大學(xué)計算機基礎(chǔ)2013(2)

1、合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院1大學(xué)計算機基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的v了解計算機的基礎(chǔ)知識；了解計算機的基礎(chǔ)知識；v理解計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的基本理論與基本概念；理解計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的基本理論與基本概念；v了解計算機主要的應(yīng)用領(lǐng)域；了解計算機主要的應(yīng)用領(lǐng)域；v了解計算機硬件與軟件結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)知識；了解計算機硬件與軟件結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)知識；v了解計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機信息安全以及多媒體的基礎(chǔ)知識；了解計算機網(wǎng)絡(luò)、計算機信息安全以及多媒體的基礎(chǔ)知識；v掌握微型計算機的基本操作技能。掌握微型計算機的基本操作技能。計算機基本應(yīng)用能力的培養(yǎng)計算機基本應(yīng)用能力的培養(yǎng) 本課程為一門集知識性、實

2、用性和實時性為一本課程為一門集知識性、實用性和實時性為一體的公共基礎(chǔ)課程，為其他計算機課程的學(xué)習(xí)提供體的公共基礎(chǔ)課程，為其他計算機課程的學(xué)習(xí)提供相關(guān)背景知識和輔助技能。相關(guān)背景知識和輔助技能。 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院2大學(xué)計算機基礎(chǔ)學(xué)習(xí)內(nèi)容第一章 信息社會與計算機的發(fā)展第二章 計算機中的信息表示第三章 計算機硬件系統(tǒng)組成第四章 計算機軟件系統(tǒng)組成第五章 中文Office（上機）第六章 程序設(shè)計基礎(chǔ)第七章 數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)第八章 計算機網(wǎng)絡(luò)與 Internet第九章 多媒體技術(shù)基礎(chǔ)第十章 信息安全與社會責(zé)任合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院3大學(xué)計算機基礎(chǔ)計算機文化和計算思維合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院4大學(xué)計算機

3、基礎(chǔ) 人類發(fā)明工具的目的是延伸人類自身的能力，人類發(fā)明工具的目的是延伸人類自身的能力，包括人的體力和腦力。計算機是對人類腦力的延包括人的體力和腦力。計算機是對人類腦力的延伸，所以計算機也稱為電腦。它伸，所以計算機也稱為電腦。它引起了人類思維引起了人類思維概念和工作方式的改變，創(chuàng)造出一種新的文化領(lǐng)概念和工作方式的改變，創(chuàng)造出一種新的文化領(lǐng)域域“計算機文化計算機文化” ” 。 “ “計算機文化計算機文化”的知識結(jié)構(gòu)和能力素質(zhì)是以的知識結(jié)構(gòu)和能力素質(zhì)是以“信息獲取、信息分析與信息加工信息獲取、信息分析與信息加工”為基礎(chǔ)，在為基礎(chǔ)，在信息化社會里，提高計算機文化素質(zhì)，掌握和使信息化社會里，提高計算機文

4、化素質(zhì)，掌握和使用計算機技術(shù)已成為人們必不可少的技能。用計算機技術(shù)已成為人們必不可少的技能。 作為新一代大學(xué)生要培養(yǎng)和提高作為新一代大學(xué)生要培養(yǎng)和提高“吸收、處吸收、處理、創(chuàng)造信息，組織利用、規(guī)劃資源理、創(chuàng)造信息，組織利用、規(guī)劃資源”的能力。的能力。合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院5大學(xué)計算機基礎(chǔ) 三種科學(xué)思維三種科學(xué)思維l以推理和演繹為特征的以推理和演繹為特征的邏輯思維邏輯思維。是以數(shù)學(xué)學(xué)科。是以數(shù)學(xué)學(xué)科為代表為代表l以觀察和總結(jié)（歸納的方式，不是數(shù)學(xué)歸納）自以觀察和總結(jié)（歸納的方式，不是數(shù)學(xué)歸納）自然規(guī)律（包括人類社會活動）為特征的然規(guī)律（包括人類社會活動）為特征的實證思維實證思維。是以物理學(xué)科為代

