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1、大学计算机大学计算机基础基础第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机2/21/20231第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机第一章信息技术第一章信息技术与计算机与计算机 1.1信息技术概述信息技术概述1.2计算机的诞生与发展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计算机新技术和未来新型计算机2/21/20232第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机1.1信息技术概述信息技术概述信息（信息（Information）一直在发挥着重大的作用，）一直在发挥着重大的作用，是人类生存和社会发展的基本资源。半个多世纪是人类生存和社会发展的基本资源。半个多世纪以来，以计算机
2、技术、通信技术和控制技术为核以来，以计算机技术、通信技术和控制技术为核心的信息技术飞速发展并得到了广泛的应用，推心的信息技术飞速发展并得到了广泛的应用，推动着经济发展和社会进步，对人类的工作和生活动着经济发展和社会进步，对人类的工作和生活产生了巨大的影响，人类社会正在全面进入信息产生了巨大的影响，人类社会正在全面进入信息社会。社会。信息的处理、管理和应用能力越来越成为一种最信息的处理、管理和应用能力越来越成为一种最基本的生存能力，也被社会作为衡量一个人文化基本的生存能力，也被社会作为衡量一个人文化素质高低的重要标准之一。素质高低的重要标准之一。2/21/20233第一章第一章 信息技术与计算机
3、信息技术与计算机1.1信息技术概述信息技术概述1.1.1 现代信息基础知识现代信息基础知识1.1.2 现代信息技术现代信息技术1.1.3 未来信息技术的发展趋势未来信息技术的发展趋势1.1.4 信息化与信息高速公路信息化与信息高速公路1.1.5 信息化技术对社会的影响信息化技术对社会的影响2/21/20234第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机现代信息基础知识现代信息基础知识1信息的概念信息的概念信息是在自然界、人类社会和人类思维活信息是在自然界、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。动中普遍存在的一切物质和事物的属性。信信息息同同物物质质和和能能源源一一样样，是是
4、人人们们赖赖以以生生存存与与发发展展的的重重要要资资源源。人人类类通通过过信信息息认认识识各各种种事事物物，借借助助信信息息的的交交流流沟沟通通人人与与人人之之间间的的联联系系，互互相相协作，从而推动社会前进。协作，从而推动社会前进。1948年，美国科学家香农（年，美国科学家香农（Clande Shannon）发表了著名的）发表了著名的“通讯的数学理论通讯的数学理论”一文，成为一文，成为信息论的奠基人信息论的奠基人。2/21/20235第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机现代信息基础知识现代信息基础知识2信息与数据信息与数据数据（数据（Data）是指客观世界中记录下来的各种）是指客观
5、世界中记录下来的各种各样的物理符号及其组合，是信息的具体表现各样的物理符号及其组合，是信息的具体表现形式或含义，它反映了信息的内容。形式或含义，它反映了信息的内容。数据是信息的载体，数据中有信息。数据是信息的载体，数据中有信息。信息是数据中有用的知识，需要去挖信息是数据中有用的知识，需要去挖掘，即处理加工。信息是数据所表达掘，即处理加工。信息是数据所表达的含义，信息是有意义的。的含义，信息是有意义的。2/21/20236第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机现代信息基础知识现代信息基础知识2信息与数据信息与数据数据（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）是指客观
6、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或含义，它反映了信息的内容。其组合，是信息的具体表现形式或含义，它反映了信息的内容。数据是信息的载体，数据中有信息。数据是信息的载体，数据中有信息。信息是数据中有用的知识，需要去挖掘，即处理加工。信息是数据中有用的知识，需要去挖掘，即处理加工。信息是数据所表达的含义，信息是有意义的。信息是数据所表达的含义，信息是有意义的。信息的定义：信息的定义：信息既是各种事物的变化和特征的反映，又是事物信息既是各种事物的变化和特征的反映，又是事物之间相互作用和联系的表征。之间相互作用和联系的表征。2/21/20237第一章第一章 信息技术与计算
7、机信息技术与计算机现代信息基础知识现代信息基础知识3信息的主要特征信息的主要特征信息具有可传递性、共享性、依附于载体、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。可处理性、时效性和价值性六大主要特征。信息信息可传递性、共享性：可传递性、共享性：这是信息与物质和能量的主要区别。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
