1計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展歷程

1、1.1 計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展歷程,1.1.4 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類(lèi),1.1.3 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段,1.1.2 電子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世,1.1.1 計(jì)算機(jī)的起源,第1講 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)概述(一),1.1.5 未來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展展望,1.2 計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用,1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,1.2.2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息社會(huì),1.2.1 計(jì)算機(jī)的特性與應(yīng)用,1.3.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與

2、工作原理,了解計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展歷程，計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用，掌握計(jì)算機(jī)的組成和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成。,教學(xué)目標(biāo)及基本要求,教學(xué)重點(diǎn),計(jì)算機(jī)的組成和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成。,第1講 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)概述(一),教學(xué)難點(diǎn),計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成。,計(jì)算機(jī)的起源 電子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類(lèi) 未來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展展望,教學(xué)內(nèi)容,第1講 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)概述(一),計(jì)算機(jī)的特性與應(yīng)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息社會(huì)

3、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成,教學(xué)內(nèi)容,第1講 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)概述(一),1學(xué)時(shí),教學(xué)時(shí)間,第1講 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)概述(一),1.1 計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展歷程,1.1.1 計(jì)算機(jī)的起源,1．最早的計(jì)算工具：人的雙手（圖1-1所示）,圖1-1 人的雙手,2．勞動(dòng)實(shí)踐中發(fā)明的計(jì)算工具,原始社會(huì)：結(jié)繩、壘石 春秋戰(zhàn)國(guó)：算籌 唐代末：算盤(pán)（圖1-2所示）,1.1.1 計(jì)算機(jī)的起源,圖1-2 算盤(pán),3．十七世紀(jì)以來(lái)出現(xiàn)

4、的計(jì)算工具,1622年英國(guó)數(shù)學(xué)家?jiàn)W特瑞德 ：計(jì)算尺 1642年法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡 ：齒輪式加減法器 1673年德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲 ：能進(jìn)行四則運(yùn)算的機(jī)械式計(jì)算機(jī),1.1.1 計(jì)算機(jī)的起源,3．近代的計(jì)算機(jī)發(fā)展,1822年英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇 ：差分機(jī) 1834年英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇 ：分析機(jī) 1944年美國(guó)科學(xué)家霍德華·艾肯 ：提出用機(jī)電方法來(lái)實(shí)現(xiàn)巴貝奇分析機(jī)，制造出Mark I 計(jì)算

5、機(jī),1.1.1 計(jì)算機(jī)的起源,已使計(jì)算機(jī)具有輸入、處理、存儲(chǔ)、輸出及控制5個(gè)基本裝置的構(gòu)想，建構(gòu)了今天電子計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)組成的基本框架 。,1.1 計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展歷程,1.1.2 電子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世,1．計(jì)算機(jī)發(fā)展中最杰出的代表人物,英國(guó)的艾蘭·圖靈,主要貢獻(xiàn)：一是建立了圖靈機(jī)（TM）的理論模型，對(duì)數(shù)字計(jì)算機(jī)的一般結(jié)構(gòu)、可實(shí)現(xiàn)性和局限性產(chǎn)生了意義深遠(yuǎn)的影響；二是提出了定義機(jī)器智能的圖靈測(cè)試（Turing Test），奠定

6、了“人工智能”的理論基礎(chǔ)。,,計(jì)算機(jī)發(fā)展中最杰出的代表人物,美籍匈牙利人馮·諾依曼,在純粹數(shù)學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、量子物理學(xué)、邏輯學(xué)、氣象學(xué)、軍事學(xué)、計(jì)算機(jī)理論及應(yīng)用、對(duì)策論和經(jīng)濟(jì)學(xué)諸領(lǐng)域都有重要建樹(shù)和貢獻(xiàn)。 首先提出了在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)程序的概念，使用單一處理部件來(lái)完成計(jì)算、存儲(chǔ)及通信工作，使具有“存儲(chǔ)程序”的計(jì)算機(jī)成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的重要標(biāo)志。,,1.1.2 電子計(jì)算機(jī)的問(wèn)世,第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) ：埃尼亞克（ENIAC），如圖1-3

