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這是計算機導論PPT下載,主要介紹了計算機導論—總體介紹,計算機導論—教學安排,計算機發展簡史1.1 第一臺電子數字計算機的誕生1.2 計算機的發展1.3 中國計算機發展簡史1.4 著名的計算機公司1.5 著名的計算機科學家1.6 計算機學術組織1.7 計算機獎項1.8 本章小結,歡迎點擊下載哦。

計算機導論—總體介紹 課程定位:學習計算機知識的入門課程; 計算機專業的核心課程之一; 計算機專業完整知識體系的緒論。 課程作用:了解計算機的發展簡史,激發學習興趣和學習動力; 掌握計算機的基本知識,構建專業知識體系框架; 熟練掌握常用軟件的操作技能并初步具備系統的組裝與維護 能力,提高計算機應用能力; 跟蹤計算機科學技術的最新進展及發展趨勢,促進研究性學習; 培養計算思維,強化創新意識和創新能力。 計算機導論—總體介紹 教學理念:努力提高大學生的學習能力、創新能力、實踐能力、 交流能力和社會適應能力。 要采取各種措施,增加學生自主學習的時間和空 間,拓寬學生知識面,增強學生學習興趣,完善學 生的知識結構,促進學生個性發展。 (摘自教育部文件) 計算機導論—總體介紹 教學特點:教學內容多、課上學時少,課余時間多。 書厚 課少 自主學習 教師教學:重點講授、適當引導。 學生學習:盡快適應大學學習生活; 全面讀書、力求理解、認真思考、勤于實踐; 注重計算思維的培養; 知識學習、能力提高和素質培養協調統一。 (作業/讀書報告/實驗報告/小論文) 計算機導論—教學安排 第1章:計算機發展簡史 4學時 第2章:計算機專業知識體系 2學時 第3章:計算機基礎知識 6學時 第4章:操作系統與網絡知識 4學時 第5章:程序設計知識 3學時 第6章:軟件開發知識 3學時 第7章:計算機系統安全知識 6學時 第8章:計算機領域的典型問題 2學時 第9章:計算機學科方法論 3學時 總結復習 1學時 第1章 計算機發展簡史 需要是發明之母。 Necessity is the Mother of Invention. 計算工具及計算技術是隨著人類實踐的需求逐步發展起來的。 第1章 計算機發展簡史 1.1 第一臺電子數字計算機的誕生 1.2 計算機的發展 1.3 中國計算機發展簡史 1.4 著名的計算機公司 1.5 著名的計算機科學家 1.6 計算機學術組織 1.7 計算機獎項 1.8 本章小結 1.1 第一臺電子數字計算機的誕生 早期的計算工具 機械計算機 機電計算機 電子計算機 1.1.1 早期的計算工具 手指:人們習慣于十進制計數法與此有關。 結繩:結之多少,隨物眾寡。 算籌:祖沖之的圓周率就是借助算籌計算出來的。 運籌帷幄之中,決勝千里之外。 算盤:從唐朝一直延續到現在,仍有人在使用。 1.1.2 機械計算機 1621年,英國數學家奧垂德發明了圓形滑動計算尺。 1642年,法國科學家帕斯卡發明了齒輪式能實現加減法運算的計算器Pascaline。 1673年,德國數學家萊布尼茨建造了一臺能進行加減乘除四則運算的機械式計算機。 1.1.2 機械計算機 1777年,英國的查爾斯·馬洪發明了邏輯演示器 。 1822年,英國數學家巴貝奇研制成功差分機。 1833年,巴比奇設計出 了分析機模型,這個模 型包括了現代計算機所 具有的5個基本組成部分。 1.1.3 機電計算機 1886年,美國統計學家霍勒瑞斯用電磁繼電器代替一部分機械元件,制成了第一臺機電穿孔卡系統—制表機。 1941年,德國工程師朱斯研制成功全部采用繼電器的計算機Z-3 ,這是世界上第一臺完全由程序控制的機電計算機。 1944年,美國哈佛大學教授艾肯設計的機電計算機Mark-Ⅰ投入運行。 1.1.4 電子計算機 1937年,美國衣阿華州立學院的阿塔納索夫教授就開始進行研制電子計算機的探索。第一臺電子計算機ENIAC的設計者莫奇利曾經看過他的關于電子計算機設計的筆記本。 