8、取信息的目的是因为信息有用，有信息的有价值性：人们获取信息的目的是因为信息有用，有意义，有价值。意义，有价值。信息中包含着知识，知识在于创新，信息中包含着知识，知识在于创新，信息不具有创新性。因此，创新成信息不具有创新性。因此，创新成为时代发展的灵魂。为时代发展的灵魂。2/21/20238第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机现代信息基础知识现代信息基础知识4信息时代的特征信息时代的特征（1）信息时代的教育和知识获取的特征）信息时代的教育和知识获取的特征信息时代知识的爆炸和科技的日新月异，对人才的需求也提出了更信息时代知识的爆炸和科技的日新月异，对人才的需求也提出了更高的要求。在信息爆
9、炸时代，知识的学习、创造、储存和使用方式高的要求。在信息爆炸时代，知识的学习、创造、储存和使用方式都发生了巨大的变化。我们只有学会正确的方法，掌握先进的信息都发生了巨大的变化。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。对我们有用的知识，才不会被湮没在信息的洪水之中。（2）信息时代的经济特征）信息时代的经济特征知识经济是经济增长直接依赖于知识和信息的生产、传播和使用，知识经济是经济增长直接依赖于知识和信息的生产、传播和使用，它以高技术产业
10、为第一产业支柱，以智力资源为首要依托，即人才，它以高技术产业为第一产业支柱，以智力资源为首要依托，即人才，是可持续发展的经济。按照世界经合组织的说法，知识经济就是以是可持续发展的经济。按照世界经合组织的说法，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。消费之上的经济。2/21/20239第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机知识经济有以下主要特征：知识经济有以下主要特征：占主导地位的资源和生产要素是知识。占主导地位的资源和生产要素是知识。创新是知识经济的灵魂。创新是知识经济的灵魂。知识
11、生产率比劳动生产率更为重要。知识生产率比劳动生产率更为重要。更强调经济效益而不单纯追求产值。更强调经济效益而不单纯追求产值。2/21/202310第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机现代信息技术现代信息技术1.1.信息技术信息技术电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术。配信息等的相关技术。概念：概念：所谓信息技术，就所谓信息技术，就是利用科学的原理、方法及先进是利用科学的原理、方法及先进的工具和手段，有效地开发和利的工具和手段，有效地开发和利用信
12、息资源的技术体系。用信息资源的技术体系。2/21/202311第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机2 2现代信息技术的内容现代信息技术的内容（1）信息基础技术）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。现代影响最大的是以下两方面的开发和制造技术。现代影响最大的是以下两方面的技术。技术。微电子技术：是指超大规模集成电路，当前的技术微电子技术：是指超大规模集成电路，当前的技术已达到已达到0.08m的标准线宽。最典型的元器件就是的标准线宽。最典型的元器件就是存储器和处理器。计算机的换代就取决于这两项集存储器和处理器
13、。计算机的换代就取决于这两项集成电路的集成规模。成电路的集成规模。光电子技术：采用光子作为信息的载体，其响应速光电子技术：采用光子作为信息的载体，其响应速度比电子快度比电子快3个数量级以上。（光纤通讯，计算机个数量级以上。（光纤通讯，计算机光互连、光计算、光交换，光学传感和遥感、光纤光互连、光计算、光交换，光学传感和遥感、光纤传感，光盘、全息存储技术，大屏幕平板显示、激传感，光盘、全息存储技术，大屏幕平板显示、激光打印和印刷等方面光打印和印刷等方面 ）2/21/202312第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机2 2现代信息技术的内容现代信息技术的内容（2 2）信息系统技术）信息系统技
14、术信息技术包括信息的采集、传递、存储、处理、再生和使用等功能信息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。它的核心和支撑技术。信息获取技术：传感技术、遥测技术和遥感技术；包信息获取技术：传感技术、遥测技术和遥感技术；包括信息识别、信息提取、信息检测等技术括信息识别、信息提取、信息检测等技术 。信息处理技术：将获取的信息通过计算机进行识别、信息处理技术：将获取的信息通过计算机进行识别、转换、加工、使信息安全地存储、传输，并方便地检转换、加工、使信息安全地
15、存储、传输，并方便地检索、再生、利用，或从中提炼知识、索、再生、利用，或从中提炼知识、发现规律称信发现规律称信息处理。息处理。2/21/202313第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机（2 2）信息系统技术）信息系统技术信息传输技术：就是通信技术，如光纤通信技术、卫星信息传输技术：就是通信技术，如光纤通信技术、卫星通信技术等；其主要功能是实现信息快速、可靠、安全、通信技术等；其主要功能是实现信息快速、可靠、安全、有效的转移，达到共享的目的。有效的转移，达到共享的目的。信息控制技术：利用信息传递和反馈来实现对目标系统信息控制技术：利用信息传递和反馈来实现对目标系统进行控制的技术。进行控
