8080个字节个字节每秒钟可做每秒钟可做50005000次加减法次加减法或或400400次乘法运算。次乘法运算。“诞生了一个电子的大脑诞生了一个电子的大脑”致命缺陷：没有存储程序。致命缺陷：没有存储程序。计算机科学与工程系计算机科学与工程系1642 Blaise Pascal 1822 1822 差分机差分机18331833 分析机分析机电子计算机时代电子计算机时代计算机科学与工程系计算机科学与工程系电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。q 第一代计算机第一代计算机 1946 194619581958年年 以电子管为主要元件以电子管为主要元件 代表机型：代表机型：ENIACENIAC，EDVACEDVAC计算机科学与工程系计算机科学与工程系电子管计算机科学与工程系计算机科学与工程系Aopen发布了首款集成音频真空管的主板名为AX4B-533Tubehttp:/ 第二代计算机 19581964年 以晶体管为主要元件采用晶体管的第二代采用晶体管的第二代电子计算机电子计算机IBM7090IBM7090型型计算机科学与工程系计算机科学与工程系晶体管比电子管平均寿命提高1001000倍耗电为电子管的1/10体积小一个数量级计算机科学与工程系计算机科学与工程系单个晶体管与电子管的比较计算机科学与工程系计算机科学与工程系1947年研制出的首个晶体管计算机科学与工程系计算机科学与工程系q q 第三代计算机 19641971年 以集成电路为主要元件采用集成采用集成电路的第电路的第一台电子一台电子计算机计算机IBM360IBM360型型计算机科学与工程系计算机科学与工程系把几十个或几百个电子元件集中做在一块几平方毫米的硅片上计算机科学与工程系计算机科学与工程系毒龙1.6G CPU奔腾D 8系列(Pentium D8XX)双核心设计的CPU计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 第四代计算机第四代计算机 1971 1971年至今年至今 以大规模以大规模/超大规模集成电路为主要元件超大规模集成电路为主要元件 巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机 q 第五代计算机：目标是智能计算机第五代计算机：目标是智能计算机q电子技术的发展促进了电电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。子计算机的更新换代。计算机科学与工程系计算机科学与工程系时代年份器件软件应用一 46-58电子管机器语言汇编语言 科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制 三64-71集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系按计算机处理的数据分类按计算机处理的数据分类数字计算机数字计算机(用高用高1 1低低0 0电位电位)模拟计算机模拟计算机(用曲线用曲线)数字模拟混合计算机数字模拟混合计算机按计算机用途分类按计算机用途分类通用计算机通用计算机专用计算机专用计算机计算机科学与工程系计算机科学与工程系l l 模拟信号：模拟信号：连续变化。连续变化。例如：温度，电压，语音例如：温度，电压，语音等。等。l 数字信号：数字信号：离散取值。离散取值。例如：高电平和低电平。例如：高电平和低电平。tVout(V）+5001010tu(V)+501000101100011000模拟信号表示为在某区间内模拟信号表示为在某区间内连续变化连续变化的值。的值。数字信号表示为在某区间内数字信号表示为在某区间内离散变化离散变化的值。的值。计算机科学与工程系计算机科学与工程系l l 模拟信号模拟信号的信息通常是用其幅的信息通常是用其幅值携带的，不同的幅值表示不同值携带的，不同的幅值表示不同的数据（若用二进制表示，则包的数据（若用二进制表示，则包含若干位二进制数字）。环境的含若干位二进制数字）。环境的小干扰也会使信息失真。而小干小干扰也会使信息失真。而小干扰难以消除。扰难以消除。l 数字信号数字信号是用电压幅值的高和是用电压幅值的高和低携带信息的，一个数字信号只低携带信息的，一个数字信号只携带携带1位数字信息（位数字信息（“0”或或“1”）。）。小干扰不会使信息丢失。小干扰不会使信息丢失。数字信号只在两个极端间跳跃，数字信号只在两个极端间跳跃，且被周期性且被周期性“重整重整”以恢复原始值。以恢复原始值。