1946年2月15日 ,世界上第一臺電子數字計算機在美國賓夕法尼亞大學誕生。 1.1.4 電子計算機 1.1.4 電子計算機 ENIAC的基本情況 36歲的莫奇利提出總體設計, 24歲的?颂刎撠煿こ碳夹g問題, 30歲的戈爾斯坦負責組織協調。 占地面積170平方米;用了大約18000只電子管,1500個繼電器,70000只電阻,l8000只電容;耗資近49萬美元;重30噸。 運算速度為每秒5000次加法。 耗電量驚人,功率為l50千瓦,常常因為電子管燒壞而需要停機檢修。 存儲容量小,至多只能存20個字長為l0位的十進制數。 與后來的存儲程序型的計算機不同,它的程序是外插型的,使用很不方便。 1.2 計算機的發展 第一代計算機 第二代計算機 第三代計算機 第四代計算機 第五代計算機 計算機的發展趨勢 計算機的分類 計算機的特點 計算機的應用領域 1.2.1 第一代計算機 主要特點 用電子管代替機械齒輪和繼電器作為基本元器件,運算速度一般為每秒幾千次至幾萬次。 采用二進制形式,程序設計語言為機器語言。 程序可以存儲,使用水銀延遲線、靜電存儲管、磁鼓、磁芯等作為存儲器。 輸入輸出裝置主要用穿孔卡片,速度很慢。 1.2.1 第一代計算機 應用領域 主要用于科學計算。 代表機型 IBM公司的IBM 700系列。 1.2.2 第二代計算機 主要特點 用晶體管代替了電子管。 采用磁芯存儲器作主存,采用磁盤與磁帶作輔存。 出現了匯編語言和高級語言;出現了監控程序。 作為現代計算機體系結構的許多新技術相繼出現。 出現了超級計算機。 1.2.2 第二代計算機 應用領域 科學計算:數據量不大,運算強度大。 數據處理:數據量大,運算強度不大。 實時控制:及時性要求高。 代表機型 IBM 7000系列。 1.2.3 第三代計算機 主要特點 用集成電路取代了晶體管。 用半導體存儲器淘汰了磁芯存儲器。 走向了系列化、通用化和標準化。 操作系統有了很大發展。 出現了結構化、模塊化程序設計方法。 出現了小型計算機。 1.2.3 第三代計算機 應用領域 應用領域進一步拓展。 代表機型 IBM 360系統。 1.2.4 第四代計算機 主要特點 用微處理器或超大規模集成電路取代了普通集成電路。 存儲容量進一步擴大。 輸入采用了光學字符識別和條形碼等技術。 高級程序設計語言得到廣泛使用。 微型計算機進入了千家萬戶。 互聯網廣泛應用,形成所謂的地球村。 巨型計算機也得到快速發展。 1.2.4 第四代計算機 應用領域 幾乎覆蓋到人類生活的各個領域。 代表機型 IBM 4300系列、3080系列、3090系列等。 1.2.5 第五代計算機 研究目標 使計算機能夠具有像人一樣的思維、推理和判斷能力,向智能化發展,實現接近人的思維方式。 研究成果 由于各種因素的制約,并沒有完全實現預期的研究目標,所以目前的計算機仍屬于第四代計算機。 但這一時期在智能計算機領域完成了大量的基礎性研究工作,促進了人工智能和機器人技術的發展。目前,日本、美國的機器人技術是世界上最先進的。 1.2.6 計算機的發展趨勢 巨型化 功能特別強大,用于解決一些特別復雜的攻關難題,如國防安全、中長期天氣預報、地質勘探等。 2008年6月,IBM研制出世界上最快的超級計算機Roadrunner,運算速度超過每秒1000萬億次浮點運算。全世界60億人每天24小時、每周7天執行純手工計算,需要46年時間才能完成Roadrunner一天的工作量。 Roadrunner占地540平方米、總重227噸、造價約1億美元,主要用于美國核武器模擬及天文、能源、人類基因科學、氣候變化等方面的研究。 1.2.6 計算機的發展趨勢 1.2.6 計算機的發展趨勢 微型化 在保持計算機功能的前提下,使其體積越來越小。 臺式機、筆記本、掌上電腦、嵌入式計算機就是微型化的體現。 1.2.6 計算機的發展趨勢 網絡化 實現網絡化,才能真正做到資源共享,計算機才能發揮更大的作用,給人們的的日常生活帶來更大的便利。 