16、制的技术。信息存储技术：利用缩微品、磁盘、光盘等现代信息存信息存储技术：利用缩微品、磁盘、光盘等现代信息存储介质存储信息的技术。储介质存储信息的技术。通信技术、计算机技术和控制技术合称为通信技术、计算机技术和控制技术合称为3C（Communication、Compute，和，和Control）技术。）技术。3C技术是信息技术的主体。技术是信息技术的主体。2/21/202314第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机产生产生接收接收传输传输储存储存控制控制分析分析2/21/202315第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机（3 3）信息应用技术）信息应用技术 信息管理、信息控制、信
17、息决策，这也是信息技术信息管理、信息控制、信息决策，这也是信息技术开发的根本目的所在。开发的根本目的所在。信息管理涉及到三个方面：信息管理涉及到三个方面：信息获取：包含信息发现、信息采集与信息优选。信息获取：包含信息发现、信息采集与信息优选。信息分析：包含信息分类、信息综合、信息查错与信息信息分析：包含信息分类、信息综合、信息查错与信息评价。评价。信息加工：包括信息的排序与检索、信息的组织与表达、信息加工：包括信息的排序与检索、信息的组织与表达、信息的存储与变换以及信息的控制与传输等。信息的存储与变换以及信息的控制与传输等。从信息技术层面上来看，应用层次是一个逐渐深入过程，从信息技术层面上来看
18、，应用层次是一个逐渐深入过程，经历了数值处理、数据处理到现在的研究、应用开发的热经历了数值处理、数据处理到现在的研究、应用开发的热点知识处理和智能处理以及网络处理。点知识处理和智能处理以及网络处理。2/21/202316第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机（3 3）信息应用技术）信息应用技术从信息技术层面上来看，应用层次是一个逐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：数值处理渐深入过程，经历了：数值处理数据处理数据处理知识处理知识处理智能处理的过程。智能处理的过程。信息处理和应用从数值处理也就是数值计算，如信息处理和应用从数值处理也就是数值计算，如科学计算和工程计算
19、，到数据处理，即数据库系科学计算和工程计算，到数据处理，即数据库系统和查询，到知识处理，即从定量化到定性化，统和查询，到知识处理，即从定量化到定性化，形成知识库系统，到利用知识推理；再到进行各形成知识库系统，到利用知识推理；再到进行各种分析、识别、推理、判断和决策，系统具有自种分析、识别、推理、判断和决策，系统具有自适应能力，判断能力，学习能力，适应能力，判断能力，学习能力，代理性代理性和和人性人性化，这就是智能处理。化，这就是智能处理。2/21/202317第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机3 3信息技术的研究热点信息技术的研究热点（1 1）人工智能技术）人工智能技术人工智能（人
20、工智能（Artificial Intelligence，AI）是指用计算）是指用计算机来模拟人类的智能。在专家系统、神经计算机、智机来模拟人类的智能。在专家系统、神经计算机、智能机器人等方面获得了实际的应用。能机器人等方面获得了实际的应用。（2 2）多媒体技术或超媒体）多媒体技术或超媒体(Hypermedia)(Hypermedia)技术技术使计算机应用由单纯的文字处理进入文、图、声和影使计算机应用由单纯的文字处理进入文、图、声和影集成处理的技术，其核心特性是信息媒体的多样性、集成处理的技术，其核心特性是信息媒体的多样性、集成性和交互性。集成性和交互性。（3 3）卫星通信技术）卫星通信技术微波
21、中继通信技术和空间技术相结合的产物。微波中继通信技术和空间技术相结合的产物。2/21/202318第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机未来信息技术未来信息技术的发展趋势的发展趋势（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）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。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）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。的工作
22、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、）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。信息技术的发展趋势之一。（4）智能化：目前的信息处理系统和信息传输系统几乎没有智能，）智能化：目前的信息处理系统和信息传输系统几乎没有智能，没有个性化服务。网络搜索需要花大量的时间，从大量的搜索结果中没有个性化服务。网络搜索需要花大量的时间，从大量的搜索结果中查找你有用的信息，费时费
