《计算机与信息技术》PPT幻灯片

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1、计算机与信息技术,第1章,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。,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,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,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

2、，协助人们获取信息、处理信息、存储信息和传递信息的工具。,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,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

3、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。,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 MARK I,1946年 ENIAC,唐朝,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ENIAC,宾州大学 (Electronic Numerical Integrator And Computer) （数字积分电子计算机） 重

4、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.),第10页,第一台个人计算机,IBM 5150,第11页,史上第一台笔记本电脑,Osborne 1,第12页,世界上第一个鼠标,第13页,第一款计算机游戏,SpaceWar,第14页,现代微型计算机,微机,第15页,现代的家用计算机,iMac,第16页,现代的笔记本计算机,iBook,第17页,微型计算机及微处理器,从 4004 到Pentium 4 早期的微型计算机,Intel4004微处理器芯片,例,例,第18页,

5、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3mm4mm。计算性能远远超过当年的ENIAC，最初售价为200美元。,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,Pentium微处理器,第20页,计算机发展史,计算机发展历程,第一代 （19461957） 电子管计算机 5千4万（次/秒),第二代 （19581964） 晶体管计算机 几十万百万（次/秒）,第三代 （19641969） 中小集成电路 百万

6、几百万（次/秒）,第四代 （197090年代） 大规模集成电路 几百万几亿（次/秒）,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,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,第23页,摩尔定律 计算的能力每18个

7、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,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。,图片,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50100亿

8、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,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,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,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

9、、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,第29页,例，一幅黑白图象 数据黑白点阵,信息脸谱,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,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,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，

10、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。,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。,第34页,信息的常用单位有“位”、“字节”、“字”三种： 位（Bit）表示一位二进制信息（最小单位） 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） 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

11、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。,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。,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

12、问题。,第37页,多媒体信息表示,采集量化编码,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,第39页,未经压缩的信息容量,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,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,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,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

13、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。,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,第45页,计算机到底能干什么？,计算器？,打字机？,玩游戏？,还有？,第46页

14、,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,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,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,第49页,= ？,例：的求值，古老的计算问题,= 周长/直径,第50页,公元前250年，古希腊，阿基米德，3.14,1973年，CDC 7600，1,001,250位小数,1949年，ENIA

15、C，2,037位小数,公元480年，祖冲之，3.14159263.1415927,求值的历史,1609年，德国，Ludolph Van Ceulen，35位小数,1874年，William Shanks，707位小数(527位正确),1958年，IBM 704，10,000位小数,1961年，IBM 7090，100,265位小数,1999年，HITACHI SR8000，206,158,430,000位小数,第51页,计算机应用领域： 科学和工程计算,计算数学+计算机 科学计算 计算数学：研究数值计算方法 计算机：计算数学强有力的工具 科学计算是第三种科学手段 理论研究：无法求得理论解 科学

16、实验：难以应用实验手段 可以进行计算 计算机是人类计算能力的延伸,第52页,科学和工程计算的应用,大气科学研究： 数值天气预报 油气资源勘探： 地震波数据处理 核武器模拟试验 空气动力学计算 有限元方法计算,第53页,数值天气预报,例：天气预报，与计算有什么关系？ 运用数学方法，通过数值计算进行天气预报的方法和相关的理论 将已有的观测值作为初值，通过求解大气动力学和热力学方程组，从而客观、定量地作出天气预报。 1950年4月，ENIAC成功地作出世界上第一次正确的数值天气预报。,第54页,地震波数据处理,人工制造强烈的震动，在岩石中传播的弹性遇着岩层的分界面产生反射波或折射波； 记录返回地面的反射波或折射波； 分析地震波在地层中传播的运动学和动力学信息，根据波的传播路线和时间，确定发生反射波或折射波的岩层界面的埋藏深度和形状，反推出地下的岩层和岩性构造。 地震资料处理计算量大，处理周期长,第55页,信息管理,数据处理系统 办公自动化（OA）系统 管理信息系统 例：沃尔玛,第56页,零售业霸主沃尔玛