《课计算机基础》PPT课件.ppt

第1章 计算机基础知识,知识提要,本章主要介绍计算机的发展过程与基本特点、计算机的分类和应用领域; 计算机中信息的表示、数制与各种数制之间的转换; 计算机系统的组成及相关技术参数、 计算机系统硬件系统与计算机系统软件系统；媒体与多媒体信息在计算机中的表示。,教学目标,了解计算机的特点、发展、分类及应用。 掌握计算机常用硬件的技术参数 理解计算机工作原理 掌握进位计数制的概念及数制之间的相互转换 掌握信息在计算机中的表示方法 了解多媒体信息在计算机中的表示,主要内容,1.计算机概述,3.计算机系统,4.计算机工作过程,5.多媒体计算机,2. 计算机的信息表示,1.1 计算机概述,1.1计算机概述,1.1.1计算机的发展,1.计算机的诞生,算筹,算盘,1.1计算机概述,帕斯卡加法机 1645年，法国物理学家帕斯卡(Blaise Pascal)制造出人类历史上第一台机械计算机。 该计算机用齿轮表示和运算数据，可以进行8位加减法运算，这是人类第一次用机械模拟人脑对数据进行处理。 为了纪念他对人类计算工具所做出的贡献，著名的Pascal 程序设计语言就是用他的名字命名的。,1.1.1计算机的发展,1.计算机的诞生,1.1计算机概述,机械计算机 1694年，德国数学家莱布尼兹(Gottfried Leibniz)对帕斯卡的加法机进行改进，设计并制造了能进行四则运算和开平方运算的机械计算机。 莱布尼兹受到中国的易经八卦的启示还发明了二进制数，为后来电子计算机的诞生奠定了基础。,1.1.1计算机的发展,1.计算机的诞生,1.1 计算机概述,差分机 1822年，英国剑桥大学教授查尔斯巴贝奇(Charles Babbage)制造了差分机，这是第一台可自动进行数学变换的机器，因此他被称为“计算之父”。此后，他又设计了能够处理数学公式的分析机。 1834年，巴贝奇针对机械计算机进行了大胆的改革，设计了一台处理数学公式的分析机，将各种计算步骤制作在不同的卡片上，按一定的顺序排列起来，用这些卡片控制计算机，能自动地进行一系列复杂的运算。,1.1.1计算机的发展,1.计算机的诞生,1.1 计算机概述,造表机 1886年，美国统计学家汉姆霍尔瑞斯(Herman Hollerith)博士制成第一台机电式穿孔系统(称为造表机)，用穿孔卡片存储数据，应用于美国的人口普查工作，将过去人工方式需要10年的人口数据统计工作仅用6周就完成了。 1896年，霍尔瑞斯创立了造表机公司TMC(Trbulating Machines Company)，为IBM公司的前身。,1.1.1计算机的发展,1.计算机的诞生,1.1 计算机概述,1906年，美国人法瑞斯特(Lee De Forest)发明电子管(真空管) 为电子计算机出现奠定了基础。 1924 年，IBM 公司成立，从此一个具有划时代意义的公司诞生。 1935 年，IBM 推出IBM 601 机，这是一台能在一秒钟内算出乘法的穿孔卡片计算机。 这台机器无论在自然科学还是在商用上都具有重要的地位，大约制造了1500 台。 1937 年，Bell 实验室的斯特彼兹(George Stibitz)展示了用继电器表示二进制的装置。尽管只是个展示品，但却是第一台二进制电子计算机。,1.1.1计算机的发展,1.计算机的诞生,1.1计算机概述,1.1.1计算机的发展,1.计算机的诞生,阿兰图灵,英国数学家、密码学家、计算机科学之父、人工智能之父,1936年，图灵发表题为“论数字计算在决断难题中的应用”。由此提出“图灵机”概念。,1950年10月，图灵发表了题为“机器能思考吗”的论文，这篇文章，为图灵赢得了“人工智能之父”的桂冠。,图灵奖： 1966年设立，被喻为“计算机界的诺贝尔奖”。,1.1计算机概述,1.1.1计算机的发展,1.计算机的诞生,约翰冯诺依曼,1945冯诺依曼提出“存储程序和程序控制”的计算机工作原理 ，提出计算机两个设计思想（冯诺依曼体系结构）：,采用二进制 计算机由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入与输出设备。,美籍匈牙利数学家、计算机之父,1.1计算机概述,1.1.1计算机的发展 1. 计算机的诞生 1946年2月14日，世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)在费城宾夕法尼亚大学研制成功。 主要元器件:电子管 研制目的：军事上的需要（计算导弹轨迹) 意义：标志了电子计算机时代的到来,1.1计算机概述,元器件：18000多个电子管 70000多个电阻 1500个电容 6000个开关 重量：30 吨 占地：170 平方米 耗电：150 千瓦/时 速度：5000次加法/秒 500次乘法/秒 100次除法/秒,第一台电子计算机特点,1.1计算机概述,2. 计算机的发展 从第一台计算机的诞生起到今天，计算机的发展根据使用电子元器件的不同，经历了4个发展阶段。,1.1计算机概述,第一代：电子管计算机（19461957）,采用电子管为基本元件， 体积巨大，运算速度较低 耗电量大，存储容量小 设计使用机器语言 主要用于科学和工程计算,采用晶体管为基本元件 体积缩小、功耗降低 提高了运算速度和可靠性 程序设计采用高级语言 应用到数据和事物处理及工业控制等领域,第二代：晶体管计算机（19581964）,2. 计算机的发展,1.1计算机概述,2.计算机的发展,第三代：中小规模集成电路计算机（19651970）,采用集成电路为基本元件 体积减小，功耗、价格等降低 运算速度及可靠性有了更大的提高 操作系统 应用到文字处理、企业管理和自动控制等领域,采用大规模集成电路为主要功能元件 运算速度可达每秒几千万次至千百亿次 广泛应用于社会生活的各个领域,第四代：大规模、超大规模集成电路计算机（1971至今）,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1971年，INTEL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。