tu（V）+501000101110001000Vout（V）+5001010阈值阈值数字数字不确定不确定计算机科学与工程系计算机科学与工程系巨型机大型机小型机微型机工作站服务器嵌入式计算机按计算机规模分类按计算机规模分类按计算机用途分类按计算机用途分类通用计算机专用计算机计算机科学与工程系计算机科学与工程系巨型机巨型机Super ComputerSuper Computer大型机大型机Mainframe ComputerMainframe Computer小型机小型机Mini ComputerMini Computer微型机微型机MicroComputerMicroComputer工作站工作站WorkStationWorkStation服务器服务器嵌入式计算机嵌入式计算机enbedded computerenbedded computer按计算机规模分类按计算机规模分类计算机科学与工程系计算机科学与工程系从工作站这一名词出现的源流来看，工作站分为两种：一种是在网络中的终端和客户机：我们将其称为“工作站”WORKSTATION，而在网络中负责文件管理、打印机管理、数据库应用的计算机主机,我们将其称之为“服务器”（SERVER），在计算机发展的初期，这种概念得到了大家的认可。另一种对工作站的理解来自于专业用于图形处理的高级计算机或超级计算机，我们习惯性的称其为WORKSTATION，注意这个“WORKSTATION”和上面的“WORKSTATION”的含义是有差别的,网络中的“WORKSTATION”可以理解为“工作节点”，而作为图形处理专用的“WORKSTATION”则可以理解为“完成工作任务的实验室”，在国外的资料中往往还要加上一个“GRAPHIC”作为定语。目前大多数非计算机专业的从业人员听到“工作站”联想到的往往是图形工作站，即“GRAPHICWORKSTATION”，如果你去问一问网络相关人员，工作站是什么东东，他们会想到的是每一个计算机节点。工作站与高性能的PC之间的区别：可以简单的区分：工作站是为了完成高性能计算和设计工作而设计的，而高性能PC是为了更好的表现通过工作站所设计的内容而出产的。比如：工作站可以更好的制作游戏、而高性能PC可以更好玩游戏。工作站与高性能PC最大的差别是对稳定性和图形系统的要求不一样，高性能PC对于图形的要求简单的讲就是为了追求更高的像素填充率、更快的刷新率、最新的图形表现形式、支持最新的函数和程序API，而工作站对图形的要求是稳定、准确、更强的多边形处理能力、OPENGL性能、硬件与实时SHADER。对于磁盘性能，工作站比普通PC要求更严格，但稳定也是首先要考虑的因素。计算机科学与工程系计算机科学与工程系按综合性能按综合性能指标分类指标分类巨型机：巨型机：速度最快、处理能力最强速度最快、处理能力最强例如：曙光例如：曙光4000L644GB4000L644GB内存，浮点运算达每秒内存，浮点运算达每秒3 3万亿次万亿次 大型、通用、较快、较强大型、通用、较快、较强大型机大型机：作作“客户机客户机/服务器服务器”的服务器的服务器 作作“终端终端/主机主机”的主机的主机 小型机小型机：规模小，结构简单，设计试制周期短规模小，结构简单，设计试制周期短 工艺先进、使用维护简单工艺先进、使用维护简单 工作站工作站：介于介于PCPC与小型机之间与小型机之间 高分辨率、大容量内外存，图形功能较强高分辨率、大容量内外存，图形功能较强微型计算机微型计算机：小、巧、轻、使用方便、价格便宜小、巧、轻、使用方便、价格便宜中央处理器：一个芯片中央处理器：一个芯片网络计算机网络计算机：基于：基于JavaJava技术的瘦客户机系统技术的瘦客户机系统 计算机科学与工程系计算机科学与工程系IT第一定律第一定律摩尔定律摩尔定律百万条指令百万条指令/秒秒(mips)每每1818个月芯片能力增长一倍个月芯片能力增长一倍晶体管数晶体管数计算机科学与工程系计算机科学与工程系每平方英寸芯片的晶体管数目（微处理器每平方英寸芯片的晶体管数目（微处理器的处理能力）每的处理能力）每1818个月到个月到2424个月（二年）个月（二年）将增加一倍。将增加一倍。计算机科学与工程系计算机科学与工程系7月14日消息，全球最大的芯片制造商英特尔日前表示，他们将于2005年推出拥有10亿个晶体管的芯片产品.再一次以事实证明了“摩尔定律”的前瞻性。http:/ CEO Barrett称，摩尔定律不会有终点。但是目前的CMOS芯片制造工艺是有极限的，这个极限就是5纳米(即0.005微米)。当现有芯片工艺遇到这一极限后，基于新材料和新技术的芯片制造工艺，如量子打点、聚合体层和纳米管技术将取代它，接着延续摩尔定律。