23、力。未来信息技术的发展向着智能化方向查找你有用的信息，费时费力。未来信息技术的发展向着智能化方向发展，具有发展，具有“代理性代理性”、“个性化个性化”、“普适性普适性”和和“互联、分布和互联、分布和并发性并发性”等特征。等特征。2/21/202319第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机信息化与信息高速公路信息化与信息高速公路1 1信息化信息化信息化（信息化（InformationInformation），就是全面地发展和利用现代信息技术），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
24、领域，以提高人类社会的生产、学习、生活的效率和创造力，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。使物质财富和精神文明得到提高。2 2信息高速公路信息高速公路信息高速公路是以光纤为主的通信网络和通讯设备构成的通信信息高速公路是以光纤为主的通信网络和通讯设备构成的通信“道路道路”和和“海量海量”的多媒体信息资源成为行使在道路上的的多媒体信息资源成为行使在道路上的“车辆车辆”组成。其目的就是提供远程距离的各种服务，使社会能更有效组成。其目的就是提供远程距离的各种服务，使社会能更有效的交流信息、为社会的快速发展创造有利条件。的交流信息、为社会的快速发展创造有
25、利条件。我国也极为重视，并在国民经济和社会发展我国也极为重视，并在国民经济和社会发展“十五十五”计划计划和和2010年远景目标中，把信息产业的发展摆在了突出的年远景目标中，把信息产业的发展摆在了突出的位置。位置。2/21/202320第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机信息化技术信息化技术对社会的影响对社会的影响1计算机文化计算机文化计算机文化是以计算机为核心和动力的文化；它的问世，不仅是一次伟计算机文化是以计算机为核心和动力的文化；它的问世，不仅是一次伟大的技术革命，更是一次社会方方面面的革命，导致了一场伟大而深刻大的技术革命，更是一次社会方方面面的革命，导致了一场伟大而深刻的文化
26、变迁。它深刻地改变着当代社会，影响着人们的观念和行为，迅的文化变迁。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。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负面影响负面影响信息化技术对社会的影响形成了一种文化的同时还要特别强调它的负面影信息化技术对社会的影响形成了一种文化的同时还要特别强调它的负面影响。响。（1 1）信息过度增长，导致信息爆炸。）信息过度增长，导致信息爆炸。（2 2）信息失真和信息污染：）信息失真和信息污染：（3 3）知识产权受到侵害）知识产权受到侵害 （4 4）对国家主权和利益的冲击）对国家主
27、权和利益的冲击 （5 5）对传统道德意识的弱化）对传统道德意识的弱化 （6 6）计算机犯罪）计算机犯罪 3信息社会与信息素质信息社会与信息素质2/21/202321第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机1.2计算机的诞生与发展计算机的诞生与发展计算机的定义计算机的定义近代计算机起源和发展近代计算机起源和发展计算机的分代计算机的分代计算机的分类计算机的分类计算机的应用和特点计算机的应用和特点电子计算机是电子计算机是2020世纪人类最伟大的发明之一。世纪人类最伟大的发明之一。它把人类历史上的工业革命推向以自动化，它把人类历史上的工业革命推向以自动化，把人类社会推向信息时代。把人类社会推向信
28、息时代。2/21/202322第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机的定义计算机的定义基本功基本功能：进能：进行行加法加法运算和运算和逻辑运逻辑运算算。计计算算机机（Computer）是是一一种种能能够够接接收收和和存存储储信信息息，并并按按照照存存储储在在其其内内部部的的程程序序（这这些些程程序序是是人人们们意意志志的的体体现现）对对输输入入的的信信息息进进行行加加工工、处处理理，得得到到人人们们所所期期望望的的结结果果，然然后后把把处处理理结结果果输输出出的的高高度度自自动动化化的电子设备。的电子设备。计计算算机机是是一一种种能能按按照照事事先先存存储储的的程程序序，自自动动
29、、高高速速进进行行大大量量数数值值计计算算和和各各种种信信息息处处理理的现代化智能电子装置。的现代化智能电子装置。2/21/202323第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机近代计算机起源和发展近代计算机起源和发展计算机的起源计算机的起源计算工具计算工具 对数计算尺对数计算尺机械计算机机械计算机 通用数字通用数字 计算机计算机 ENIAC ENIAC 2/21/202324第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机人类追求的计算工具人类追求的计算工具1642 Blaise Pascal加法器加法器加法器加法器Charles BabbageCharles Babbage1822 18