7、所示。,1946年2月14日誕生于美國(guó)。需要功率150 kW，17 000多只電子管、10 000多只電容器、7 000多只電阻、1 500多個(gè)繼電器，占地160 m2，重30 t，是名符其實(shí)的龐然大物。優(yōu)點(diǎn)：每秒能夠完成加法運(yùn)算5 000次。利用它計(jì)算炮彈從發(fā)射到進(jìn)入軌道的40個(gè)點(diǎn)僅用了3 s，而用手工操作臺(tái)式計(jì)算機(jī)則需7～10小時(shí)，速度提高了8 400倍以上。缺點(diǎn)：不能存儲(chǔ)程序、使用十進(jìn)制數(shù)、且在機(jī)外用線路連接的方法來(lái)編排程序等嚴(yán)

8、重缺陷。 ENIAC宣告了電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)。,2．計(jì)算機(jī)發(fā)展的“第一”,第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)：埃尼亞克(ENIAC),圖1-3 埃尼亞克(ENIAC),計(jì)算機(jī)發(fā)展的“第一”,第一臺(tái)“存儲(chǔ)程序”式計(jì)算機(jī)：EDVAC（離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)），1952年研制成功并投入使用，其運(yùn)算速度是 ENIAC的 240倍。 第一臺(tái)“存儲(chǔ)程序”控制的實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)： EDSAC ， 1949年5月在英國(guó)劍橋大學(xué)完成。 第一臺(tái)“存儲(chǔ)程序”控制的

9、商品化計(jì)算機(jī)： UNIVAC-I，1951年問(wèn)世。,1.1 計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展歷程,1.1.3 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段,1．電子管計(jì)算機(jī)（1946～1957年 ）,組成：基本邏輯元件是電子管，內(nèi)存儲(chǔ)器采用水銀延遲線或磁鼓，外存儲(chǔ)器采用磁帶等。 特點(diǎn)：速度慢，可靠性差，體積龐大，功耗高，價(jià)格昂貴。 編程語(yǔ)言：機(jī)器語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言。 代表產(chǎn)品：ENIAC、EDSAC、UNIVAC-Ⅰ等。 應(yīng)用領(lǐng)域：軍事研究中的科學(xué)計(jì)算。,1.1.

10、3 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段,2．晶體管計(jì)算機(jī)（1958～1964年 ）,組成：基本邏輯元件為晶體管，內(nèi)存大量使用磁性材料制成的磁芯，外存采用磁盤(pán)和磁帶。 特點(diǎn)：體積小，重量輕，速度快，邏輯運(yùn)算功能強(qiáng)，可靠性大大提高。 編程語(yǔ)言：匯編語(yǔ)言，F(xiàn)ORTRAN、COBOL等。 代表產(chǎn)品：IBM 700系列。 應(yīng)用領(lǐng)域：擴(kuò)展到數(shù)據(jù)處理和工業(yè)控制方面。,1.1.3 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段,3．集成電路計(jì)算機(jī)（1965～1970年 ）,組

11、成：基本邏輯元件為中小規(guī)模集成電路，內(nèi)存大量使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，而外存大量使用高速磁盤(pán)。 特點(diǎn)：體積、功耗減小，可靠性、運(yùn)行速度提高，內(nèi)存容量大，價(jià)格低。 編程語(yǔ)言：操作系統(tǒng)，BASIC，Pascal等。 代表產(chǎn)品：IBM 360和PDP-11等。 應(yīng)用領(lǐng)域：已擴(kuò)大到各個(gè)領(lǐng)域。,1.1.3 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段,4．大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)(1971年至今),組成：基本邏輯元件為大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。內(nèi)存采用半導(dǎo)