http:/ 计算机的主要特点计算机的主要特点 运算速度快运算速度快每秒几百亿次几千亿次每秒几百亿次几千亿次 计算精度高计算精度高可使用足够多的二进制位数可使用足够多的二进制位数来获得所要求来获得所要求 的数据精度的数据精度 具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力这是区别于其它任何这是区别于其它任何机器的一个特点机器的一个特点 存储容量大存储容量大提供大容量的存储器来存储提供大容量的存储器来存储程序和数据程序和数据 自动化程度高自动化程度高可以按照人们事先编制好可以按照人们事先编制好的程序自动连续地进行各种操作的程序自动连续地进行各种操作计算机科学与工程系计算机科学与工程系科学计算科学计算数据处理数据处理过程与实时控制过程与实时控制人工智能人工智能计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造计算机应用领域计算机应用领域远程通信与网络应用远程通信与网络应用多媒体与虚拟现实多媒体与虚拟现实计算机科学与工程系计算机科学与工程系 1.科学计算科学计算(数值计算数值计算)。计算机在处理计算。计算机在处理计算量大、时间性强的数值计算中尤其表现出巨量大、时间性强的数值计算中尤其表现出巨大威力。大威力。例如工程设计、天气预报、地震预测等。1984年，美国原子能研究中心中有一项计划，要做万道计算，需要由名工程师计算一年，当时利用了一台初期的计算机，只用小时就完成了。计算机科学与工程系计算机科学与工程系2.数据处理数据处理(信息处理)运算不太复杂，数据非常大，是计算机的主要应用。如对大批量的信息进行收集、分类、排序、对大批量的信息进行收集、分类、排序、传送、存储以及打印报表和图形等。在传送、存储以及打印报表和图形等。在办公自动化、事务管理和情报检索等领办公自动化、事务管理和情报检索等领域应用十分广泛。域应用十分广泛。如档案管理、预订机票计算机科学与工程系计算机科学与工程系3.过程控制过程控制。（或称实时控制）按最优方案实现自动控制，用于生产过程自动化。如炼钢过程的计算机控制、飞行控制调度等。计算机科学与工程系计算机科学与工程系4.人工智能人工智能 用计算机来模拟人的智能，包括：模式识别、景物分用计算机来模拟人的智能，包括：模式识别、景物分析、自然语言理解和生成、专家系统、博弈、机器析、自然语言理解和生成、专家系统、博弈、机器人。人。5.计算机辅助系统计算机辅助系统。包括。包括:p11CAD(计算机辅助设计）计算机辅助设计）Computer Aided Design 利用计算机的图形功能做各种设计工作。利用计算机的图形功能做各种设计工作。CAM（计算机辅助制造）（计算机辅助制造）Computer Aided Manufacture 利用计算机管理、控制生产设备及利用计算机管理、控制生产设备及其操作。其操作。CAE（计算机辅助教育）（计算机辅助教育）Computer Aided Education 利用多媒体计算机的图、文、声功能实利用多媒体计算机的图、文、声功能实施教学施教学计算机科学与工程系计算机科学与工程系 6.远程通信与网络应用 电子商务电子商务 电子政务电子政务 IP电话电话 远程教育远程教育 远程医疗远程医疗 7.多媒体与虚拟现实 多媒体技术把数字、文字、声音、图形图象、动多媒体技术把数字、文字、声音、图形图象、动画等有机组合在一起，在形式上生动直观画等有机组合在一起，在形式上生动直观 虚拟现实是利用计算机生成一种虚拟环境虚拟现实是利用计算机生成一种虚拟环境计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机发展趋势计算机发展趋势巨型化巨型化存储容量更大、运算速度更快。存储容量更大、运算速度更快。运算速度可达每秒千亿、万亿次的运算速度可达每秒千亿、万亿次的超级计算机应用：天气预报、地震机理超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。等大量科学计算的高科技领域。CRAY-银河银河计算机科学与工程系计算机科学与工程系这是IBM公司制造的一种并行计算机 计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系1.蓝色基因/L（美）70.72万亿次2.哥伦比亚（美）51.87万亿次3.