1.2.6 計算機的發展趨勢 智能化 計算機處理過程化的計算工作及事務處理工作已經達到了相當高的水平,是人力望塵莫及的。 但在智能性工作方面,計算機還 遠遠不如人腦。 如何讓計算機具有人腦的智能, 模擬人的推理、聯想、思維等 功能,是一個重要發展方向。 1.2.7 計算機的分類 超級計算機 體積最大、速度最快、功能最強、價格也最高。 主要為國家安全、空間技術、天氣預報、石油勘探、生命科學等領域的高強度計算服務。 IBM 的Roadrunner、我國的曙光5000A都屬于超級計算機。 大型計算機 高性能大容量的通用計算機,標準化的體系結構和批量生產。 在銀行、稅務、大型企業、大型工程設計等領域得到廣泛應用。 IBM 360、IBM 4300和IBM 3090等是典型代表。 1.2.7 計算機的分類 小型計算機 介于微型計算機和大型計算機之間的一種計算機。 PDP系列、VAX-11系列等是代表。 逐步被高性能微機取代。 工作站 配備有大屏幕顯示器、大容量存儲器和圖形加速卡的微型計算機。 逐步被高性能微機取代。 1.2.7 計算機的分類 微型計算機 臺式計算機和筆記本計算機 個人數字助理 單片機和嵌入式計算機 服務器 通過網絡為客戶端計算機提供各種服務的高性能計算機。 強調高速的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數據吞吐能力。 1.2.8 計算機的特點 運算速度快 世界上最快計算機的運算速度已超過1000萬億次每秒。 我國研制的最快計算機的運算速度達到233萬億次每秒。 運算精度高 我國古代著名數學家祖沖之計算出圓周率π的值在3.1415926~3.1415927之間,這是當時非常了不起的成就。 國外有位著名數學家整整花了15年的時間,才把圓周率π的值計算到小數點后707位。 計算機用602個小時將圓周率計算到小數點后12 411億位。 1.2.8 計算機的特點 記憶能力強 如果按純文本方式存儲,80GB的硬盤可以存儲13 000多部300萬字的大部頭書籍。 判斷能力好 計算機和人下棋/機器人足球比賽。 自動運行 在程序的控制下自動運行。 1.2.9 計算機的應用領域 科學計算 大型工程設計、航空航天、石油勘探、核能利用、地震預報與監測和天氣預報等。 信息處理 各種管理系統和辦公自動化系統。 過程控制 火星探測器、宇宙飛船、汽車自動裝配、數控機床、無人偵察機、導彈的巡航飛行等都需要計算機控制。 失之毫厘,差之千里。 1.2.9 計算機的應用領域 計算機輔助系統 計算機輔助設計(CAD)、計算機集成制造系統 (CIMS)、計算機輔助軟件工程(CASE)、計算機輔助教學(CAI)。 人工智能 IBM公司研制的深藍計算機系統,1997年5月,以2勝1負3平的成績戰勝1985年以來一直占據世界冠軍寶座的卡斯帕羅夫。 網絡應用 截至2009年6月30日,我國網民規模達到3.38億人,居世界第一。 網絡已應用于人們的工作、生活和娛樂中。 1.3 中國計算機發展簡史 1956年8月,成立了以著名數學家華羅庚教授為主任的中國科學院計算技術研究所籌備委員會。 1958年8月1日,我國第一臺通用小型計算機—103機研制成功,仿制前蘇聯的M-3小型機。 1959年10月1日,我國第一臺大型通用計算機—104機研制成功,仿制前蘇聯的BЭCM大型機。 1960年,我國第一臺自行設計的計算機—107機研制成功,運算速度為250次每秒。 1964年,我國第一臺自行設計的大型通用計算機—119機研制成功,浮點運算速度為5萬次每秒。 1.3 中國計算機發展簡史 1965年4月,我國第一臺自行設計的晶體管計算機441-B通過國家鑒定,運算速度為1.2萬次每秒浮點運算。 1967年9月,大型通用晶體管計算機109丙研制成功,浮點運算速度為11.5萬次每秒。 