5、表是以物理學(xué)科為代表l以設(shè)計和構(gòu)造為特征的以設(shè)計和構(gòu)造為特征的計算思維計算思維。是以計算機學(xué)。是以計算機學(xué)科為代表科為代表 理論科學(xué)、實驗科學(xué)和計算科學(xué)作為科學(xué)發(fā)現(xiàn)理論科學(xué)、實驗科學(xué)和計算科學(xué)作為科學(xué)發(fā)現(xiàn)三大支柱，正推動著人類文明進步和科技發(fā)展。三大支柱，正推動著人類文明進步和科技發(fā)展。人類科學(xué)的三大支柱：人類科學(xué)的三大支柱：合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院6大學(xué)計算機基礎(chǔ)計算思維的培養(yǎng) 計算思維的一般定義，運用計算機科學(xué)計算思維的一般定義，運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計，以及的基礎(chǔ)概念進行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計，以及理解人類行為的方法，是涵蓋計算機科學(xué)之理解人類行為的方法，是涵蓋計算機科學(xué)

6、之廣度的一系列思維活動。廣度的一系列思維活動。計算機基礎(chǔ)教育層次上的計算思維能力的培養(yǎng)計算機基礎(chǔ)教育層次上的計算思維能力的培養(yǎng)（1）對計算機的認識能力）對計算機的認識能力（2）具有判斷選擇計算機工具與方法的能力）具有判斷選擇計算機工具與方法的能力（3）運用計算機解決專業(yè)問題的能力）運用計算機解決專業(yè)問題的能力合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院7大學(xué)計算機基礎(chǔ)第一講第一講 信息社會與計算機的發(fā)展信息社會與計算機的發(fā)展1.1 1.1 信息與信息技術(shù)信息與信息技術(shù)1、數(shù)據(jù)和信息、數(shù)據(jù)和信息 數(shù)據(jù)是人們用于描述、記錄事物情況的物理符數(shù)據(jù)是人們用于描述、記錄事物情況的物理符號。為了描述客觀事物而用到的數(shù)字、字符以及

7、所號。為了描述客觀事物而用到的數(shù)字、字符以及所有能輸入到計算機中并能被計算機處理的符號都可有能輸入到計算機中并能被計算機處理的符號都可以看作數(shù)據(jù)。以看作數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的表示形式可以是多種多樣的。數(shù)據(jù)的表示形式可以是多種多樣的。數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 數(shù)值型：價格、數(shù)量、工資、面積等。數(shù)值型：價格、數(shù)量、工資、面積等。 非數(shù)值型非數(shù)值型 字符型：姓名、地址、文章、簡歷等。字符型：姓名、地址、文章、簡歷等。 邏輯型：是邏輯型：是/ /否否日期型：年日期型：年/ /月月/ /日日多媒體型：圖形、聲音、動畫等。多媒體型：圖形、聲音、動畫等。合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院8大學(xué)計算機基礎(chǔ) 信息是客觀事物特征屬性的反映，是

8、事物之間信息是客觀事物特征屬性的反映，是事物之間相互作用和聯(lián)系的表示。人們通過接受信息來認識相互作用和聯(lián)系的表示。人們通過接受信息來認識事物。信息的價值在于，它是經(jīng)過加工處理并對人事物。信息的價值在于，它是經(jīng)過加工處理并對人類社會實踐和生產(chǎn)活動產(chǎn)生決策影響的數(shù)據(jù)。類社會實踐和生產(chǎn)活動產(chǎn)生決策影響的數(shù)據(jù)。 信息與物資、能源一起被列為現(xiàn)代社會和科技信息與物資、能源一起被列為現(xiàn)代社會和科技發(fā)展的三大基本資源。發(fā)展的三大基本資源。 2 2、信息處理、信息處理 是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程。它包是指將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過程。它包括對信息的分類、收集、存儲、計算、加工、檢索括對信息的分類、收集、存儲、計算、加

9、工、檢索和傳輸?shù)纫幌盗谢顒?。其目的是從大量的、雜亂無和傳輸?shù)纫幌盗谢顒?。其目的是從大量的、雜亂無章的、難以理解的數(shù)據(jù)中整理出對人們有價值、有章的、難以理解的數(shù)據(jù)中整理出對人們有價值、有意義的數(shù)據(jù)（即信息），作為決策的依據(jù)。意義的數(shù)據(jù)（即信息），作為決策的依據(jù)。合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院9大學(xué)計算機基礎(chǔ) 信息技術(shù)信息技術(shù)(Information Technology(Information Technology，IT)IT)是指應(yīng)用信息科學(xué)的原理和方法，有效地利用是指應(yīng)用信息科學(xué)的原理和方法，有效地利用信息資源的一種技術(shù)體系。信息資源的一種技術(shù)體系。 信息技術(shù)以計算機信息技術(shù)以計算機(Compute