地球模拟器（日）35.86万亿次计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 巨型机巨型机 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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 巨型机巨型机 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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 巨型机巨型机计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机发展趋势计算机发展趋势微型化微型化19811981年年IBM PCIBM PC计算机不再是单计算机不再是单一的计算机器，一的计算机器，而是一种个人的而是一种个人的信息机器。信息机器。计算机科学与工程系计算机科学与工程系一台微型计算机居然比阿斯匹林药片还要小，而它的价钱也不到1美元。它可用来你通过因特网浏览器来控制家中几乎所有以交流电为电源的家用电器。计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 微机微机 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。台式机、笔记本电脑的形式。计算机科学与工程系计算机科学与工程系世界上第一台微机是由美国世界上第一台微机是由美国Intel公司年轻的工程师公司年轻的工程师马西安马西安霍夫（霍夫（M.E.Hoff）于）于1971年年11月研制成功的月研制成功的。它把计算机的全部电路做在。它把计算机的全部电路做在4个芯片上：个芯片上：4位微处位微处理器理器Intel 4004、320位（位（40字节）的随机存取存储器字节）的随机存取存储器、256字节的只读存储器和字节的只读存储器和10位的寄存器，它们通过位的寄存器，它们通过总线连接起来，于是就组成了世界上第一台总线连接起来，于是就组成了世界上第一台4位微型位微型电子计算机电子计算机MCS-4。其。其4004微处理器包含微处理器包含2300个晶体管，尺寸规格为个晶体管，尺寸规格为3mm*4mm，计算性能远远超，计算性能远远超过过ENIAC。从此揭开了微机发展的序幕。从此揭开了微机发展的序幕。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 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。2004年Google进入桌面，搜索大战。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 2003年9月，AMD公司生产了进入个人电脑最早64位CPU。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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 工作站工作站 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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 嵌入式计算机嵌入式计算机 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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系q 关于计算机规模分类的说明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。计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机发展趋势计算机发展趋势网络化网络化计算机网络：计算机网络：计算机技术通信技术计算机技术通信技术网络的发展动力：网络的发展动力：共享远程资源，共享远程资源，通信和合作。通信和合作。计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系第五代电子计算机是智能电子计算机 智能计算机突破了传统的诺伊曼式机器的概念影片机械公敌计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机发展趋势计算机发展趋势智能化智能化DeepblueGarry Kasparov19961996年年2 2月月1010日，卡斯帕罗夫日，卡斯帕罗夫战胜战胜“深蓝深蓝”19971997年年5 5月月1212日，卡斯帕罗夫日，卡斯帕罗夫负于负于“更深的蓝更深的蓝”智能计算机将是一种具有类似于人的思维能力，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。