计算机基础知识

介绍课程设计特点课前教材教材预习

建构学习

客观学

习

教师课堂讲授课堂讲授课后作业习题作业习题巩固

教材 课堂讲授

教师指导下的学生主动学习教师指导下的学生主动学习

以“教”为中心的学习以“教”为中心的学习

实践实践

总 48 学时 , 上机 24学时

计算机文化基础教学目标学习方法的建构培养学习者的获取信息、分析信息、应用信息和加工信息的能力，以获得新学习环境中的有效学习策略。

计算机基本应用能力的培养努力成为一门集知识性、实用性和实时性的全校公共

课程，充分担当好入学教育基础角色，为其他课程的

学习提供相关背景知识和辅助技能。

课程学习要求大课要求大课要求课堂上不允许影响他人学习教师开始授课后，未进入教室者视为自动缺席作业要求作业要求按时独立完成作业上机要求上机要求课堂安静、准时出席、保持实验室卫生和秩序

人类追求的计算工具

1642 Blaise Pascal加法器加法器 Charles BabbageCharles Babbage

1822 差分机

1833 分析机MARK IMARK IENIACENIAC

电子计算机时代

计算机发展史一、计算机发展史

— 晶体管

ENIACENIAC 划时代的实验装置

晶体管实质上是按显微比例的真空管建造的。

电子管的缺点：体积大；耗能高、散热量大。

晶体管的优点：体积小；耗能低；性能稳定。

计算机发展史

John von Neumann冯诺依曼1949 EDSACEDSAC

冯 · 诺依曼计算机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，二是能够自动地执行程序。计算机是利用“存储器”（内存）来存放所要执行的程序的，而称之为 CPU 的部件可以依次从存储器中取出程序中的每一条指令，并加以分析和执行，直至完成全部指令任务为止。

计算机工作原理

第一代（ 1946~1956 ）

电子管5 千 ~4 万（次 / 秒）

第二代（ 1957~1964 ）

晶体管几十万 ~ 百万（次 / 秒）

第三代（ 1965~1970 ）

集成电路百万 ~ 几百万（次 / 秒）

第四代（ 1971~90 年代）大规模集成电路

几百万 ~ 几亿（次 / 秒）

计算机发展的几个阶段（根据电子元件）

计算机发展史

计算机发展

微型化

计算机发展趋势

巨型化

网络化

智能化ENIAC

Altair 8800

计算机发展——微型化计算机不再是单一的计算机器，而是一种信息机器，一种个人的信息机器。

计算机发展趋势

CRAY-ⅡCRAY-Ⅱ

计算机发展——巨型化运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机超级计算机1975 年世界上第一台超级计算机“ Cray-I”超级计算机应用：天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处理等大量科学计算的高科技领域。

中国超级计算机：国防科技大学研制的“银河 1号”、 “银河 2号”和“银河 3号”国家智能计算机中心推出的“曙光 1000” 和“曙光 200I” 银河Ⅱ银河Ⅱ

计算机发展趋势

计算机发展——巨型化

世界排名前五的超级计算机（ 1 ） COMPAQ ： Terascale （ 3024 个处理器）（ 2 ） IBM ： ASCI White

（ 3 ） NEC 超级计算机（ 4 ） NEC 超级计算机（ 5 ） Cray 超级计算机

计算机发展趋势

计算机发展——巨型化

中国最快超级服务器：“曙光 3000”运算速度为每秒 3800 亿次（排名 80位）1/2 ， 48 小时的精确天气预报数据处理只需 1 小时 38 分钟；1/4 ，一个月的气候预报仅用 15 分钟；1/16 ， 1000 万人每人每天可以在网上点击 800 次网页；1/32 ， 1000 万人每人每天可以收发 7封“电子邮件”。

计算机发展趋势

计算机发展——网络化计算机网络：计算机网络：计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络的发展动力：计算机网络的发展动力：使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户的通讯和合作。

日本 1024 台计算机利用并行作业管理技术，实现高速操作环境。

计算机发展趋势

计算机发展——智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的‘没有灵魂的机械’来”。

——笛卡尔（ 1637 ）人类第一个“工业机器人”：一头在纺织机上挑纱的“驴”（ 1742 年）第一代机器人机械手（ 1962 年出现）第二代机器人具有“感觉”的机器人第三代机器人装有启发式计算机的“智能机器人”

DeepblueDeepblue

Garry Kasparov Garry Kasparov

计算机发展趋势

计算机的特点处理速度快

计算精度高

存储容量大

可靠性高

工作全自动

适用范围广，通用性强

计算机应用科学计算

信息处理

过程控制

计算机辅助设计和辅助制造

现代教育

家庭管理和娱乐

计算机的语言——二进制

十进制 RR=10 ，可使用 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

二进制 RR=2 ，可使用 0,1

八进制 RR=8 ，可使用 0,1,2,3,4,5,6,7

十六进制 RR=16 ，可使用 0,……,9,A,B,C,D,E,F

“逢 RR进一一，借一一当 RR”进制的概念进制的概念

计算机软件概述

二进制概念

128瓦 32瓦64瓦 16 瓦 8瓦 4瓦 1瓦2瓦

11 11 11 11 1100 00 00

我认识她已有 1111 年了。我认识她已有 1111 年了。

运算规则简单（ R(R+1)/2 ）

电子线路制造计算机成为可能

计算机软件概述

程序和指令

指令指令是对计算机进行程序控制的最小单位最小单位。所有的指令的集合集合称为计算机的指令系统指令系统。。

程序程序是为完成一项特定任务而用某种语言编写的一组指令序列一组指令序列。

机器指令格式

操作码操作码 操作数操作数

机器执行什么操作 执行对象（具体数、存放位置）

PCPCPCPC +1+1+1+1

计算机软件概述

信息的存储单位位（ Bit）：度量数据的最小单位字节（ Byte）：最常用的基本单位

K 字节 1K = 1024 byteM（兆）字节 1M = 1024 KG（吉） 字节 1G = 1024 M T（太）字节 1T = 1024 G

b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0

1 0 0 1 0 1 0 11 0 0 1 0 1 0 1 =2277+ 2+ 244+ 2+ 222+ 2+ 200 =149=149

计算机软件概述

计算机世界中的中国1952 年在清华大学成立中国第一个计算机三人研究小组组长 闵大可 电机系教授1954 年小组经扩充和调整，并入中科院近代物理研究所负责人 钱三强1958 年完成第一台电子计算机 103

1959 年完成大型电子计算机 104

1959 年中国自行研究的 107 计算机问世1965 年中国开始研制第三代计算机（集成电路）1977 年研制成功中国第一台微机 DJS050

计算机发展趋势

计算机世界中的日本辉煌：打败 Intel 的芯片巨人，迫使 Intel 于 1985 年另辟战场（微处理器）笔记本电脑的领军人物失误：第五代计算机（智能计算机）的开发者高清晰度模拟电视

计算机发展趋势

计算机世界中的印度

硅谷硅谷

慧谷慧谷

世界软件产业王国世界软件产业王国1985 年，印度软件业产值为 10001000 万万美元1994 年，印度软件业产值为 1010 亿亿美元2000 年，印度软件业产值为 5050 亿亿美元在软件出口规模和质量与总产值的比例上，印度居世界第一。

计算机发展趋势

计算机文化与道德计算机是一种“可以传授给人知识的工具”，也是一种“无比有力的知识工具”。

真正对人类生活带来直接冲击的，不是计算机硬件本身，而是来自软件这种人类知识的产物。