第1章计算机与信息技术第1章下一页上一页停止放映第2页主要内容:了解:计算机发展历程及中国计算机发展概况。主要内容包括计算机系统的概念、硬件和软件的发展简史、计算机分类等。信息的基本概念、内容、特征、作用。计算机在信息社会中的应用。主要内容包括应用领域、案例、影响等。未来计算机的发展。主要内容包括计算技术的发展方向、未来计算机和信息技术的展望。下一页上一页停止放映第3页主要知识点信息表示计算机发展未来计算机计算机应用领域下一页上一页停止放映第4页一、计算机技术的发展和展望计算机的发展历程未来计算机可能的发展方向下一页上一页停止放映第5页什么是计算机?计算机:是一台能存储程序和数据,并能自动执行程序的机器;是一种能对各种数字化信息进行处理,协助人们获取信息、处理信息、存储信息和传递信息的工具。下一页上一页停止放映第6页1、计算机的发展历程计算机技术的发展算筹——算盘、计算尺——机械式计算机——电子计算机电子计算机的发展电子管——晶体管——集成电路——大规模集成电路下一页上一页停止放映第7页手工到机械自动史前时期,我们的祖先就采用石块和贝壳记数;唐代时期,开始使用算盘;17世纪,出现了计算尺;1642年,法国数学家Pascal创造了第一台能完成加、减运算的机械计算器,计算税收;1822年,英国数学家巴贝奇提出了自动计算机的基本概念,并设计出差分机和分析机;机械计算到电动计算1884年,美国工程师霍雷斯创造了第一台电动计算机,用于人口普查;1944年,美国哈佛大学数学教授霍华德·阿肯提出设计思想,由IBM承建,设计出“马克1号”计算机。机电全自动到电子数字1946年,第一台数字式计算机ENIAC诞生在美国,从此人类社会进入以计算机为主导的信息时代。下一页上一页停止放映第8页1642年Pascal加法器1822年巴贝奇差分机1833年巴贝奇分析机1944年阿肯MARKI1946年ENIAC唐朝下一页上一页停止放映第9页电子计算机现代计算机冯·诺依曼ENIAC晶体管计算机世界上第一台通用数字电子计算机ENIACIBM7090型晶体管计算机TRADIC晶体管计算机Cray-1巨型机银河-1向量机ENIAC——1946宾州大学(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)(数字积分电子计算机)重达30吨,使用18000支电子管,70000个电阻,10000支电容,耗电150KW,占地170平方米,运算速度5000次/秒加、减法运算。(不具备在计算机内存储程序的特征.)下一页上一页停止放映第10页第一台个人计算机IBM5150下一页上一页停止放映第11页史上第一台笔记本电脑Osborne1下一页上一页停止放映第12页世界上第一个鼠标下一页上一页停止放映第13页第一款计算机游戏SpaceWar下一页上一页停止放映第14页现代微型计算机微机下一页上一页停止放映第15页现代的家用计算机iMac下一页上一页停止放映第16页现代的笔记本计算机iBook下一页上一页停止放映第17页微型计算机及微处理器从4004到Pentium4早期的微型计算机APPLE1计算机IBMPC计算机Intel4004微处理器芯片PentiumⅣ微处理器例例下一页上一页停止放映第18页返回Intel4004微处理器芯片包含2300个晶体管,支持45条指令,工作频率1MHz,尺寸规格为3mm×4mm。计算性能远远超过当年的ENIAC,最初售价为200美元。下一页上一页停止放映第19页“奔腾(Pentium)”微处理器在2000年11月发布,起步频率为1.5GHz,随后陆续推出了1.4GHz-3.2GHz的P4处理器,这也是目前最新型的微处理器。