脑力劳动的智能机器人。计算机科学与工程系计算机科学与工程系卡斯帕罗夫与“深蓝”人机大战 计算机科学与工程系计算机科学与工程系 IBM负责技术和制造的高级副总裁Nicholas Donofrio在2004国际固体电路大会(ISSCC)上说到-曾经击败了国际象棋世界冠军的著名的“深蓝”计算机，但是事实上其运算性能如果按照生物脑的能力来排序的话，IBM称“深蓝”也只不过相当于“蜥蜴的大脑”。随后IBM宣布了下一个目标是实现与人脑不相上下的浮点运算的计算机。计算机科学与工程系计算机科学与工程系1光计算机光计算机2生物计算机（分子计算机）生物计算机（分子计算机）3量子计算机量子计算机计算机科学与工程系计算机科学与工程系未来的计算机未来的计算机光计算机光计算机利用光作为信息的传输媒体利用光作为信息的传输媒体 用光子器件替代电子器件。将电子脉冲转换为极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。细的激光束，用不同波长的光表示不同的数据。通过反射镜和棱镜网络投射到需要数据的位置。通过反射镜和棱镜网络投射到需要数据的位置。计算机科学与工程系计算机科学与工程系未来的计算机未来的计算机生物计算机生物计算机（分子计算机）（分子计算机）用生物工程技术生产的蛋白质分子作元件制成用生物工程技术生产的蛋白质分子作元件制成集成电路。集成电路。一个蛋白质分子就可作为一个存储体。一个蛋白质分子就可作为一个存储体。具有生物活性。具有生物活性。生物计算机在生物计算机在2020世纪世纪8080年代中年代中期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片期开始研制，其最大的特点是采用了生物芯片计算机科学与工程系计算机科学与工程系未来的计算机未来的计算机量子计算机量子计算机是指利用处于多现实态下的原子进是指利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机，这种多现实态是行运算的计算机，这种多现实态是量子力学的标志。量子力学的标志。最小的信息单元是一个量子比特，量子比特不只最小的信息单元是一个量子比特，量子比特不只是开、关两种状态，而是以多种状态同时出现，是开、关两种状态，而是以多种状态同时出现，这种性质对于并行处理信息是非常有利的。这种性质对于并行处理信息是非常有利的。计算机科学与工程系计算机科学与工程系机器会思考吗？不会！机器会思考吗？不会！但通过软件能让它但通过软件能让它似乎是个似乎是个“人人”。人工智能人工智能感知感知推理推理神经网络神经网络任重而道远！任重而道远！计算机科学与工程系计算机科学与工程系硬件系统硬件系统（设备）（设备）软件系统软件系统（程序、文档）（程序、文档）计算机科学与工程系计算机科学与工程系 硬件系统硬件系统:硬件系统是指能够收集、加工、处理数硬件系统是指能够收集、加工、处理数据以及输出数据所需要的各种设备实体，据以及输出数据所需要的各种设备实体，是看得见、摸得着的物理部件总和。是看得见、摸得着的物理部件总和。计算机系统构成计算机系统构成计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机系统构成计算机系统构成冯冯 诺依曼计算机结构诺依曼计算机结构（1 1）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、）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；输出设备五大部分组成；（2 2）以二进制的形式将程序和数据存储在存储器中；）以二进制的形式将程序和数据存储在存储器中；（3 3）计算机能按事先存入的程序自动运算。）计算机能按事先存入的程序自动运算。