10、r)(Computer)技術(shù)、通信技術(shù)、通信(Communication)(Communication)技術(shù)和控制技術(shù)和控制(Control)(Control)技術(shù)技術(shù)為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)(“3C”(“3C”技術(shù)技術(shù)) )，包含了對信息的識別、，包含了對信息的識別、檢測、收集、變換、存儲、檢索、處理、傳遞、檢測、收集、變換、存儲、檢索、處理、傳遞、以及綜合利用等技術(shù)。以及綜合利用等技術(shù)。 3 3、信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)、信息技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院10大學(xué)計算機基礎(chǔ) 信息技術(shù)的發(fā)展促進了信息產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展。信息技術(shù)的發(fā)展促進了信息產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展。信息產(chǎn)業(yè)是指：依靠信息技術(shù)和信息處理的手段，

11、信息產(chǎn)業(yè)是指：依靠信息技術(shù)和信息處理的手段，制造信息產(chǎn)品、提供信息服務(wù)的生產(chǎn)活動組合；是制造信息產(chǎn)品、提供信息服務(wù)的生產(chǎn)活動組合；是社會經(jīng)濟活動中從事信息技術(shù)、設(shè)備、產(chǎn)品的生產(chǎn)社會經(jīng)濟活動中從事信息技術(shù)、設(shè)備、產(chǎn)品的生產(chǎn)以及提供信息服務(wù)的產(chǎn)業(yè)部門的統(tǒng)稱。以及提供信息服務(wù)的產(chǎn)業(yè)部門的統(tǒng)稱。 信息產(chǎn)業(yè)以計算機技術(shù)為核心的，是一個技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)以計算機技術(shù)為核心的，是一個技術(shù)變化最快、創(chuàng)新性最強、涉及技術(shù)領(lǐng)域最多、具有變化最快、創(chuàng)新性最強、涉及技術(shù)領(lǐng)域最多、具有較強的輻射和帶動作用的產(chǎn)業(yè)。較強的輻射和帶動作用的產(chǎn)業(yè)。 信息產(chǎn)業(yè)成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平和綜信息產(chǎn)業(yè)成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平和綜合國

12、力的重要標志，是當(dāng)今世界最有活力的產(chǎn)業(yè)。合國力的重要標志，是當(dāng)今世界最有活力的產(chǎn)業(yè)。合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院11大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.2 1.2 信息化社會的挑戰(zhàn)信息化社會的挑戰(zhàn) （）（）完善的信息基礎(chǔ)設(shè)施完善的信息基礎(chǔ)設(shè)施。（）（）先進的信息技術(shù)先進的信息技術(shù)。（）（）廣泛的信息產(chǎn)業(yè)廣泛的信息產(chǎn)業(yè)。（）（）擁有高素質(zhì)的信息人才擁有高素質(zhì)的信息人才。（）（）良好的信息環(huán)境良好的信息環(huán)境。 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院12大學(xué)計算機基礎(chǔ)）追求）追求“綠色綠色”的信息產(chǎn)業(yè)的信息產(chǎn)業(yè) (1)(1)計算機與環(huán)境（注重環(huán)境的保護）計算機與環(huán)境（注重環(huán)境的保護） (2)(2)計算機與健康（注意身體健康與身心健康）計算

13、機與健康（注意身體健康與身心健康）盡職的計算機專業(yè)人員盡職的計算機專業(yè)人員 ）做有）做有道德的計算機用戶道德的計算機用戶 ( () )反對軟件盜版反對軟件盜版 ( () )不進行未經(jīng)授權(quán)的計算機訪問不進行未經(jīng)授權(quán)的計算機訪問 ( () )使用公用及專用網(wǎng)絡(luò)時要自律使用公用及專用網(wǎng)絡(luò)時要自律合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院13大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.3 1.3 計算機的形成與發(fā)展計算機的形成與發(fā)展 電子計算機是電子計算機是20世紀人類最偉大的科學(xué)世紀人類最偉大的科學(xué)技術(shù)發(fā)明之一。從技術(shù)發(fā)明之一。從1946年誕生第一臺電子數(shù)年誕生第一臺電子數(shù)字計算機以來，計算機科學(xué)是字計算機以來，計算機科學(xué)是20世紀以來發(fā)世紀以

