01第一章信息技术与计算机820

大学计算机基础,第一章 信息技术与计算机,第一章 信息技术与计算机,1.1信息技术概述,1.2计算机的诞生与发展,1.3计算机新技术和未来新型计算机,1.1信息技术概述,当今社会是一个知识为本的时代,是一个信息时代,只有很好地掌握分析信息，才能看到机会，很好地立足于社会。,信息（Information）,通过语言、文字、符号、图象、声音和视频等方式来表达的数据、事实、新闻、消息、报告和知识等都是信息。,1.1.1,现代信息基础知识,2信息与数据,数据（Data）是指客观世界中记录下来的各种各样的物理符号及其组合，是信息的具体表现形式，它反映了信息的内容。,数据是信息的载体，数据中有信息。,信息是数据所表达的含义，信息是有意义的。,201158504101,15253516817,0535-6666000,1948年，美国科学家香农（Clande Shannon）发表了著名的“通讯的数学理论”一文，成为,信息论的奠基人,。,3信息的主要特征,信息具有,可传递性、共享性、依附于载体、可处理性、时效性和价值性,六大主要特征。,信息,可传递性、共享性,：,这是信息与物质和能量的主要区别。,信息必须,依附于载体,而存在或存储,。,信息的,可处理性,：信息是可以加工处理的。,信息的,时效性,：是指信息随时间的变化，其价值也在变。,信息的,有价值性,：人们获取信息的目的是因为信息有用，有意义，有价值。,1.1.1,现代信息基础知识,4信息时代的特征,（1）信息爆炸,我们只有学会正确的方法，掌握先进的信息处理技术才能通过对大量信息进行分析、综合、提炼和加工，获取对我们有用的知识，才不会被湮没在信息的洪水之中。,（2）知识经济,知识经济就是以现代科学技术为核心的，建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济。以知识为基础推动经济的发展。,1.1.1,现代信息基础知识,1.1.2,现代信息技术,1.信息技术（IT）,所谓信息技术，就是利用科学的原理、方法及先进的工具和手段，有效地开发和利用信息资源的技术体系。,包括,获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息,等的相关技术。,2现代信息技术的内容,（1）信息基础技术,信息基础技术包括新材料、新能源、新的元器件的开发和制造技术。现代影响最大的包括,微电子技术,和,光电子技术。,（2）信息系统技术,信息系统技术包括信息的,采集、传递、存储、处理、再生和使用,等功能的技术。,通信技术、计算机与智能技术、控制技术和感测技术,是它的核心和支撑技术。,（3）信息应用技术,从信息技术层面上来看，应用层次是一个逐渐深入过程，经历了：,数值处理,数据处理,知识处理,智能处理,的过程。,3.未来信息技术的发展趋势,（1）数字化,：各种信息都以数字的方式表达。例如：数字化人类遗产（故宫）、数字化图书和报刊、数字化电影电视、动画特技等。,（2）多媒体化,：多种信息媒体与计算机集成在一起，以接近于人类的工作和思考方式来设计与操作。如通过语音进行计算机操作等。,（3）网络化,（高速度、宽频带）,：将来的网络会更安全、速度更快、普及更广，即下一代的Internet技术。实现宽频的多媒体网络是未来信息技术的发展趋势之一。,（4）智能化,1.1.3,信息化与信息高速公路,1信息化,信息化（Informatization），就是全面地发展和利用现代信息技术创造的智能工具，去改造、更新和装备各个部门和社会活动的各个领域，以提高人类社会的生产、学习、生活的效率和创造力，使物质财富和精神文明得到提高。,2信息高速公路,1993年，美国政府提出NII计划。,信息高速公路旨在建立一个能提供大量信息的，由通信协议、通信网络、多媒体数据库以及计算机组成的一体化高速网络，实现信息资源的高度共享。,1.1.5,信息化技术对社会的影响,1计算机文化,计算机文化是以计算机为核心和动力的文化；它深刻地改变着当代社会，影响着人们的观念和行为，迅速深入到社会生活的各个层面，正在对整个人类社会产生深远影响。