12、體存儲(chǔ)器，外存則采用大容量磁盤(pán)和光盤(pán)。 特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)速度達(dá)到每秒幾百萬(wàn)次至上億次。 編程語(yǔ)言：VC++等面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。 代表產(chǎn)品：巨型機(jī)，工作站，微型計(jì)算機(jī)，個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）等。,1.1 計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展歷程,1.1.4 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類(lèi),1．巨型機(jī)：也稱(chēng)為超級(jí)計(jì)算機(jī),特點(diǎn)：占地最大，價(jià)格最貴，功能最強(qiáng)，浮點(diǎn)運(yùn)算速度最快（1998年已達(dá)3.9萬(wàn)億次/秒）。 應(yīng)用領(lǐng)域：多用于戰(zhàn)略武器（如核武器和反導(dǎo)彈武器）的設(shè)計(jì)

13、，空間技術(shù)，石油勘探，中、長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)以及社會(huì)模擬等領(lǐng)域。 是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力與科技水平的重要標(biāo)志。,1.1.4 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類(lèi),2．小巨型機(jī)：也稱(chēng)為小型超級(jí)電腦或桌上超級(jí)計(jì)算機(jī),出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代中期。該機(jī)的功能略低于巨型機(jī)，速度達(dá)1 GFLOPS，即每秒10億次，而價(jià)格只有巨型機(jī)的十分之一，可滿足一些特殊用戶的需求。,3．大型主機(jī)：也稱(chēng)為大型電腦,特點(diǎn)：大型、通用，具有很強(qiáng)的處理和管理能力。 應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于大銀行、

14、大公司、規(guī)模較大的高校和科研院所。,1.1.4 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類(lèi),4．小型機(jī),特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，成本較低，不需要長(zhǎng)期培訓(xùn)即可維護(hù)和使用。 應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于廣大中、小用戶。,1.1.4 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類(lèi),5．工作站,特點(diǎn)：是介于PC與小型機(jī)之間的一種高檔微機(jī)，其運(yùn)算速度比微機(jī)快，且有較強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)功能 。 應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于特殊的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，例如圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。,1.1.4 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類(lèi),6．個(gè)人計(jì)算機(jī)：也就是PC

15、機(jī),特點(diǎn)：設(shè)計(jì)先進(jìn)（總是率先采用高性能處理器CPU）、軟件豐富、功能齊全、價(jià)格便宜 。 應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用非常廣泛，幾乎無(wú)處不在，無(wú)所不用，除了臺(tái)式的，還有膝上型、筆記本型、掌上型、手表型等。,1.1.4 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的分類(lèi),1.1 計(jì)算機(jī)的起源與發(fā)展歷程,1.1.5 未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展展望,計(jì)算機(jī)發(fā)展的整體趨勢(shì)：,1.1.5 未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展展望,1．超越馮·諾依曼結(jié)構(gòu)（兩個(gè)方向）,創(chuàng)建新的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，即所謂的“非馮·

16、諾依曼語(yǔ)言”：LISP、PROLOG和F.P.LISP語(yǔ)言等。 從計(jì)算機(jī)元件方面，提出了與人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相類(lèi)似的新型超大規(guī)模集成電路的設(shè)想，即“分子芯片”。,1.1.5 未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展展望,2．高速計(jì)算機(jī),新近研制的“空氣膠滯體”導(dǎo)線在傳輸信號(hào)的過(guò)程中幾乎不吸收任何信號(hào)，并可以降低電耗，從而成倍地提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度。 運(yùn)算速度最快的Linux超級(jí)計(jì)算機(jī)：美國(guó)IBM公司制造的兩臺(tái)IBM Linux集群計(jì)算機(jī)，每秒可執(zhí)行2萬(wàn)億次浮點(diǎn)

17、運(yùn)算。,1.1.5 未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展展望,3．生物計(jì)算機(jī)（20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始）,特點(diǎn)：采用了生物芯片，由蛋白質(zhì)分子構(gòu)成。信息以波的形式傳播，運(yùn)算速度非?？欤芎牡?，存儲(chǔ)能力大，具有生物體的一些特點(diǎn)，如能自動(dòng)修復(fù)芯片故障，還能模仿人腦的思考機(jī)制。 應(yīng)用：美國(guó)首次公布的生物計(jì)算機(jī)被用來(lái)模擬電子計(jì)算機(jī)的邏輯運(yùn)算，解決虛構(gòu)的7城市間最佳路徑問(wèn)題。,1.1.5 未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展展望,4．光學(xué)計(jì)算機(jī),定義：就是利用光作為信息的傳輸媒體。