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1974年： 4月1日，Intel推出了自己的第一款8位微处理芯片8080。12月，电脑爱好者爱德华.罗伯茨（E.Roberts）发布了自己制作的装配有8080处理器的计算机“牛郎星”，这也是世界上第一台装配有微处理器的计算机，从此掀开了个人电脑的序幕。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1975年7月，比尔.盖茨（B.Gates）在成功为牛郎星配上了BASIC语言之后从哈佛大学退学，与好友保罗.艾伦（PaulAllen）一同创办了微软公司，并为公司制定了奋斗目标：“每一个家庭每一张桌上都有一部微型电脑运行着微软的程序！”,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1976年： 4月1日，斯蒂夫.沃兹尼亚克（StephenWozinak）和斯蒂夫.乔布斯（StephenJobs）共同创立了苹果公司，并推出了自己的第一款计算机：Apple。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1981年： IBM公司完成了IBM个人电脑的研发，由此掀开了改变世界历史的一页。 微软推出MS-DOS1.0版,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1984年： 迈克尔.戴尔创立了DELL公司。 联想公司成立(中科院投资）。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1985年: ATI（ArrayTechnologyIndustry）成立。 7月，intel公司推出了80386处理器，这也是intel公司的第一枚32位处理器。 11月，在经历了多次延期之后，微软公司终于正式推出了Windows操作系统。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1989年: Intel发布集成有120万晶体管的486处理器。 华硕（ASUS）公司在台湾成立。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1993年： 1月，nVidia公司在美国的圣克拉拉正式成立。 3月，Intel公司正式发布奔腾（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。 微软发布了WindowsNT操作系统,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1995年： 3月，美国华裔青年杨致远和戴维.菲洛创办了Yahoo公司。 8月，微软公司推出了划时代的Windows95操作系统。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1996年： Sun公司正式对外发布了Java语言，比尔.盖茨认为：“Java是有史以来最为卓越的编程语言。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1997 年： 1月，Intel推出了带有MMX技术的Pentium处理器。MMX是英文MultiMediaeXtension（多媒体扩展）的缩写，它直接推动了电脑多媒体应用的发展。 5月，由IBM研制的超级计算机“深蓝”第一次战胜了国际象棋特级大师卡斯帕洛夫。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,2001年：微软发布WindowsXP操作系统。 2009年：微软发布Windows 7操作系统。 2012年：微软发布Windows 8操作系统。主要用于触摸屏操作。 2015年：微软发布Windows 10操作系统。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,2003年，AMD发布了面向服务器市场的64位处理器Opteron。,2005年，Intel推出双核心处理器Pentium D。,2006年7月，英特尔双核处理器酷睿正式发布。,2007年：苹果iPhone问世。,2006年11月，英特尔四核处理器酷睿2正式发布。,1.1计算机概述,3.微型计算机的发展,1996年，微软发布了Windows CE 操作系统，微软开始进入手机操作系统。 2001年，塞班公司发布了Symbian S60操作系统。 2007年，苹果公司的iOS登上了历史的舞台。 2008年，Android OS，由Google研发团队设计手机操作系统悄然出现在世人面前。,手机操作系统的发展,1.1计算机概述,1.1.2 计算机的特点及分类,1. 计算机的特点,运算速度是指计算机每秒能执行多少条指令。常用单位是MIPS (Million Instruction Per Second)。,运算速度快,2013年11月18日，全球超级计算机500强榜单(Top500)公布了全球运算速度的计算机，中国国防科学技术大学研制的“天河二号”超级计算机其峰值速度和持续速度分别为每秒5.49亿亿次和每秒3.39亿亿次，再度登上榜首。,1.1计算机概述,1.1.2 计算机的特点及分类,1. 