控制信号流控制信号流数据流数据流计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机系统构成计算机系统构成计算机系统计算机系统硬件硬件软件软件中央处理器中央处理器运算器运算器控制器控制器存储器存储器内存内存外存外存ROMROMRAMRAM输入输出设备输入输出设备系统软件系统软件应用软件应用软件磁盘磁盘光盘光盘软盘软盘硬盘硬盘键盘、鼠标、显示器、键盘、鼠标、显示器、打印机、投影仪、扫打印机、投影仪、扫描仪、摄像头、麦克描仪、摄像头、麦克风、音箱风、音箱计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机系统构成计算机系统构成内存条内存条 CPU 输入输出输入输出设备接口设备接口计算机科学与工程系计算机科学与工程系 软件系统软件系统:软件系统是指为了充分发挥硬件系统性软件系统是指为了充分发挥硬件系统性能和方便人们使用硬件系统，以及为解能和方便人们使用硬件系统，以及为解决各类应用问题而设计的程序、数据、决各类应用问题而设计的程序、数据、文档总和，它们在计算机中体现为一些文档总和，它们在计算机中体现为一些触摸不到的二进制状态，存储在内存触摸不到的二进制状态，存储在内存、磁盘、磁带、光盘等硬件设备上。磁盘、磁带、光盘等硬件设备上。计算机系统构成计算机系统构成计算机科学与工程系计算机科学与工程系课程导论课程导论计算机系统构成计算机系统构成计算机科学与工程系计算机科学与工程系 计算机软件有系统软件和应用软件之分计算机软件有系统软件和应用软件之分类。类。系统软件管理、控制和维护计算机系统系统软件管理、控制和维护计算机系统资源，提供用户与计算机之间的界面，资源，提供用户与计算机之间的界面，提供各种应用软件的支持和开发环境，提供各种应用软件的支持和开发环境，计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机系统构成计算机系统构成用户程序或文档用户程序或文档其它系统软其它系统软件件操作系统操作系统硬硬 件件应用软件是指用户利用计算机及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其提供的系统软件为解决各种实际问题而编写的程序际问题而编写的程序 系统软件主要包括：系统软件主要包括：（1 1）操作系统。）操作系统。（2 2）语言处理程序。）语言处理程序。（3 3）监控管理程序、调试程序、）监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序等。故障检查和诊断程序等。计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机系统构成计算机系统构成应用软件应用软件：办公软件包，统计软件，杀毒：办公软件包，统计软件，杀毒软件，软件，IE,IE,企业管理信息系统，电脑游戏企业管理信息系统，电脑游戏等等。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 硬件系统和软件系统两者是有机结合体，硬件系统和软件系统两者是有机结合体，相辅相成、缺一不可。没有软件的计算相辅相成、缺一不可。没有软件的计算机几乎是毫无用处的，有人说硬件是计机几乎是毫无用处的，有人说硬件是计算机的躯体，软件是灵魂。另一方面，算机的躯体，软件是灵魂。另一方面，计算机系统的许多功能可以由硬件实现、计算机系统的许多功能可以由硬件实现、也可以由软件实现，两者的界限不是固也可以由软件实现，两者的界限不是固定和一成不变的。定和一成不变的。计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算 8+62=?步骤：1.将题记录在纸上，记在大脑中；2.经过脑神经元思考，先算6 2=3，记在纸上；3.再计算8+3=11，最终结果记录在纸上完成计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机科学与工程系 计算机硬件中的主机由哪几部分构成？IE、C+、office和windows属于系统软件还是应用软件？计算机科学与工程系计算机科学与工程系 信息社会的到来，给全球带来了信息技术飞速发展的锲机。以计算机、网络与通信、微电子技术为代表的现代信息技术，正在改变人们传统的工作、学习和生活方式，同时也影响着教学的内容和方法，推动了人类社会的发展和人类文明的进步，给人类带入一个全新的信息时代。信息与计算机文化信息与计算机文化1.3 1.3 信息技术基础知识信息技术基础知识计算机科学与工程系计算机科学与工程系1.3 1.3 信息技术基础知识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。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。