1972年正式交付使用的111計算機,采用小規模集成電路。 1973年8月,集成電路計算機150機研制成功。 1985年,研制成功與IBM PC機兼容的長城0520CH微機。 1983年11月,研制成功我國第一臺大型向量機-757機。 1.3 中國計算機發展簡史 1983年11月,運算速度為1億次每秒的向量巨型計算機銀河-Ⅰ在國防科技大學研制成功。 1992年11月,研制成功10億次每秒的銀河-Ⅱ。 1997年6月,研制成功130億次每秒的銀河-Ⅲ。 1.3 中國計算機發展簡史 1993年10月,中科院計算所研制成功曙光一號計算機。 1995年以后,研制成功曙光1000/2000/3000/4000A。 2008年6月,超級計算機曙光5000A研制成功,使用了6600顆AMD巴塞羅那型4核處理器,峰值運算速度達到每秒230萬億次,世界高性能計算機排名第十。 1.3 中國計算機發展簡史 2002年9月,我國首枚具有自主知識產權的高性能通用CPU芯片—龍芯1號通過鑒定。 2006年9月,增強型龍芯2號—龍芯2E通過鑒定,主頻最高達到1GHz,定點運算速度達到每秒20億次。 2007年5月2日,性能更優的龍芯2F開始流片。 1.4 著名的計算機公司 Intel公司 IBM公司 微軟公司 聯想集團公司 1.4.1 Intel公司 成立于1968年,名字取自兩個英文單詞Integrated和 Electronic的組合,中文翻譯成英特爾。 1971年,推出了世界上第一枚微處理器4004。 1978年后,陸續推出8086/286/386/486。 1993年后,陸續推出Pentium/P2/P3/P4。 目前還有超線程、多核CPU等。 1.4.2 IBM公司 IBM公司的全稱為國際商業機器公司 (International Business Machines Corporation)。 早期產品是打孔卡片制表機 。 1952年12月研制出IBM第一臺存儲程序計算機IBM 701,IBM公司逐步占據了計算機制造業的霸主地位。 大型計算機有IBM700系列/7000系列/360系列/4300系列等。 個人計算機有IBM PC系列。 超級計算機有IBM BlueGene 系列。 1.4.3 微軟公司 微軟公司誕生于1975年,由比爾·蓋茨和保羅·艾倫創立。 1975年7月,他們與MITS簽署協議,允許MITS在全世界范圍內使用和轉讓Basic及源代碼,蓋茨他們獲利18萬美元。 1981年6月,為IBM PC機開發出操作系統MS DOS,在1985年到1995年間占據PC機操作系統的統治地位。 1985年6月,開發出OS/2操作系統,贏利20億美元。 1995年推出Windows95,逐漸取代了MS DOS。 1.4.3 微軟公司 微軟公司目前的主要產品 操作系統MS Windows系列; 數據庫管理系統MS SQL Server; 辦公軟件Office系列; 網頁瀏覽器Internet Explorer(IE); 媒體播放器Windows Media Player; 開發工具包Visual Studio; 在線服務MSN。 1.4.4 聯想集團公司 1984年10月成立,11名科技人員/20萬元資金/一間20平米的平房。 早期產品是“聯想式漢字系統”--聯想漢卡。 1990年開始推出聯想微機。 1996年,聯想微機首次位居國內市場占有率第一。 2005年5月1,聯想集團以17.5億美元正式完成對IBM全球PC業務的收購,使聯想成為全球個人電腦行業的第三大供應商。 2006年度的營業收入達到1389億元。 2008年北京奧運會贊助商,提供3萬臺計算設備。 1.5 著名的計算機科學家 計算機理論和結構的奠基人 阿倫·圖靈(A. M. Turing,1912-1954) 馮·諾依曼(J. von Neumann,1903-1957) 中國國家最高科學技術獎獲得者 吳文。