,2负面影响,（1）信息过度增长，导致信息爆炸,（2）信息失真和信息污染,（3）知识产权受到侵害,（4）对国家主权和利益的冲击,（5）对传统道德意识的弱化,（6）计算机犯罪,1.2 计算机的诞生与发展,1.2.1 计算机的定义,1.2.2 近代计算机起源和发展,1.2.3 计算机的分代,1.2.4 计算机的分类,1.2.5 计算机的应用和特点,1.2.1计算机的定义,基本功能：进行,加法,运算和,逻辑,运算。,计算机（Computer）是一种能够接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体现）对输入的信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。,计算机是一种能按照事先,存储,的程序，,自动,、,高速,进行大量,数值计算,和各种,信息处理,的现代化智能电子装置。,人类追求的计算工具,1642 Blaise Pascal,加法器,Charles Babbage,1822 差分机,1833 分析机,MARK I,ENIAC,电子计算机时代,1.2.2 近代计算机起源和发展,算盘,(公元600多年),计算尺/机械计算机,(17世纪,帕斯卡,),通用数字计算机,基本设计思想,(19世纪,巴贝奇,),布尔代数,(19世纪,布尔),“图灵机”模型,(1937,(英),图灵,),ENIAC,(1946,宾夕法尼亚),计算机时代的到来,Electronic Numerical Integrator And Calculator,18000,个电子管；占地,170m,2,；功率150kw；重,30t。,每秒进行,5000,次加法运算。,1.2.2 近代计算机起源和发展,电子计算机诞生之前,（1）中国古代计算工具的发明,大约六、七百年前，中国人发明了,算盘,（2）世界上第一台机械式计算机实现了加法运算,法国科学家,帕斯卡,（Blaise Pascal，16231662）发明的齿轮旋转进位方式加减法器。,1971年瑞士人,沃斯,把自己发明的高级语言命名为Pascal，就是为了纪念帕斯卡。,1.2.2近代计算机起源和发展,1642 Blaise Pascal,加法器,1.2.2 近代计算机起源和发展,（3）差分机和分析机的诞生计算机最早的程序设计,19世纪，由英国数学家查尔斯,巴贝奇,（Charles Babbage，17911871）设计了差分机和分析机，它是今天电子计算器的直系祖先，在计算机发展史上占有重要的地位，因此他被国际社会公认为,计算机之父,。,1822 差分机,1833 分析机,Charles Babbage,奠定现代计算机发展的重要人物和思想,（4）计算机的理论和模型的诞生,1847年英国数学家,布尔,（Boole）创立了布尔代数，奠定了计算机进行,逻辑运算,的基础。,1936年英国科学家,图灵,（Turing）发表了题为论可计算数及其在判断问题中的应用的著名论文，奠定了,计算机的理论和模型基础,，成为计算机科学奠基人。他在计算机科学方面的主要贡献有两个：一是建立图灵机（Turing machine）模型；二是提出图灵测试（Turing Test）。,另一个被称之为计算机之父的是,美籍匈牙利数学家,冯诺依曼,（Von Neumann。他提出了“,存储程序,”的概念，并研制了,EDVAC,（离散变量自动电子计算机）,电子计算机，确立了现代计算机的基本结构。五十多年来，计算机系统基本结构没有变，都属于冯诺依曼计算机。,John von Neumann,冯,诺依曼,冯诺依曼计算机,存储程序工作原理,计算机的两个基本能力：一是,能够存储程序,，二是,能够自动地执行程序,。,计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。