14、來發(fā)展最快的一門學(xué)科。尤其是微型計算機的出展最快的一門學(xué)科。尤其是微型計算機的出現(xiàn)以及計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使得計算機及其現(xiàn)以及計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使得計算機及其應(yīng)用已滲透到社會的各個領(lǐng)域，有力地推動應(yīng)用已滲透到社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了信息化社會的發(fā)展。了信息化社會的發(fā)展。 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院14大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.3.1 1.3.1 什么是計算機：什么是計算機： 計算機是一種按照預(yù)先存儲的程序，自動地、計算機是一種按照預(yù)先存儲的程序，自動地、高速地、精確地對信息進行輸入、處理、輸出和存高速地、精確地對信息進行輸入、處理、輸出和存儲的現(xiàn)代電子設(shè)備。儲的現(xiàn)代電子設(shè)備。 COMPUTER 輸入信息

15、輸入信息（數(shù)據(jù)和程序）（數(shù)據(jù)和程序）輸出信息輸出信息2+35計算機完成的基本操作：計算機完成的基本操作： IPOS循環(huán)循環(huán) 輸入輸入(Input)(Input)、處理、處理(Processing)(Processing)、 輸出輸出(Output)(Output)、存儲、存儲(Storage) (Storage) 計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。計算機系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院15大學(xué)計算機基礎(chǔ)(1) (1) 電子計算機的誕生電子計算機的誕生 第第二次世界大戰(zhàn)中，為了解決新武器彈道的復(fù)雜計算問題，二次世界大戰(zhàn)中，為了解決新武器彈道的復(fù)雜計算問題，美國陸軍部資助賓夕法尼

16、亞大學(xué)從美國陸軍部資助賓夕法尼亞大學(xué)從19431943年到年到19461946年成功地研制年成功地研制世界上第一臺電子數(shù)字積分計算機世界上第一臺電子數(shù)字積分計算機(Electronic Numerical (Electronic Numerical Integrator And Computer)Integrator And Computer)，簡稱：簡稱：ENIACENIAC。 ENIACENIAC共用了共用了18,00018,000多個電子管，多個電子管，15001500個繼電器，重達個繼電器，重達3030噸，占地約噸，占地約170170平方米，耗電約平方米，耗電約150150千瓦時。主要

17、技術(shù)指標為每千瓦時。主要技術(shù)指標為每秒秒50005000次加法運算。次加法運算。1.3.2 1.3.2 計算機的發(fā)展計算機的發(fā)展電子管電子管合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院16大學(xué)計算機基礎(chǔ) 1946年到1952年，美籍匈牙利科學(xué)家馮美籍匈牙利科學(xué)家馮 諾依曼諾依曼（Von Neumann）領(lǐng)導(dǎo)的研制小組研制了一種）領(lǐng)導(dǎo)的研制小組研制了一種“基基于程序存儲和程序控制于程序存儲和程序控制”的計算機的計算機。 該計算機根據(jù)馮該計算機根據(jù)馮 諾依曼提出的原理制造而成，諾依曼提出的原理制造而成，與與ENIAC相比有了重要的改進：采用了二進制，從而相比有了重要的改進：采用了二進制，從而提高了運行效率；把指令存入計

18、算機內(nèi)部，省去了機提高了運行效率；把指令存入計算機內(nèi)部，省去了機外編程的麻煩。外編程的麻煩。由此，奠定了現(xiàn)代計算機的體系結(jié)構(gòu)，由此，奠定了現(xiàn)代計算機的體系結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)也稱這一結(jié)構(gòu)也稱馮馮 諾依曼體系結(jié)構(gòu)諾依曼體系結(jié)構(gòu)。馮馮 諾依曼諾依曼-現(xiàn)代計算機之父現(xiàn)代計算機之父合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院17大學(xué)計算機基礎(chǔ)計算機按其使用的電子元器件的不同，可分為四代。計算機按其使用的電子元器件的不同，可分為四代。磁盤磁盤光盤光盤磁帶磁帶磁盤磁盤磁帶磁帶紙帶紙帶穿孔卡片穿孔卡片外存儲器外存儲器大容量大容量半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲器存儲器半導(dǎo)體半導(dǎo)體存儲器存儲器磁芯磁芯存儲器存儲器汞延遲線汞延遲線主存儲器主存儲器數(shù)據(jù)庫、

