计算机与信息技术课件1.ppt
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- 计算机 信息技术 课件
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1、2023-1-17计算机与信息技术(1)计算机与信息技术计算机与信息技术(1)计算机与信息技术(1)主要内容:主要内容:了解:了解:n计算机发展历程及中国计算机发展概况。主要内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。史、计算机分类等。n信息的基本概念、内容、特征、作用。信息的基本概念、内容、特征、作用。n计算机在信息社会中的应用。主要内容包括应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。领域、案例、影响等。n未来计算机的发展。主要内容包括计算技术的发未来计算机的发展。主要
2、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。展方向、未来计算机和信息技术的展望。计算机与信息技术(1)主要知识点主要知识点n信息表示n计算机发展n未来计算机n计算机应用领域计算机与信息技术(1)一、计算机技术的发展和展望计算机技术的发展和展望n计算机的发展历程计算机的发展历程n未来计算机可能的发展方向未来计算机可能的发展方向计算机与信息技术(1)什么是计算机计算机计算机:是一台能存储程序和数据,并能自动执行程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,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、存储信息和传递信协助人
3、们获取信息、处理信息、存储信息和传递信息的工具。息的工具。计算机与信息技术(1)1、计算机的发展历程、计算机的发展历程n计算机技术的发展计算机技术的发展 算筹算筹 算盘、计算尺算盘、计算尺机械式计算机机械式计算机 电子计算机电子计算机n电子计算机的发展电子计算机的发展 电子管电子管晶体管晶体管集成电路集成电路 大规模集成电路大规模集成电路计算机与信息技术(1)手工到机械自动n史前时期,我们的祖先就采用史前时期,我们的祖先就采用石块石块和和贝壳贝壳记数;记数;n唐代时期,开始使用唐代时期,开始使用算盘算盘;n1717世纪,出现了世纪,出现了计算尺计算尺;n16421642年,法国数学家年,法国数
4、学家PascalPascal创造了第一台能完成加、减创造了第一台能完成加、减运算的运算的机械计算器,机械计算器,计算税收计算税收;n18221822年,英国数学家年,英国数学家巴贝奇巴贝奇提出了自动计算机的基本概提出了自动计算机的基本概念,并设计出念,并设计出差分机差分机和和分析机分析机;机械计算到电动计算n18841884年,美国工程师年,美国工程师霍雷斯霍雷斯创造了第一台电动计算机创造了第一台电动计算机,用于人口普查;用于人口普查;n19441944年,美国哈佛大学数学教授年,美国哈佛大学数学教授霍华德霍华德阿肯阿肯提出设计提出设计思想,由思想,由IBMIBM承建,设计出承建,设计出“马克
5、马克1 1号号”计算机。计算机。机电全自动到电子数字n19461946年,第一台数字式计算机年,第一台数字式计算机ENIACENIAC诞生在美国,从此诞生在美国,从此人类社会进入以计算机为主导的信息时代。人类社会进入以计算机为主导的信息时代。计算机与信息技术(1)1642年年 Pascal 加法器加法器1822年年 巴贝奇巴贝奇差分机差分机18331833年年 巴贝奇巴贝奇分析机分析机唐朝唐朝计算机与信息技术(1)电子计算机电子计算机n 现代计算机冯诺依曼 ENIACENIAC 晶体管计算机晶体管计算机世界上第一台通用数字电子计算机世界上第一台通用数字电子计算机ENIACENIACIBM709
6、0IBM7090型晶体管计算机型晶体管计算机TRADICTRADIC晶体管计算机晶体管计算机Cray-1巨型机 银河-1向量机宾州大宾州大学学(Electronic Numerical Integrator And Computer)(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.)计算机与信息技术(1)第一台个人计算机第一台个人计算机IBM 5150 计算机与信息技术(1)史上第一台笔记本电脑史上第一台笔记本电脑Osborne 1 计算机与信息