等都是不同形式的数据。当数据以某种形式被处理、描述或与其当数据以某种形式被处理、描述或与其它数据比较时，它才成为它数据比较时，它才成为信息信息4次信息革命：文字、造纸和印刷术、次信息革命：文字、造纸和印刷术、电报电话广播电视、计算机与网络电报电话广播电视、计算机与网络信息信息数据数据现代信息技术：计算机技术微电子技术通信技术现代信息技术：计算机技术微电子技术通信技术p18 p18 计算机科学与工程系计算机科学与工程系文字的使用使人类有了记录和存储信息的载体计算机科学与工程系计算机科学与工程系造纸和印刷术的使用使人类有了生产、存储、复制和传送信息的媒介计算机科学与工程系计算机科学与工程系电报、电话、广播和电视的使用使人类有了广泛、迅速地传播文字、声音、图像信息的多种媒体计算机科学与工程系计算机科学与工程系计算机、通信、网络等现代信息技术的综合使用使人类有了大量存储、高速传递、精确处理、广泛交流、普遍共享信息的手段计算机科学与工程系计算机科学与工程系无线电广播用了38年的时间使听众达到了5000万，电视用了13年的时间使观众达到了5000万，而Internet只用了5年的时间就使它的用户超过了5000万381355000万5000万5000万计算机科学与工程系计算机科学与工程系信息在传递给人脑这个环节时出现瓶颈(速度慢)，两个方向可发展：把需要人脑完成的对信息处理的工作移到外部去；另一个就是有待生命科学的发展，加速。信息源传输处理、分析分析、应用计算机科学与工程系计算机科学与工程系信息网AnybodyAnywhereAnywhenAnythingKnow计算机科学与工程系计算机科学与工程系是构建信息化社会的基础计算机科学与工程系计算机科学与工程系特点：信息的共享通道计算机科学与工程系计算机科学与工程系1.3 1.3 信息技术基础知识信息技术基础知识信息产业是信息社会的支柱，主要包括：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硬件制造业 计算机软件业计算机软件业 信息服务业信息服务业 国民经济中传统行业的信息化。国民经济中传统行业的信息化。l 计算机文化素质：获取、分析、加工信息的基础知识和计算机文化素质：获取、分析、加工信息的基础知识和实际能力。实际能力。l 计算机能力是学生未来生存的需要，用现代化工具和方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。法分析和解决问题。计算机科学与工程系计算机科学与工程系1.3 信息技术基础知识信息技术基础知识信息产业属资本密集型、知识密集型、人才密集型的产业。信息技术教育包括：对信息科学的理解 对信息应用的实践能力 对信息社会的认识和态度 计算机科学与工程系计算机科学与工程系冯.诺伊曼计算机结构体系结构的主要特点是什么？答：采用二进制形式表示程序和数据。由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成计算机硬件体系，并规定了这五个部件的基本功能。程序存储方式。数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址的编码也是二进制的形式。在执行程序和处理数据时必须将程序和数据从外存储器装入主存储器中，然后使计算机在工作时能够自动从存储器中取出指令并加以执行。控制器根据存放在存储器中的指令序列(程序)来工作，并由一个程序计数器控制指令的执行。控制器具有判断能力，能以计算结果为基础，选择下一步不同的工作流程。计算机科学与工程系计算机科学与工程系1。简述计算机的系统组成计算机科学与工程系计算机科学与工程系 1、计算机的发展趋势如何？未来会朝哪个方向发展？2、计算机的应用在哪些方面？计算机科学与工程系计算机科学与工程系 1、计算机的主机包含哪些硬件？2、根据你对计算机软件的应用，说说哪些是系统软件，哪些是应用软件。3、分别指出：office软件，IE，QQ，VC+，sqlserver 这些软件分别属于哪种软件。计算机科学与工程系计算机科学与工程系 信息与数据的最主要区别是什么？现代大学生都要接受信息技术教育，包括那些信息技术？举例说明包括哪些技术。信息技术教育包含哪些技能知识？计算机科学与工程系计算机科学与工程系 1、二进制的算术，逻辑运算规则如何？2、二进制与十进制的转换规则是什么？3、二进制与八，十六进制的转换规则是什么？4、数据单位：位，字节，字的含义是什么？它们之间有什么关系？(45)10=()2计算机科学与工程系计算机科学与工程系演讲完毕，谢谢观看！