30、22 差分机差分机1833 1833 分析机分析机MARK IMARK IENIACENIAC电子计算机时代电子计算机时代2/21/202325第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机近代计算机起源和发展近代计算机起源和发展1电子计算机诞生之前电子计算机诞生之前（1）中国古代计算工具的发明）中国古代计算工具的发明算筹算筹是世界上最古老的计算工具是世界上最古老的计算工具 大约六、七百年前，中国人发明了大约六、七百年前，中国人发明了算盘算盘（2）世界上第一台机械式计算机）世界上第一台机械式计算机实现了加法实现了加法运算运算法国科学家帕斯卡（法国科学家帕斯卡（Blaise Pascal，162
31、31662）发明的齿轮）发明的齿轮旋转进位方式加减法器。旋转进位方式加减法器。（3）乘法计算机和二进制数的运算）乘法计算机和二进制数的运算1672年至年至1974年莱布尼兹发明了乘法计算机，可以进行加、减、年莱布尼兹发明了乘法计算机，可以进行加、减、乘、除和开方计算。他受中国易经八卦的影响是最早系统地提出乘、除和开方计算。他受中国易经八卦的影响是最早系统地提出二进制运算法则，也是第一个认识到二进制记数法重要性的人。二进制运算法则，也是第一个认识到二进制记数法重要性的人。2/21/202326第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机近代计算机起源和发展近代计算机起源和发展（4 4）差分机和
32、分析机的诞生）差分机和分析机的诞生计算机最早的计算机最早的程序设计程序设计19世纪，由英国数学家世纪，由英国数学家查尔斯查尔斯巴贝奇巴贝奇（Charles Babbage，17911871）设计了差分机和分析机，它是今）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。地位，因此他被国际社会公认为计算机之父。1834年，巴贝奇又完成了一项新计算装置的构想，性能大年，巴贝奇又完成了一项新计算装置的构想，性能大大超过差分机，这个未来的机器被称为分析机。巴贝奇的大超过差分机，这个未来
33、的机器被称为分析机。巴贝奇的分析机的设想可以说是现代通用计算机的雏形，同现代计分析机的设想可以说是现代通用计算机的雏形，同现代计算机一样可以编程，而且分析机所涉及到的有关程序方面算机一样可以编程，而且分析机所涉及到的有关程序方面的概念，也与现代计算机一致。的概念，也与现代计算机一致。2/21/202327第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机奠定现代计算机发展的重要人物和思想奠定现代计算机发展的重要人物和思想（5 5）计算机的理论和模型的诞生）计算机的理论和模型的诞生香侬香侬(Clande Shannon)是现代信息论的著名创始人。是现代信息论的著名创始人。1938年，香侬在年，香侬在
34、发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路发表的论文中，首次用布尔代数进行开关电路分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继分析，并证明布尔代数的逻辑运算可以通过继电器电路来实现。电器电路来实现。布尔（布尔（Boole）1847年英国数学家布尔（年英国数学家布尔（Boole）创立了布尔代）创立了布尔代数，奠定了计算机进行逻辑运算的基础。数，奠定了计算机进行逻辑运算的基础。2/21/202328第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机奠定现代计算机发展的重要人物和思想奠定现代计算机发展的重要人物和思想图灵（图灵（Turing）:1936年英国科学家图灵（年英国科学家图灵（Turing）发表了题
35、为论可计）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。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：一是建立图他在计算机科学方面的主要贡献有两个：一是建立图灵机（灵机（Turing machine）模型；二是提出图灵测试）模型；二是提出图灵测试（Turing Test）。）。冯冯诺依曼（诺依曼（Von Neumann)另一个被称之为计算机之父的是美籍匈牙利数学家冯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（诺依曼（Von Neumann)。他提
36、出了。他提出了“存储程序存储程序”的的概念，并研制了概念，并研制了EDVAC电子计算机，确立了现代计算电子计算机，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，都属于冯有变，都属于冯诺依曼计算机。诺依曼计算机。2/21/202329第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机 图灵与图灵机为纪念图灵对计算机的贡献，为纪念图灵对计算机的贡献，美国计算机博物馆于美国计算机博物馆于1966年年设立了设立了“图灵奖图灵奖”计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。计算机是使用相应的程序来完成任何设定好的任务。图灵机是一种思想模型，