7、技术(1)世界上第一个鼠标世界上第一个鼠标计算机与信息技术(1)第一款计算机游戏第一款计算机游戏SpaceWar 计算机与信息技术(1)现代微型计算机现代微型计算机微机计算机与信息技术(1)现代的家用计算机现代的家用计算机iMac 计算机与信息技术(1)现代的笔记本计算机现代的笔记本计算机iBook 计算机与信息技术(1)微型计算机及微处理器微型计算机及微处理器n从从 4004 到到Pentium 4 n早期的微型计算机早期的微型计算机 APPLE 1计算机计算机 IBM PC计算机计算机 Intel4004Intel4004微微处理器芯片处理器芯片 PentiumPentium微处理器微处理
8、器 例例计算机与信息技术(1)返回 Intel4004Intel4004微处理器芯片微处理器芯片包含包含23002300个晶体管,支持个晶体管,支持4545条指令,工作频率条指令,工作频率1MHz1MHz,尺寸规格为尺寸规格为3mm3mm4mm4mm。计算性能远远超过当年的。计算性能远远超过当年的ENIACENIAC,最初售价为,最初售价为200200美元。美元。计算机与信息技术(1)“奔腾(奔腾(PentiumPentium)”微处理器在微处理器在20002000年年1111月发布,起步月发布,起步频率为频率为1.5GHz1.5GHz,随后陆续推出了,随后陆续推出了1.4GHz-3.2GHz
9、1.4GHz-3.2GHz的的P4P4处处理器,这也是目前最新型的微处理器。理器,这也是目前最新型的微处理器。返回 PentiumPentium微处理器微处理器计算机与信息技术(1)计算机发展史计算机发展历程计算机与信息技术(1)中国计算机的发展中国计算机的发展n大型机及巨型机大型机及巨型机 银河、曙光、神威银河、曙光、神威n微型机微型机 长城、联想、方正长城、联想、方正n中央处理器中央处理器“龙芯龙芯”芯片芯片(2001)、曙光推出具有)、曙光推出具有中国知识产权中国知识产权“龙腾龙腾”服务器服务器(2002)。)。n软件软件 YHOSYHOS、CCDOS、WPS、LinuxOSOS、COS
10、IX64COSIX64、OpenBASEOpenBASE 曙光曙光30003000超级计算机超级计算机王安磁芯存储器王安磁芯存储器计算机与信息技术(1)2、计算机的未来、计算机的未来n未来电子计算机的发展方向未来电子计算机的发展方向 巨型化、微型化、网络化、智能化巨型化、微型化、网络化、智能化n应用其他技术的计算机应用其他技术的计算机 光计算机、生物计算机、分子计算机、量子光计算机、生物计算机、分子计算机、量子计算机、计算机、DNA计算机计算机计算机与信息技术(1)n摩尔定律n计算的能力每18个月翻一番n性能价格比n在过去20年里1,000,000倍增长n在未来20年里1,000,000倍的增
11、长n摩尔定律在过去的35年里已被证实了他的准确性n在未来至少35年中它还将发挥作用计算机与信息技术(1)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。400440041010微米芯片微米芯片 奔腾奔腾4 40.180.18微米芯片微米芯片晶体管数目晶体管数目23002300420,000,000420,000,000图片图片计算机与信息技术(1)n智能化是指让计算机具有模拟人的感觉、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,使计算机具备逻行为、思维过程的机理,使计算机具备逻辑推理
12、、学习等能力。辑推理、学习等能力。n目前,已研制出各种目前,已研制出各种“机器人机器人”,有的能,有的能代替人从事各种复杂、危险的劳动,有的代替人从事各种复杂、危险的劳动,有的能与人下棋等。能与人下棋等。n例如,例如,IBMIBM公司研制的公司研制的“深蓝深蓝”计算机,计算机,每秒能执行每秒能执行5050100100亿次运算,每秒能计亿次运算,每秒能计算出算出200 200 300300万步棋。万步棋。19961996年年2 2月月1010日,日,超一流国际象棋大师卡斯帕罗夫以三胜两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和一负的成绩战胜了“深蓝深蓝”。但在。但在19971997