返回PentiumⅣ微处理器下一页上一页停止放映第20页计算机发展史计算机发展历程第一代(1946~1957)电子管计算机5千~4万(次/秒)第二代(1958~1964)晶体管计算机几十万~百万(次/秒)第三代(1964~1969)中小集成电路百万~几百万(次/秒)第四代(1970~90年代)大规模集成电路几百万~几亿(次/秒)下一页上一页停止放映第21页中国计算机的发展大型机及巨型机银河、曙光、神威微型机长城、联想、方正中央处理器“龙芯”芯片(2001)、曙光推出具有中国知识产权“龙腾”服务器(2002)。软件YHOS、CCDOS、WPS、LinuxOS、COSIX64、OpenBASE曙光3000超级计算机王安磁芯存储器下一页上一页停止放映第22页2、计算机的未来未来电子计算机的发展方向巨型化、微型化、网络化、智能化应用其他技术的计算机光计算机、生物计算机、分子计算机、量子计算机、DNA计算机下一页上一页停止放映第23页摩尔定律计算的能力每18个月翻一番性能价格比在过去20年里1,000,000倍增长在未来20年里1,000,000倍的增长摩尔定律在过去的35年里已被证实了他的准确性在未来至少35年中它还将发挥作用下一页上一页停止放映第24页微型化就是进一步提高集成度,利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。例如,腕式计算机。400410微米芯片奔腾40.18微米芯片晶体管数目2300420,000,000图片下一页上一页停止放映第25页智能化是指让计算机具有模拟人的感觉、行为、思维过程的机理,使计算机具备逻辑推理、学习等能力。目前,已研制出各种“机器人”,有的能代替人从事各种复杂、危险的劳动,有的能与人下棋等。例如,IBM公司研制的“深蓝”计算机,每秒能执行50~100亿次运算,每秒能计算出200~300万步棋。1996年2月10日,超一流国际象棋大师卡斯帕罗夫以三胜两和一负的成绩战胜了“深蓝”。但在1997年5月12日,这位历史上最伟大的人类旗手却败在“更深的蓝”计算机手下。智能机器人下一页上一页停止放映第26页二、计算机与信息处理信息及信息科学基于计算机的信息处理过程信息的表示和采集信息的存储和组织信息的传输和检索下一页上一页停止放映第27页1、信息科学与技术信息:区别于物质与能量的第三类资源信息科学:以信息为主要研究对象的科学信息技术:有效应用信息资源的技术体系信息产业下一页上一页停止放映第28页数据对现实世界中客观事物的符号表示可以是数值数据,也可以是非数值数据,如声音、图像等计算机中数据能输入计算机,并能为其处理的符号序列下一页上一页停止放映第29页例,一幅黑白图象数据——黑白点阵000011110000001100001100110000000010100110011001100110011001100000000001100000000001101100011001011011110110001111111100000000000000000000000000信息——脸谱下一页上一页停止放映第30页信息与数据的联系数据是信息的符号表示,或称载体信息是数据的内涵,是数据的语义解释数据是符号化的信息信息是语义化的数据下一页上一页停止放映第31页2、基于计算机的信息处理过程信息的表示方法信息的采集信息的存储信息的组织信息的传输和检索下一页上一页停止放映第32页计算机最主要的功能就是处理信息,而信息在计算机中如何表示、存放、传递?这是首先要解决的问题。基本要求是:信息的表示、存放和传递要方便、可靠、易处理。显然,在计算机内部,信息只有经过数字化编码后才能表示、存放和传递。所谓编码,就是用少量的基本符号,根据简单的组合规则,以表示大量复杂的信息。二进制是一种最简单的编码系统。下一页上一页停止放映第33页计算机中的信息采用二进制编码来表示。二进制表示数字容易实现(只有0、1)。二进制运算规则简单(逢二进一)。二进制编码在物理上最容易实现;自然界中具有两个固定状态的物理量很多,例如:电流的有无、电压的高低等。