1919-) 王 選(1937-2006) 金怡濂(1929-) 1.5.1 圖靈 1936年,圖靈發表的論文論可計算數及其在判定問題中的應用奠定了計算機理論基礎。 圖靈提出的計算模型被稱作圖靈機。 1950年10月,發表了論文計算機和智能,并提出了圖靈測試 。 美國計算機學會設有圖靈獎。 1.5.1 圖靈 計算模型——圖靈機的工作過程 讀寫磁頭在所掃描的方格上寫上符號,原有符號自然消除; 磁頭向右或向左移動一個方格,機器由當前狀態變為另一個狀態,進入下一步工作; 如此周而復始,除非遇到命令機器停止工作的狀態。 1.5.2 馮·諾依曼 1944年夏天,戈爾斯坦偶遇馮·諾依曼,后者了解了正在研制中的ENIAC。 1945年6月30日,莫爾學院發布了馮·諾依曼總結的EDVAC方案。 EDVAC奠定了現代計算機的基本結構。 明確了計算機的5個組成部分。 采用二進制計數和計算。 采用存儲程序方式。 1.5.3 吳文俊 提出了全新的計算機證明幾何定理的吳方法。 把邏輯推理問題轉換成計算問題。 提出了求解非線性方程組的完整方法。 目前從事數學機械化的研究。 1.5.4 王選 在漢字激光照排領域做出了突出貢獻。 漢字字形的壓縮和還原技術。 以頁面描述語言為基礎的遠程傳版新技術。 開放式彩色桌面出版系統。 新聞采編流程計算機管理系統。 中國計算機學會設有王選獎。 1.5.5 金怡濂 在高性能計算機領域做出了重要貢獻。 參加了我國第一臺大型通用電子計算機—104機的研制。 主持完成了多機并行計算機系統的研制。 研制出國內領先水平的并行計算機系統 。 主持研制成功神威巨型計算機系統。 1.6 計算機學術組織 電氣和電子工程師學會計算機協會 Institute of Electrical and Electronic Engineers-Computer Society 簡記 IEEE-CS 美國計算機學會 Association for Computing Machinery 簡記 ACM 中國計算機學會 China Computer Federation 簡記 CCF 1.6 計算機學術組織 中國計算機學會設置的專業委員會 電子政務與辦公自動化 理論計算機科學 人工智能與模式識別 多媒體 數據庫 體系結構 軟件工程 計算機安全 開放系統 計算機應用 虛擬現實與可視化 網絡與數據通訊 系統軟件 中文信息技術 計算機輔助設計與圖形學 互聯網 高性能計算 普適計算 1.7 計算機獎項 國際 圖靈獎(Turing Award) IEEE-CS計算機先驅獎(Computer Pioneer Award) 國內 國家最高科學技術獎 國家自然科學獎 國家技術發明獎 國家科技進步獎 中國計算機學會的王選獎 1.7.1 圖靈獎 ACM于1966年設立。 主要獎勵在計算機科學理論與軟件方面作出貢獻的科學家。 一般每年獎勵一名計算機科學家,只有少數年度有兩人或三人共享此獎。 計算機界最負盛名、最崇高的—個獎項,有計算領域的諾貝爾獎(Nobel Prize in computing)之稱,目前每年的獎金為25萬美元。 1966 ~ 2008年的43屆圖靈獎,共有55名科學家獲此殊榮。 1.7.2 計算機先驅獎 IEEE-CS設立于1980年。 獲獎者的成果必須是在15年以前完成的。 兼顧了理論與實踐、設計與工程實現、硬件與軟件、系統與部件等各個領域的計算機科學家。 每年可以有多人獲獎。 1980~2006年共有116位獲獎者。 1.8 本章小結 人類實踐中不斷提高的計算需求導致了電子計算機的誕生—20世紀最重要的科學成就之一。 計算機在人們的工作、生活及娛樂中發揮著非常重要的作用,并在一定程度上改變著人們的生活方式。 了解計算機的發展簡史,對于學習成功的經驗、吸取失敗的教訓,學習科學家們勇于創新、用于探索、辛勤工作、鍥而不舍的科學精神,是非常有益的。

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