19、數(shù)據(jù)庫、軟件標準化、軟件標準化、形成軟件產(chǎn)業(yè)形成軟件產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言、設(shè)計語言、操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)高級語言高級語言機器語言機器語言匯編語言匯編語言程序軟件程序軟件72今今65-7158-6446-57年代年代社會生產(chǎn)和社會生產(chǎn)和生活的各個生活的各個領(lǐng)域領(lǐng)域幾百萬幾百萬幾十億幾十億超大規(guī)模超大規(guī)模集成電路集成電路第第四四代代擴大到工業(yè)擴大到工業(yè)控制控制幾十萬幾十萬幾百萬幾百萬中小規(guī)模中小規(guī)模集成電路集成電路第第三三代代數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理事務(wù)處理幾萬幾萬 幾十萬幾十萬晶體管晶體管第第二二代代科學(xué)計算和科學(xué)計算和軍事計算軍事計算幾千幾千 幾萬次幾萬次電子管電子管第第一一代代應(yīng)

20、用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域運算速度運算速度物理器件物理器件階段階段（2 2）電子計算機的發(fā)展）電子計算機的發(fā)展更新?lián)Q代的主要特點：更新?lián)Q代的主要特點：體積縮小，重量減輕，速度提高，成本降低。體積縮小，重量減輕，速度提高，成本降低。合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院18大學(xué)計算機基礎(chǔ)（3 3） 日新月異的微型機發(fā)展日新月異的微型機發(fā)展 微型計算機特點是將運算器、控制器及寄存器集成在一塊微型計算機特點是將運算器、控制器及寄存器集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，這種芯片稱為微處理器半導(dǎo)體芯片上，這種芯片稱為微處理器(MPU)(MPU)。 微型機的出現(xiàn)對計算機的普及與應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的影響。微型機的出現(xiàn)對計算機的普及與應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的影

21、響。時代時間位數(shù)代表性芯片第一代第一代 1971年年4位位低檔低檔8位位Intel 4004/8008第二代第二代 1973年年8位位Intel 8080Z80(Zilog)第三代第三代 1978年年16位位Intel 8086MC6800(Motorola)Z8000(Zilog)第四代第四代 1981年起年起 32位和位和64位位MC68020(Motorola)Intel 80386686、Pentium 系列系列合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院19大學(xué)計算機基礎(chǔ)1958年組裝調(diào)試成第一臺電子管計算機（年組裝調(diào)試成第一臺電子管計算機（103機）機）1964年推出第二代晶體管計算機年推出第二代晶體管

22、計算機1971年研制成第三代集成電路計算機年研制成第三代集成電路計算機1974年后年后DJS-130晶體管計算機形成了小批量生產(chǎn)晶體管計算機形成了小批量生產(chǎn)1982年采用大、中規(guī)模集成電路研制成年采用大、中規(guī)模集成電路研制成16位的位的DJS-150機。機。1983年推出運算速度達一億次的年推出運算速度達一億次的“銀河銀河-I”巨型計算機。巨型計算機。1993年運算速度達到十億次的年運算速度達到十億次的“銀河銀河-”投入運行。投入運行。2001年研制出年研制出“曙光曙光3000”超級計算機，其最高運算速度達超級計算機，其最高運算速度達 每秒每秒4032億次。億次。2004年年10萬億次高性能計