18、光子的優(yōu)點(diǎn)：速度等于光速，具有頻率及偏振特征，傳輸信息能力強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)。 光學(xué)計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：并行能力強(qiáng)，具有超高速的運(yùn)算潛力，且在室溫下就可以正常工作。,光學(xué)計(jì)算機(jī),研究成果：由法國(guó)、德國(guó)等60多名科學(xué)家聯(lián)合研制開(kāi)發(fā)成功的世界上第一臺(tái)光學(xué)計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度比目前世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快1 000多倍，并且準(zhǔn)確性極高。 研究現(xiàn)狀：目前光學(xué)計(jì)算機(jī)的許多關(guān)鍵技術(shù)，如光存儲(chǔ)技術(shù)與光存儲(chǔ)器、光電子集成電路等都已取得重大突破。,1.1.5

19、未來(lái)計(jì)算機(jī)發(fā)展展望,5．量子計(jì)算機(jī),定義：是指利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。這種多現(xiàn)實(shí)態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。 優(yōu)點(diǎn)： 解題速度快。 存儲(chǔ)量大。 搜索功能強(qiáng)。 研究成果：美國(guó)科學(xué)家已成功實(shí)現(xiàn)了4量子位邏輯門(mén)，取得了4個(gè)鋰離子的量子纏結(jié)狀態(tài)。,,1.2 計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用,1.2.1 計(jì)算機(jī)的特性與應(yīng)用,1．計(jì)算機(jī)的基本特性,運(yùn)算速度快：第

20、一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是每秒5 000次，小型機(jī)：幾百萬(wàn)次/秒，巨型機(jī)：幾十億甚至幾百億次/秒。 運(yùn)算精度高：計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算的精確度取決于字長(zhǎng)和算法。從理論上講，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算精度是不受限制的。,計(jì)算機(jī)的基本特性,具有邏輯判斷能力 ：由于二進(jìn)制的采用，使得計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算并作出判斷和選擇，使其在某種程度上更接近于“人腦”。 具有超強(qiáng)的記憶能力 ：計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中可以存儲(chǔ)海量的數(shù)據(jù)，是單純的人腦所不能及的。

21、 具有自動(dòng)控制能力：計(jì)算機(jī)具有邏輯判斷能力和記憶能力，使得計(jì)算機(jī)可以在無(wú)需人為干預(yù)的情況下自動(dòng)按照程序設(shè)定完成既定任務(wù)。,計(jì)算機(jī)的基本特性,具有網(wǎng)絡(luò)功能：大型企事業(yè)單位，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息傳輸和共享，實(shí)現(xiàn)其管理工作。目前最大、應(yīng)用范圍最廣的“國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)”（Internet），連接了全世界190多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的幾千萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)。網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)用戶可共享網(wǎng)上資料、交流信息、互相學(xué)習(xí)。,1.2.1 計(jì)算機(jī)的特性與

22、應(yīng)用,2．計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（1）科學(xué)計(jì)算 也稱(chēng)為數(shù)值計(jì)算，主要是將計(jì)算機(jī)用于科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問(wèn)題的計(jì)算。是計(jì)算機(jī)的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，例如，氣象預(yù)報(bào)、地震探測(cè)、導(dǎo)彈衛(wèi)星軌跡的計(jì)算等。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（2）數(shù)據(jù)處理 也稱(chēng)信息處理，是對(duì)大量非數(shù)值數(shù)據(jù)（文字、符號(hào)、聲音、圖像等）進(jìn)行加工處理，例如，編輯、排版、分析、檢索、統(tǒng)計(jì)、傳輸?shù)取V泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化、情報(bào)檢索、事務(wù)管理等。近年來(lái)，利用計(jì)算機(jī)來(lái)綜合處理文字、