,1.2.2,近代计算机起源和发展,电子计算机的诞生,世界上第一台数字式电子计算机是由美国宾夕法尼亚大学的物理学家约翰莫克利（,John Mauchly,）和工程师普雷斯伯埃克特（,J Presper Eckert,）领导，于1943年开始研制并于1946年完成，取名为,ENIAC,（,Electronic Numerical Integrator And Calculator,）的计算机。,ENIAC的成功，是人类在发展计算技术的历程中，到达的一个新的起点，即进入电子计算机时代。,世界上第一台,程序存储式,计算机,EDSAC,由英国剑桥大学的莫利斯,威尔克于1949年研制成功，它标志着计算机时代的真正开始。,ENIAC和EDSAC均属于第一代计算机。,第一台电子计算机（ENIAC）,5000次加法/秒,体重28吨,占地170m,2,18800只电子管,1500个继电器,功率150KW,1.2.3 计算机的分代,依据计算机采用的主要元器件和性能，一般将计算机的发展分为,四个阶段,或时代。,表1.1 计算机发展的四个阶段,时代,年份,器件,软件,应用,一,46-57,电子管,机器语言、汇编语言,科学计算,二,58-63,晶体管,高级语言,数据处理工业控制,三,64-70,集成电路,操作系统,文字处理图形处理,四,70年迄今,大规模和超大规模集成电路,数据库、网络等,社会的各个领域,计算机发展的几个阶段,第一代,（19461957）,电子管,5千4万（次/秒）,第二代,（19581963）,晶体管,几十万百万（次/秒）,第三代,（19641970）,集成电路,百万几百万（次/秒）,第四代,（197190年代）,大规模集成电路,几百万几亿（次/秒）,目前Pentium 芯片集成了800万个晶体管,电子管、晶体管、集成电路、,大规模集成电路和超大规模集成电路,基于冯,若依曼思想设计的计算机,硬件核心由五部分组成,采用二进制,程序存储,计算机的发展,发展特点：,发展：,电子计算机已进入千家万户，成为人们进行各项活动必不可少的工具。,笔记本+ipad+智能手机,性能大幅度提高、价格大幅度下降。,计算机的发展,存储器的容量、集成度每三年翻两翻，Disk速度每10年翻三翻,计算机的性能每隔18个月就会增长1倍,1.2.3计算机的分代,第五代：智能电子计算机,它是一种有知识、会学习、能推理的计算机。它突破了传统的冯诺依曼式机器的概念，舍弃了二进制结构，把许多处理机,并联,起来，并行处理信息，速度大大提高。,我国计算机的发展概况,我国自1983年以来，成功研制了“银河”系列巨型机“银河”、“银河”、“银河”,“银河”巨型机的运算速度达130亿次/秒,2001年的“神威”，速度达3千亿次/秒,2009年“天河I”,1.2.4计算机的分类,1按计算机处理数据的方式分类,模拟计算机（Analog Computer）,数字计算机（Digital Computer）,混合计算机（Hybrid Computer）。,2按计算机的使用范围分类,专用计算机,通用计算机,1.2.4计算机的分类,3按计算机的类型与用途,巨型机：,它的运算速度最快、性能最高、技术最复杂。巨型机主要用于解决大型机也难以解决的复杂问题，它是解决科技领域中某些带有挑战性问题的关键工具。,大型主机：,一般作为大型“客户机/服务器”系统中的服务器，或者“终端/主机”系统中的主机。主要应用在科研、商业和管理部门。,小型主机：,由于微型计算机的迅速发展，小型机市场受到严重挑战。,工作站,是一种高档微机系统，其最突出的特点是图形功能强，具有很强的图形交互与处理能力，因此在工程领域、特别是在计算机辅助设计（CAD）领域得到广泛应用。,服务器（看一下照片）,是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备，即计算机系统。一般分为文件服务器、数据库服务器、应用服务器、邮件服务器和通信服务器等。,PC机（Personal Computer个人计算机，微型计算机）,以微处理器为中央处理单元而组成的个人计算机称为PC机（微机）。,1.2.5计算机