37、图灵机是一种思想模型，它由三部分组成：它由三部分组成：一个控制器，一条可以无限延伸的一个控制器，一条可以无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读带子和一个在带子上左右移动的读写头。写头。计算机工作原理计算机工作原理2/21/202330第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1949 EDSACEDSAC 冯诺依曼计算机存储程序工作原理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。是能够自动地执行程序。计算机是利用计算机是利用“存储器存储器”（内存）来存放所要执（
38、内存）来存放所要执行的程序的，而称之为行的程序的，而称之为CPU的部件可以依次从存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。执行，直至完成全部指令任务为止。计算机工作原理计算机工作原理2/21/202331第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机近代计算机起源和发展近代计算机起源和发展2 2电子计算机的诞生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的物理学家约翰莫克利（莫克利（John Mauchly）和工程师
39、普）和工程师普雷斯伯雷斯伯埃克特（埃克特（J Presper Eckert）领导，于）领导，于1943年年开始研制并于开始研制并于1946年完成，取名为年完成，取名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）的计算机。）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。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世界上第一台程序存储式计算EDSAC由英国剑桥大由英国剑桥大学的莫利斯学的莫利斯威尔克于威尔克于1949年研制
40、成功，它标志着计年研制成功，它标志着计算机时代的真正开始。算机时代的真正开始。ENIAC和和EDSAC均属于第一均属于第一代计算机。代计算机。2/21/202332第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机 第一台电子计算机（第一台电子计算机（ENIACENIAC）5000次加法次加法/秒秒体重体重28吨吨占地占地170m218800只电子管只电子管1500个继电器个继电器功率功率150KW2/21/202333第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机的分代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
41、段或时代。发展分为四个阶段或时代。表表1.1 计计算机算机发发展的四个展的四个阶阶段段时时代代年份年份器件器件软软件件应应用用一一46-57电电子管子管机器机器语语言、言、汇编语汇编语言言科学科学计计算算二二58-63晶体管晶体管高高级语级语言言数据数据处处理工理工业业控制控制三三64-70集成集成电电路路操作系操作系统统文字文字处处理理图图形形处处理理四四70年迄今年迄今大大规规模和超大模和超大规规模集成模集成电电路路数据数据库库、网、网络络等等社会的各个社会的各个领领域域2/21/202334第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机发展的几个阶段计算机发展的几个阶段第一代第一代
42、（19461957）电子管电子管5千千4万（次万（次/秒）秒）第二代第二代（19581963）晶体管晶体管几十万几十万百万（次百万（次/秒）秒）第三代第三代（19641970）集成电路集成电路百万百万几百万（次几百万（次/秒）秒）第四代第四代（197190年代）年代）大规模集成电路大规模集成电路几百万几百万几亿（次几亿（次/秒）秒）2/21/202335第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机晶晶体体管管数数目目4004奔腾奔腾4420,000,0002,3000.18微米芯片微米芯片10微米芯片微米芯片将电脑浓缩在一颗芯片上将电脑浓缩在一颗芯片上2/21/202336第一章第一章 信息
43、技术与计算机信息技术与计算机晶晶体体管管数数单单位位时时间间执执行行的的指指令令数数百百万万条条/每每秒秒每每18个月芯片能力增长一倍。个月芯片能力增长一倍。计算机第一定律计算机第一定律摩尔定律摩尔定律2/21/202337第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机F电子管、晶体管、集成电路、电子管、晶体管、集成电路、F大规模集成电路和超大规模集成电路大规模集成电路和超大规模集成电路基于冯基于冯 若依曼思想设计的计算机若依曼思想设计的计算机F 硬件核心由五部分组成硬件核心由五部分组成F 采用二进制采用二进制F 程序存储程序存储计算机的发展计算机的发展发展特点：发展特点：发展：发展：John