13、年年5 5月月1212日,这位历史上最伟大的人类旗日,这位历史上最伟大的人类旗手却败在手却败在“更深的蓝更深的蓝”计算机手下。计算机手下。智能机器人智能机器人计算机与信息技术(1)二、计算机与信息处理计算机与信息处理n信息及信息科学信息及信息科学n基于计算机的信息处理过程基于计算机的信息处理过程信息的表示和采集信息的表示和采集信息的存储和组织信息的存储和组织信息的传输和检索信息的传输和检索计算机与信息技术(1)1、信息科学与技术、信息科学与技术n信息:信息:区别于物质与能量的第三类资源区别于物质与能量的第三类资源 n信息科学:信息科学:以信息为主要研究对象的科学以信息为主要研究对象的科学 n信
14、息技术:信息技术:有效应用信息资源的技术体系有效应用信息资源的技术体系n信息产业信息产业 计算机与信息技术(1)n数据n对现实世界中客观事物的符号表示n可以是数值数据,也可以是非数值数据,如声音、图像等n计算机中数据n能输入计算机,并能为其处理的符号序列计算机与信息技术(1)n例,一幅黑白图象n数据黑白点阵000011110000001100001100110000000010100110011001100110011001100000000001100000000001101100011001011011110110001111111100000000000000000000000000信息
15、脸谱计算机与信息技术(1)n信息与数据的联系n数据是信息的符号表示,或称载体n信息是数据的内涵,是数据的语义解释n数据是符号化的信息n信息是语义化的数据计算机与信息技术(1)2、基于计算机的信息处理过程、基于计算机的信息处理过程n信息的表示方法信息的表示方法n信息的采集信息的采集n信息的存储信息的存储n信息的组织信息的组织n信息的传输和检索信息的传输和检索计算机与信息技术(1)n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。n基本要求是:信息的表示、存放和传递要方便、可靠、易处理。n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。
16、n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。n二进制是一种最简单的编码系统。计算机与信息技术(1)n计算机中的信息采用二进制编码来表示。n二进制表示数字容易实现(只有0、1)。n二进制运算规则简单(逢二进一)。n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。计算机与信息技术(1)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,
17、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(位(BitBit)b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0字节(字节(ByteByte)字(字(WordWord)计算机与信息技术(1)n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。n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。n常用的字符编码有ASCII码、BCD码、西文字符编码和EBCDIC码。计算机与信息技术(1)n汉字要比英文字母多得多,如何解决汉字的编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
18、机处理汉字首先要解决的码问题,这是用计算机处理汉字首先要解决的一个最大难题。一个最大难题。n汉字处理又包括两方面:汉字输入和汉字识别。汉字处理又包括两方面:汉字输入和汉字识别。英文的英文的2626个字母在键盘上都有,但上万个汉字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。是无法放在一个键盘中。n处理汉字就要解决汉字的输入、编码、在计算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机中保存、汉字转换识别等一系列问题。计算机与信息技术(1)多媒体信息表示多媒体信息表示n采集采集量化量化编码编码计算机与信息技术(1)信息的采集信息的采集n传统的信息采集方法传统的
19、信息采集方法n多媒体信息的采集多媒体信息的采集n声音采样率采样精度声音采样率采样精度n图形分辨率像素位深度图形分辨率像素位深度 计算机与信息技术(1)未经压缩的信息容量未经压缩的信息容量信息源信息源大致比特率大致比特率电话电话(2002003400HZ3400HZ)80008000样本数样本数/秒秒1212比特比特/样本样本 =96kbps=96kbps宽带语音宽带语音(50(507000HZ)7000HZ)1600016000样本数样本数/秒秒1414比特比特/样本样本 =224kbps=224kbps宽带音频宽带音频(20(2020000HZ)20000HZ)4410044100样本数样本