计算机的特点,理论上不受限制，一般计算机可达15位有效数字。,计算精度高,0.00000000000000001,1.1计算机概述,1.1.2 计算机的特点及分类,1. 计算机的特点,计算机的存储器（能把数据、程序存入，进行数据处理和计算，并把结果保存起来）。,记忆能力强,1.1计算机概述,1.1.2 计算机的特点及分类,1. 计算机的特点,在程序执行过程中，计算机能够进行各种基本的逻辑判断，并根据判断结果来决定下一步执行哪条指令。,逻辑判断能力强,1.1计算机概述,按工作原理划分,模拟式电子计算机 数字式电子计算机,专用计算机 通用计算机,巨型计算机 大中型计算机 小型计算机 工作站 微型计算机,1.1.2 计算机的特点及分类,2. 计算机的分类,按用途划分,按性能划分,1.1计算机概述,（1）科学计算 （2）信息处理 （3）过程控制 （4）计算机辅助工程 （5）人工智能 （6）多媒体应用 （7）电子商务,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,1. 计算机的应用领域,1.1计算机概述,科学计算,科学计算是指科学和工程中的数值计算。它与理论研究、科学实验一起成为当代科学研究的三种主要方法。主要应用在航天工程、气象、地震、核能技术、石油勘探和密码解译等涉及复杂数值计算的领域。最主要的应用领域。,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,1. 计算机的应用领域,卫星遥感,天气预报,地震监测,1.1计算机概述,信息处理,是指非数值形式的数据处理，是指以计算机技术为基础，对大量数据进行加工处理，形成有用的信息。被广泛应用于办公自动化、事务处理、情报检索、企业管理和知识系统等领域。信息管理是计算机应用最广泛的领域。,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,1. 计算机的应用领域,办公,信息管理,地理信息系统GIS,1.1计算机概述,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,1. 计算机的应用领域,过程控制,又称实时控制，指用计算机及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制或自动调节。目前已在冶金、石油、化工、纺织、水电、机械和航天等部门得到广泛应用。,石油开采,导弹发射,交通控制,ETC（电子不停车收费系统）,1.1计算机概述,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,1. 计算机的应用领域,计算机辅助工程,指通过人机对话，使计算机辅助人们进行设计、加工、计划和学习等工作。 如计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教育CBE、计算机辅助教学CAI 、 计算机辅助教学管理CMI 。另外还有计算机辅助测试CAT和计算机集成制造系统CIMS等。,CAD,CAM,1.1计算机概述,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,1. 计算机的应用领域,人工智能,人工智能（AI，Artificial Intelligence）是指用计算机模拟人的意识和思维的过程，让计算机具有人的思考能力。,机器人足球赛,卡斯帕罗夫VS深蓝计算机,1.1计算机概述,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,1. 计算机的应用领域,多媒体应用,信息的表示和传播的载体由单一的文字向文字、图形、图像、声音、动画等发展。,电子商务,网络的飞速发展，很多商品交易都在网上成交。大型的购物网站：京东商城，国美电器，苏宁电器，淘宝。,1.1计算机概述,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,2. 计算机的发展趋势,1.1计算机概述,巨型化 指研制速度更快的、存储量更大的和功能更强大的巨型计算机。研制巨型计算机的技术水平是衡量一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志。,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,2. 计算机的发展趋势,微型化 指利用微电子技术和超大规模集成电路技术，把计算机的体积进一步缩小，价格进一步降低。计算机的微型化已成为计算机发展的重要方向，各种笔记本电脑和PDA的大量面世和使用，是计算机微型化的一个标志。,1.1计算机概述,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,2. 计算机的发展趋势,网络化 云技术：把整个互联网虚拟成一台空前强大的一体化信息系统，犹如一台巨型机，在这个动态变化的网络环境中，实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力。,1.1计算机概述,1.1.3 计算机的应用领域及发展趋势,2. 计算机的发展趋势,智能化 计算机智能化是指使计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。目前已研制出多种具有人的部分智能的机器人，可以代替人在一些危险的工作岗位上工作。有人预测，家庭智能化的机器人将是继PC机之后下一个家庭普及的信息化产品。,本节小结： 计算机的产生发展 计算机的特点 计算机的应用领域,1.2计算机中的信息表示,谢谢！,