23、算機萬億次高性能計算機“曙光曙光4000”啟用。啟用。2010年年1000萬億次巨型計算機萬億次巨型計算機“天河一號天河一號”，當(dāng)年排名第一。，當(dāng)年排名第一。（4 4 ）我國計算機的發(fā)展）我國計算機的發(fā)展合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院20大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.3.4 1.3.4 計算機的發(fā)展趨勢計算機的發(fā)展趨勢v計算機向巨型化和微型化兩極發(fā)展。計算機向巨型化和微型化兩極發(fā)展。v網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展：計算機技術(shù)和通訊技術(shù)的結(jié)合使網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展：計算機技術(shù)和通訊技術(shù)的結(jié)合使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟呈爆炸式增長，徹底改變網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟呈爆炸式增長，徹底改變著人類的工作和生活方式。著人類的工作和生活方式。v多媒體技術(shù)。多媒體技術(shù)

24、。v人工智能的突破。人工智能的突破。v第五代計算機的應(yīng)用（采用第五代計算機的應(yīng)用（采用超導(dǎo)、量子、光子、超導(dǎo)、量子、光子、生物和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)）生物和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)）。1.3.3 1.3.3 計算機的發(fā)展歷史表現(xiàn)出三個特點計算機的發(fā)展歷史表現(xiàn)出三個特點發(fā)展最快的技術(shù)發(fā)展最快的技術(shù) ；影響最大的技術(shù)影響最大的技術(shù) ；應(yīng)用領(lǐng)域最廣的技術(shù)。應(yīng)用領(lǐng)域最廣的技術(shù)。 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院21大學(xué)計算機基礎(chǔ)計算機發(fā)展計算機發(fā)展微型化微型化Altair 8800 計算機不再是單一的計算機器，而是一種計算機不再是單一的計算機器，而是一種信息機器，一種個人的信息機器。信息機器，一種個人的信息機器。合肥工業(yè)大

25、學(xué)計算機學(xué)院22大學(xué)計算機基礎(chǔ)計算機發(fā)展計算機發(fā)展巨型化巨型化運算速度可達每秒幾萬億次運算的運算速度可達每秒幾萬億次運算的 超級計算機應(yīng)用：天氣預(yù)報、地震機理研超級計算機應(yīng)用：天氣預(yù)報、地震機理研究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科究、石油和地質(zhì)勘探，衛(wèi)星圖像處理等大量科學(xué)計算的高科技領(lǐng)域。學(xué)計算的高科技領(lǐng)域。 中國超級計算機：中國超級計算機：國防科技大學(xué)研制的國防科技大學(xué)研制的 “ “銀河銀河1 1號號”、“銀河銀河2 2號號”和和“銀銀河河3 3號號”國家智能計算機中心推出的國家智能計算機中心推出的 “ “曙光曙光1000”1000”和和“曙光曙光2001”2001”中國最快超級服務(wù)器

26、：中國最快超級服務(wù)器：“曙光曙光3000” 3000” 運算速度為每秒運算速度為每秒 38003800億次（排名億次（排名8080位）。位）?！笆锕馐锕?000A” 4000A” 運算速度為每秒運算速度為每秒1010萬億次（排名第萬億次（排名第3 3位）。位）。曙光曙光4000A4000A合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院23大學(xué)計算機基礎(chǔ)中國首臺千萬億次超級計算機中國首臺千萬億次超級計算機“天河一號天河一號”l2010年年11月月16日，中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的日，中國國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制的“天河一號天河一號” 系統(tǒng)，在國際系統(tǒng)，在國際TOP500組織正式發(fā)組織正式發(fā)布的第布的第36屆世界超級計算機屆

27、世界超級計算機500強排行榜上，首次強排行榜上，首次取代美國取代美國“美洲虎美洲虎”超級計算機系統(tǒng)，排名位居超級計算機系統(tǒng)，排名位居世界第一。世界第一。l“天河一號天河一號A”系統(tǒng)，峰值速度系統(tǒng)，峰值速度4700萬億次，直接萬億次，直接參與參與“天河一號天河一號A”研發(fā)的科技人員有研發(fā)的科技人員有200多人，多人，平均年齡平均年齡36歲，投資為歲，投資為6億人民幣。億人民幣。合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院24大學(xué)計算機基礎(chǔ)計算機發(fā)展計算機發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。合的產(chǎn)物。使用遠程資源，共享程序使用遠程資源，共享程序、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和信息資源，網(wǎng)