下一页上一页停止放映第34页信息的常用单位有“位”、“字节”、“字”三种:⒈位(Bit)表示一位二进制信息(最小单位)⒉字节(Byte)一个字节8位二进制数字组成(是信息的基本存储单位)⒊字(Word)是位的组合,在计算机中作为一个独立的信息单位处理。不同的机器类型,字长是不同的,常用的字长有8位、16位、32位等。如某个字由4个字节组成,则它的字长是32位,相应的计算机称为32位机。位(Bit)b7b6b5b4b3b2b1b0字节(Byte)字(Word)……………………下一页上一页停止放映第35页计算机是美国人发明的,因此计算机的字符集中自然包含了英文的26个字母。计算机要在全世界通用,必须采用公认的标准格式对字符、符号进行编码。常用的字符编码有ASCII码、BCD码、西文字符编码和EBCDIC码。下一页上一页停止放映第36页汉字要比英文字母多得多,如何解决汉字的编码问题,这是用计算机处理汉字首先要解决的一个最大难题。汉字处理又包括两方面:汉字输入和汉字识别。英文的26个字母在键盘上都有,但上万个汉字是无法放在一个键盘中。处理汉字就要解决汉字的输入、编码、在计算机中保存、汉字转换识别等一系列问题。下一页上一页停止放映第37页多媒体信息表示采集——量化——编码下一页上一页停止放映第38页信息的采集传统的信息采集方法多媒体信息的采集声音采样率/采样精度图形分辨率/像素位深度下一页上一页停止放映第39页未经压缩的信息容量信息源大致比特率电话(200~3400HZ)8000样本数/秒×12比特/样本=96kbps宽带语音(50~7000HZ)16000样本数/秒×14比特/样本=224kbps宽带音频(20~20000HZ)44100样本数/秒×2信道×16比特/样本=1.412Mbps图像512×512像素色彩图像×24比特/像素=6.3Mb/图像视频640×480像素色彩图像×24比特/像素×30图像/秒=221Mbps高清晰度电视1280×720像素色彩图像×24比特/像素×60图像/秒=1.3Gbps下一页上一页停止放映第40页信息的组织信息组织的层次结构位、字节、域、记录、文件和数据库文件的结构和特点数据库技术下一页上一页停止放映第41页信息的传输信息传输的主要途径——互联网络网络技术网络设备网络的层次结构网络协议局域网/城域网/广域网下一页上一页停止放映第42页信息的检索早期的检索方式网络化、智能化检索搜索引擎下一页上一页停止放映第43页计算科学体系构造性数学基础包括数理逻辑、代数系统、图论、集合论等;计算的数学理论包括计算理论、高等逻辑、形式语言与自动机、形式语义学等;计算机组成原理、器件与体系结构包括数字逻辑与数字集成电路、计算机原理与设计、计算机系统结构、微机原理与接口技术等;计算机应用平台包括操作系统、网络、编译系统原理、分布式系统等;计算机应用基础包括程序设计、软件工程、算法基础、数据结构、数据库等;计算机应用技术包括多媒体、计算机可视化与虚拟现实、人工智能、图形学与图像处理、辅助设计等。下一页上一页停止放映第44页三、计算机的应用了解计算机的主要应用领域计算机典型应用领域介绍–科学与工程计算–信息管理–电子商务–人工智能–计算机辅助设计下一页上一页停止放映第45页计算机到底能干什么?计算器?打字机?玩游戏?还有?…下一页上一页停止放映第46页例计算机和现代生活当代大学生的一天……(IC、ATM、201卡)多媒体教学(作业提交、答疑、考试)通讯娱乐家用电器信息管理(学籍、图书馆、OA)信息检索下一页上一页停止放映第47页一、计算机主要应用领域科学与工程计算信息处理过程控制计算机辅助系统多媒体技术应用计算机通信和网络应用人工智能下一页上一页停止放映第48页二、计算机典型应用领域介绍科学与工程计算信息管理电子商务人工智能计算机辅助设计与制造下一页上一页停止放映第49页π=?