20、数/秒秒2 2信道信道1616比特比特/样本样本 =1.412Mbps=1.412Mbps图像图像512512512512像素色彩图像像素色彩图像2424比特比特/像素像素 =6.3Mb=6.3Mb图像图像视频视频640640480480像素色彩图像像素色彩图像2424比特比特/像素像素3030图像图像/秒秒=221Mbps=221Mbps高清晰度电视高清晰度电视12801280720720像素色彩图像像素色彩图像2424比特比特/像素像素6060图像图像/秒秒=1.3Gbps=1.3Gbps计算机与信息技术(1)信息的组织信息的组织n信息组织的层次结构信息组织的层次结构 位、字节、域、记录、
21、文件和数据库位、字节、域、记录、文件和数据库 n文件的结构和特点文件的结构和特点n数据库技术数据库技术计算机与信息技术(1)信息的传输信息的传输n信息传输的主要途径信息传输的主要途径 互联网络互联网络n网络技术网络技术 网络设备网络设备 网络的层次结构网络的层次结构 网络协议网络协议 局域网局域网/城域网城域网/广域网广域网计算机与信息技术(1)信息的检索信息的检索n早期的检索方式早期的检索方式n网络化、智能化检索网络化、智能化检索n搜索引擎搜索引擎计算机与信息技术(1)计算科学体系计算科学体系n构造性数学基础构造性数学基础 包括数理逻辑、代数系统、图包括数理逻辑、代数系统、图论、集合论等;论
22、、集合论等;n计算的数学理论计算的数学理论 包括计算理论、高等逻辑、形包括计算理论、高等逻辑、形式语言与自动机、形式语义学等;式语言与自动机、形式语义学等;n计算机组成原理、器件与体系结构计算机组成原理、器件与体系结构 包括数字逻包括数字逻辑与数字集成电路、计算机原理与设计、计算机辑与数字集成电路、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;系统结构、微机原理与接口技术等;n计算机应用平台计算机应用平台 包括操作系统、网络、编译系包括操作系统、网络、编译系统原理、分布式系统等;统原理、分布式系统等;n计算机应用基础计算机应用基础 包括程序设计、软件工程、算包括程序设计、软件工程、算
23、法基础、数据结构、数据库等;法基础、数据结构、数据库等;n计算机应用技术计算机应用技术 包括多媒体、计算机可视化与包括多媒体、计算机可视化与虚拟现实、人工智能、图形学与图像处理、辅助虚拟现实、人工智能、图形学与图像处理、辅助设计等。设计等。计算机与信息技术(1)三、计算机的应用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科学与工程计算信息管理信息管理电子商务电子商务人工智能人工智能计算机辅助设计计算机辅助设计计算机与信息技术(1)计算机到底能干什么?计算机到底能干什么?计算器?打字机?玩游戏?还有?计算机与信息技术(1)例例 计算机和现代生活计算机和现代生活 n当
24、代大学生的一天(IC、ATM、201卡)n多媒体教学(作业提交、答疑、考试)n通讯n娱乐n家用电器n信息管理(学籍、图书馆、OA)n信息检索计算机与信息技术(1)一、计算机主要应用领域一、计算机主要应用领域 n科学与工程计算 n信息处理 n过程控制 n计算机辅助系统 n多媒体技术应用 n计算机通信和网络应用 n人工智能 计算机与信息技术(1)二、计算机典型应用领域介绍二、计算机典型应用领域介绍n科学与工程计算科学与工程计算n信息管理信息管理n电子商务电子商务n人工智能人工智能n计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造计算机与信息技术(1)=?n例:的求值,古老的计算问题=周长/直径计算机与信息
25、技术(1)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,ENIAC,2,037位小数公元480年,祖冲之,3.1415926 3.1415927求值的历史求值的历史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 计算机与信息技术(1)计算机应用领域:计算机应用领域:科学科
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