23、圖形、圖像、聲音等的多媒體數(shù)據(jù)處理技術(shù)，已成為計(jì)算機(jī)最重要的發(fā)展方向。目前數(shù)據(jù)處理已成為計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主流。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（3）過(guò)程控制 又稱(chēng)實(shí)時(shí)控制，指用計(jì)算機(jī)及時(shí)采集動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并按最佳值迅速地對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)控制或調(diào)節(jié)。不僅可以大大提高控制的自動(dòng)化水平，而且可以提高控制的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性。主要應(yīng)用于冶金、石油、化工、紡織、水電、機(jī)械、航天等工業(yè)領(lǐng)域，在軍事、交通等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（

24、4）企業(yè)管理 計(jì)算機(jī)管理信息系統(tǒng)的建立，使各企業(yè)的生產(chǎn)管理水平登上了新的臺(tái)階。大型企業(yè)生產(chǎn)資源規(guī)劃管理軟件（如MRP II）的開(kāi)發(fā)和使用，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)全面資源管理、生產(chǎn)自動(dòng)化和集成化、提高生產(chǎn)效率和效益奠定了牢固的基礎(chǔ)。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（5）電子商務(wù) 是指通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的商務(wù)活動(dòng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建成，使得金融業(yè)務(wù)率先實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，電子貨幣改傳統(tǒng)的貨幣交易方式為“電子貿(mào)易” ，不僅方便快捷，且減少了現(xiàn)金的流通量，避

25、免了貨幣交易的風(fēng)險(xiǎn)和麻煩。以銀行為例，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)可使銀行每日處理上百萬(wàn)筆業(yè)務(wù)，交易價(jià)值達(dá)上百萬(wàn)美元。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（6）數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用（Database Applications） 是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基本內(nèi)容之一。任何發(fā)達(dá)國(guó)家，從國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息系統(tǒng)和跨國(guó)科技情報(bào)網(wǎng)到個(gè)人的親友通信、銀行儲(chǔ)蓄，均與數(shù)據(jù)庫(kù)打交道。辦公自動(dòng)化與生產(chǎn)自動(dòng)化也離不開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)的支持。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（7）人工智能（Artificial Intelligence）

26、 也稱(chēng)智能模擬，是將人腦進(jìn)行演繹推理的思維過(guò)程、規(guī)則和采取的策略、技巧等編制成程序，在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)一些公理和規(guī)則，然后讓計(jì)算機(jī)去自動(dòng)進(jìn)行求解。主要應(yīng)用在機(jī)器人、專(zhuān)家系統(tǒng)、模擬識(shí)別、智能檢索等方面，此外還在自然語(yǔ)言處理、機(jī)器翻譯、定理證明等方面得到應(yīng)用。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（8）文化教育 利用高速信息公路網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離雙向交互式教學(xué)和多媒體結(jié)合的網(wǎng)上教學(xué)方式。它改變了傳統(tǒng)的以教師課堂傳授為主、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的方式，使學(xué)習(xí)

27、的內(nèi)容和形式更加豐富靈活，同時(shí)也加強(qiáng)了信息處理、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和多媒體等方面內(nèi)容的教育，提高了全民族的文化素質(zhì)與信息化意識(shí)。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（9）計(jì)算機(jī)模擬（Computer Simulation） 是用計(jì)算機(jī)程序代替實(shí)物模型來(lái)做模擬實(shí)驗(yàn)。既廣泛應(yīng)用于工業(yè)部門(mén)，也適用于社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的“虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）”新技術(shù)將成為21世紀(jì)初期最有前景的新技術(shù)之一。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（10）計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 包

28、括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和計(jì)算機(jī)輔助教育等。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）：是指用計(jì)算機(jī)幫助各類(lèi)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程或產(chǎn)品設(shè)計(jì)。例如，飛機(jī)、船舶、建筑、機(jī)械和大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)等。,計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng),計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）：是指用計(jì)算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備的管理、控制和操作的技術(shù)。 計(jì)算機(jī)輔助教育（CBE）：包括計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)管理教學(xué)（CMI）。主要應(yīng)用有網(wǎng)上教學(xué)和遠(yuǎn)程教學(xué)。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（1