44、 von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼1949 EDSAC2/21/202338第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机硬件核心五部分计算机硬件核心五部分John von Neumann冯冯 诺依曼诺依曼运算器运算器控制器控制器存储器存储器输入设备输入设备输出设备输出设备2/21/202339第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机的分代计算机的分代5第五代：智能电子计算机第五代：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。它突破了传统的冯破了传统的冯诺依曼式机器的概念，舍弃了二进诺依曼式机器的概念，舍弃了二进制
45、结构，把许多处理机并联起来，并行处理信息，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。速度大大提高。6我国计算机的发展（自己看书）我国计算机的发展（自己看书）7微型计算机的发展（自己看书）微型计算机的发展（自己看书）2/21/202340第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机工作原理计算机工作原理微微型型计计算算机机的的硬硬件件组组成成主机主机主机主机是包含电源电源电源电源、存储设备存储设备存储设备存储设备和电电电电路板路板路板路板的机箱，其中电路板上有计算机的主处理器主处理器主处理器主处理器和内存内存内存内存。监视器监视器监视器监视器是计算机的主要输出设备，它将来
46、自计算机显卡显卡显卡显卡的电信号转换为屏幕上的彩色亮点，从而形成图像。硬盘驱动器硬盘驱动器硬盘驱动器硬盘驱动器一般安装在系统单元内，当其工作时，机箱上的指示灯会亮。软盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器软盘驱动器将数据写到软盘软盘软盘软盘上，当其工作时，其指示灯就亮，警告用户此时不要取出软盘。CD-ROMCD-ROM和和和和DVDDVD驱动器驱动器驱动器驱动器采用激光技术从光盘光盘光盘光盘上读取数据。鼠标鼠标鼠标鼠标是一种输入指示设备，帮助用户操作对象并选择菜单项。键盘键盘键盘键盘作为多数计算机的主要输入设备。声卡声卡声卡声卡位于系统单元内，提供到扬声器扬声器扬声器扬声器、麦克风麦克风麦克风麦克风和耳
47、机耳机耳机耳机的连接。2/21/202341第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机Altair8800第第一一台台微微电电脑脑2/21/202342第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机的分类计算机的分类1按计算机处理数据的方式分类按计算机处理数据的方式分类 可分为可分为3 大类：大类：模拟计算机（模拟计算机（Analog Computer）数字计算机（数字计算机（Digital Computer）混合计算机（混合计算机（Hybrid Computer）。）。2按计算机的使用范围分类按计算机的使用范围分类专用计算机专用计算机通用计算机通用计算机 2/21/202343第一
48、章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机的分类计算机的分类3按计算机的类型与用途按计算机的类型与用途巨型机：巨型机：它的运算速度最快、性能最高、技术最它的运算速度最快、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。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。问题的关键工具。大型主机：大型主机：特点是大型、通用，具有很强的处理和管理特点是大型、通用，具有很强的处理和管理能力。一般作为大型能力。一般作为大型“客户机客户机/服务器服务器”系统中的服务器，系统中的服务器，或者或者“终端
49、终端/主机主机”系统中的主机。系统中的主机。其特点表现在通用其特点表现在通用性强、具有很强的综合处理能力、性能覆盖面广性强、具有很强的综合处理能力、性能覆盖面广等，主要应用在科研、商业和管理部门。等，主要应用在科研、商业和管理部门。小型主机：小型主机：由于微型计算机的迅速发展，小型机市场受由于微型计算机的迅速发展，小型机市场受到严重挑战。到严重挑战。2/21/202344第一章第一章 信息技术与计算机信息技术与计算机计算机的类型与用途计算机的类型与用途工作站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
50、在工程领域、特别是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（在计算机辅助设计（CAD）领域得到广泛应用。）领域得到广泛应用。服务器服务器 是在网络环境下为多用户提供服务的共享设备，即计算机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、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。邮件服务器和通信服务器等。PC机（机（Personal Computer个人计算机，微型计算机）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以微处理器为中央处理单元而组成的个人计算