29、1）信息高速公路 實(shí)際上是一個(gè)交互式多媒體網(wǎng)絡(luò)，它將通常所使用的通信工具等信息通過(guò)通信設(shè)施傳遞到網(wǎng)絡(luò)所連接的用戶終端，從而使人們獲得信息的方式發(fā)生根本變化。 1993年美國(guó)提出建立“國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施”計(jì)劃。 Internet，是以計(jì)算機(jī)為核心的跨地區(qū)、多用戶、大容量、高速度的交互式綜合網(wǎng)絡(luò)體系。,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,（12）娛樂(lè) 隨著PC的發(fā)展，計(jì)算機(jī)娛樂(lè)也更加豐富。 播放影碟，聽(tīng)音樂(lè)。 在

30、網(wǎng)上，可以聊天、游戲和在線影視。 在影視界，可用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生電影特效，使得電影效果更好。如《侏羅紀(jì)公園》和《玩具總動(dòng)員》中的角色和動(dòng)畫(huà)也都是由計(jì)算機(jī)制作的。,1.2 計(jì)算機(jī)在信息社會(huì)中的應(yīng)用,1.2.2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息社會(huì),1．計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致信息時(shí)代的到來(lái),計(jì)算機(jī)技術(shù)作為信息社會(huì)的關(guān)鍵技術(shù)，給社會(huì)帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響，在發(fā)展過(guò)程中廣泛滲透到人類(lèi)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。 計(jì)算機(jī)作為一種知識(shí)、技術(shù)、能力、修養(yǎng)，已成為人類(lèi)必須具備的一種文化。

31、如果沒(méi)有基本的計(jì)算機(jī)知識(shí)和應(yīng)用能力，就會(huì)成為信息社會(huì)的文盲。,計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致信息時(shí)代的到來(lái),在信息社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，計(jì)算機(jī)已不僅僅是一種工具，而是完全融入人類(lèi)的生活，成為計(jì)算機(jī)文化。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展給學(xué)習(xí)者帶來(lái)了跨校、跨行業(yè)、跨國(guó)界的知識(shí)資源，使傳統(tǒng)的教育模式受到?jīng)_擊。人們可以利用計(jì)算機(jī)獲取大量的知識(shí)，從而促進(jìn)文化的傳播。,計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致信息時(shí)代的到來(lái),媒體對(duì)人們的影響力非常大，而現(xiàn)代媒體技術(shù)離開(kāi)了計(jì)算機(jī)就不再成為媒

32、體。正是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)的愈來(lái)愈智能化、人性化，才使得今天的媒體更加多樣化和個(gè)性化。 計(jì)算機(jī)理論及其技術(shù)對(duì)自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)的廣泛滲透表現(xiàn)出其豐富的文化內(nèi)涵，例如，生物信息技術(shù)和信息安全學(xué)科的產(chǎn)生等。,1.2.2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息社會(huì),2．信息社會(huì)的主要特點(diǎn),信息化社會(huì)里，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及和“信息高速公路”的建設(shè)，徹底改變了人們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。信息社會(huì)主要有以下特點(diǎn)。 人類(lèi)腦力勞動(dòng)的相當(dāng)部分將由計(jì)算機(jī)信

33、息處理系統(tǒng)來(lái)代替。 社會(huì)信息交換將很大程度上圍繞信息網(wǎng)絡(luò)及其信息服務(wù)中心展開(kāi)。,信息社會(huì)的主要特點(diǎn),信息高速公路的建立，使大量的信息快速傳輸成為現(xiàn)實(shí)，使人類(lèi)的活動(dòng)縮短了時(shí)空的距離，并在社會(huì)的各個(gè)方面對(duì)人類(lèi)的日常生活產(chǎn)生極大的影響。 信息產(chǎn)業(yè)將成為信息化社會(huì)主要支柱產(chǎn)業(yè)之一 信息社會(huì)開(kāi)始形成虛擬社會(huì)，如虛擬商店、虛擬市場(chǎng)、虛擬銀行、虛擬公司、虛擬的研究中心、虛擬的社會(huì)組織等。,信息社會(huì)的主要特點(diǎn),知識(shí)由工業(yè)社會(huì)中的非獨(dú)立性生產(chǎn)要素變

34、成獨(dú)立性生產(chǎn)要素。 專(zhuān)業(yè)技術(shù)階層成為社會(huì)的主導(dǎo)階層和中堅(jiān)力量。 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨于軟化，即在社會(huì)生產(chǎn)和再生產(chǎn)過(guò)程中，體力勞動(dòng)和資源的投入相對(duì)減少，腦力勞動(dòng)和科學(xué)技術(shù)投入相對(duì)增加。 信息社會(huì)是智力密集的社會(huì)。,1.2.2 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與信息社會(huì),3．計(jì)算機(jī)技術(shù)在信息社會(huì)中的地位,計(jì)算機(jī)技術(shù)被認(rèn)為是信息技術(shù)的核心?，F(xiàn)代社會(huì)幾乎所有的信息工作都與計(jì)算機(jī)應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)息息相關(guān)。 　　計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，處理文字、圖像和聲音等各種信息。計(jì)算機(jī)

35、的應(yīng)用已深入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，成為人們工作、學(xué)習(xí)和生活中不可缺少的工具。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理,1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,1．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成,一套完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成，兩者不可分割。如圖1-4所示。 硬件：是指計(jì)算機(jī)的各種看得見(jiàn)、摸得著的實(shí)實(shí)在在的裝置，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 軟件：是指所有應(yīng)用計(jì)算機(jī)的技術(shù)，是看不見(jiàn)、摸不著的程序和數(shù)據(jù)，但用戶能感到它的存在。,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本

36、組成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng),圖1-4 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),1.3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成,2．計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系,硬件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，沒(méi)有硬件，軟件就無(wú)從談起。兩者層次關(guān)系如圖1-5。,圖1-5 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次關(guān)系,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系,（1）計(jì)算機(jī)硬件　　位于最底層，沒(méi)有軟件的計(jì)算機(jī)習(xí)慣稱(chēng)為“裸機(jī)” ，裸機(jī)是無(wú)法工作的。（2）操作系統(tǒng)　　距離硬件最近的軟

37、件，它向下控制硬件，向上支持其他軟件。其他軟件必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行。,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系,（3）實(shí)用程序　　包括各種實(shí)用軟件，如語(yǔ)言處理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)以及各種實(shí)用工具程序。 （4）應(yīng)用軟件及應(yīng)用軟件的用戶　　通常可以把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)看作是一組應(yīng)用程序，而不去關(guān)心計(jì)算機(jī)的硬件細(xì)節(jié)。,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的層次關(guān)系,軟件系統(tǒng)是在硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為了更有效地使用計(jì)算機(jī)而配置的。軟件與硬件的關(guān)系并不是絕對(duì)

38、的，計(jì)算機(jī)中的任何一個(gè)操作，既可以由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以由硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，任何一條指令的執(zhí)行也是如此。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件與硬件可以互相轉(zhuǎn)化，互為補(bǔ)充。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件和硬件之間的界限將變得越來(lái)越模糊。,1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理,1.3.2 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成,1．計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)基本上沿襲馮·諾依曼提出的傳統(tǒng)框架，由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大基本部件構(gòu)成，如圖1-6所

39、示?！　∮?jì)算機(jī)的基本功能是接受計(jì)算機(jī)程序的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入、計(jì)算、輸出等一系列操作。,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,圖1-6 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,（1）控制器 能夠控制中央處理器乃至整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的工作，是計(jì)算機(jī)的指揮中心。 構(gòu)成部分：主要包括指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序信號(hào)發(fā)生器、程序控制器等。 功能：可以識(shí)別、分析并執(zhí)行各種指令。,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,（2）運(yùn)算器 主要

40、用來(lái)對(duì)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理，如各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算等，是計(jì)算機(jī)的核心部件。 構(gòu)成部件：由加法器和補(bǔ)碼器構(gòu)成。,指令的解釋和執(zhí)行部件，是計(jì)算機(jī)的心臟。,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,（3）存儲(chǔ)器 主要的功能是用來(lái)“記憶”，也就是用于存儲(chǔ)各種信息和數(shù)據(jù)，它可以分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。 ① 內(nèi)存儲(chǔ)器：又稱(chēng)主存儲(chǔ)器、內(nèi)存，它與CPU一起構(gòu)成主機(jī)。包括三種內(nèi)存儲(chǔ)器。 只讀存儲(chǔ)器ROM：用戶只能讀取信息，不能更改

41、 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM：可不斷進(jìn)行各種讀寫(xiě)操作 高速緩沖存儲(chǔ)器Cache,,存儲(chǔ)器,② 外存儲(chǔ)器：也稱(chēng)輔助存儲(chǔ)器、外存，是內(nèi)存的延伸和拓展。它存儲(chǔ)容量大，通常容量為幾十GB，可用來(lái)存儲(chǔ)CPU暫時(shí)不會(huì)用到的信息和數(shù)據(jù)。 外存只與內(nèi)存交換信息，而CPU則只和內(nèi)存交換信息。 外存主要有磁盤(pán)存儲(chǔ)器、光盤(pán)存儲(chǔ)器、軟盤(pán)存儲(chǔ)器等。,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基本構(gòu)成,（4）輸入設(shè)備 輸入設(shè)備可以將各種外部信息和數(shù)

42、據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的電信號(hào)，從而使計(jì)算機(jī)能夠接收。常見(jiàn)的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等。（5）輸出設(shè)備 輸出設(shè)備可以將計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理后得出的電信號(hào)形式的信息傳遞出來(lái)，讓人們能夠接收，如顯示器、打印機(jī)等。,1.3 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成,2．計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo),字長(zhǎng)：是CPU一次能直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，運(yùn)算精度越高，處理速度越快，價(jià)格也會(huì)越高。 運(yùn)算速度：以每秒能執(zhí)行多少指令為標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在一般采用兩種計(jì)算方法：一

43、種以每秒能執(zhí)行指令的條數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)；另一種則是具體指明執(zhí)行整數(shù)四則運(yùn)算指令和浮點(diǎn)四則運(yùn)算指令所需要的時(shí)間。,計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo),內(nèi)存容量：指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所配置的內(nèi)存共可存放多少字節(jié)，它反映了計(jì)算機(jī)的記憶能力和處理信息的能力。一般計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量是指RAM，不包括ROM。 CPU主頻：也叫工作頻率，是CPU內(nèi)核電路的實(shí)際運(yùn)行頻率。主頻的高低在很大程度上決定了CPU的運(yùn)算速度。主頻越高，則一個(gè)時(shí)鐘周期里完成的指令數(shù)越多，CPU的運(yùn)算速度也就越快。

44、,計(jì)算機(jī)主要性能指標(biāo),CPU外頻：即CPU總線頻率，是由主板為CPU提供的基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率，即系統(tǒng)總線、CPU與周邊設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的頻率。 指令系統(tǒng)功能：它的強(qiáng)弱在很大程度上決定了CPU處理數(shù)據(jù)的能力。 外部設(shè)備的配置：是衡量一臺(tái)計(jì)算機(jī)綜合性能的重要技術(shù)指標(biāo)。 軟件的配置：很多任務(wù)是通過(guò)軟件應(yīng)用來(lái)完成的,小 結(jié),自1946年第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC誕生以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)所采用的電子元器件的演變，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)歷了4個(gè)階段：電子管計(jì)算

45、機(jī)，晶體管計(jì)算機(jī)，集成電路計(jì)算機(jī)，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）于1989年11月把計(jì)算機(jī)分為巨型機(jī)、小巨型機(jī)、大型主機(jī)、小型機(jī)、工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)等6類(lèi)。由于計(jì)算機(jī)具有運(yùn)算速度快、精度高、具有邏輯判斷能力、超強(qiáng)的記憶能力、自動(dòng)控制,小 結(jié),能力和網(wǎng)絡(luò)功能，所以它在科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制、企業(yè)管理、電子商務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用、人工智能、文化教育、計(jì)算機(jī)模擬、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)、信息高速公路和娛樂(lè)等領(lǐng)域