28、絡(luò)用戶的通訊和合作。用戶的通訊和合作。計算機網(wǎng)絡(luò)帶來的新技術(shù)：計算機網(wǎng)絡(luò)帶來的新技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)、云計算物聯(lián)網(wǎng)、云計算合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院25大學(xué)計算機基礎(chǔ)云計算云計算 云是對網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻。云是對網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻。 它意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進它意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進行流通。行流通。 云計算（云計算（Cloud Computing）是）是分布式計算分布式計算（Distributed Computing）、）、并行計算并行計算（Parallel Computing）、）、效用計算效用計算（Utility Computing）、）、網(wǎng)絡(luò)存儲網(wǎng)絡(luò)存儲

29、（Network Storage Technologies）、）、虛擬化虛擬化（Virtualization）、）、負載均衡負載均衡（Load Balance）等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。）等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。 云計算是一種商業(yè)計算模型。它將計算任務(wù)分布云計算是一種商業(yè)計算模型。它將計算任務(wù)分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和信息服務(wù)。根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和信息服務(wù)。 即：云計算是通過網(wǎng)絡(luò)按需提供可動態(tài)伸縮的廉即：云計算是通過網(wǎng)絡(luò)按需提供可動態(tài)伸縮的廉價計算服務(wù)。價計算

30、服務(wù)。合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院26大學(xué)計算機基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng) “物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。 物聯(lián)網(wǎng)的英文名：物聯(lián)網(wǎng)的英文名： Internet of Things（IOT），），也稱為也稱為Web of Things。 這有兩層意思：這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。間，進行信息交換和通信。 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院27大學(xué)計算機基

31、礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別（物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。 物聯(lián)網(wǎng)是通過各種傳感技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)是通過各種傳感技術(shù)（RFID、傳感器、傳感器、GPS、攝像機、激光掃描器、攝像機、激光掃描器）、各種通訊手段）、各種通訊手段（有線、無

32、線、長距、短距（有線、無線、長距、短距），將任何物體與互），將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，以實現(xiàn)遠程監(jiān)視、自動報警、控制、診聯(lián)網(wǎng)相連接，以實現(xiàn)遠程監(jiān)視、自動報警、控制、診斷和維護，進而實現(xiàn)斷和維護，進而實現(xiàn)“管理、控制、營運管理、控制、營運”一體化的一體化的一種網(wǎng)絡(luò)。一種網(wǎng)絡(luò)。 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院28大學(xué)計算機基礎(chǔ)計算機發(fā)展計算機發(fā)展智能化智能化 微軟公司懂事長比爾微軟公司懂事長比爾. .蓋次說：蓋次說：“如果把過去如果把過去3030年年（pcpc機）的發(fā)展稱之為令人難忘的話，那么未來機）的發(fā)展稱之為令人難忘的話，那么未來2020年年的進步將是令人震驚的。的進步將是令人震驚的。機器人將與機器人

33、將與3030年前的個人電年前的個人電腦一樣邁入家家戶戶，徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞健ＤX一樣邁入家家戶戶，徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞??！蔽磥淼慕K端是手機，是未來的終端是手機，是RobotRobot，而不是計算機。，而不是計算機?！翱傆幸惶欤祟悤斐鲆恍┡e止跟人一樣的總有一天，人類會造出一些舉止跟人一樣的沒有靈魂的機械沒有靈魂的機械來來”。 笛卡爾（笛卡爾（1637）第一代機器人第一代機器人機械手（機械手（1962年出現(xiàn)）年出現(xiàn)）第二代機器人第二代機器人具有具有“感覺感覺”的機器人的機器人第三代機器人第三代機器人裝有啟發(fā)式計算機的裝有啟發(fā)式計算機的“智能機器人智能機器人”香港第三代智能機器人警察香港第三

34、代智能機器人警察 （20042004年年3 3月月1616日面世）日面世）合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院29大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.4 1.4 計算機的特點與用途計算機的特點與用途 運算速度快。運算速度快。 計算精確度高。計算精確度高。 超強記憶存儲能力。超強記憶存儲能力。 可靠性高?？煽啃愿?。 具有邏輯判斷功能。具有邏輯判斷功能。1.4.1 1.4.1 計算機的特點計算機的特點合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院30大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.4.2 計算機的應(yīng)用領(lǐng)域計算機的應(yīng)用領(lǐng)域v科學(xué)計算科學(xué)計算v數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理v實時控制實時控制v人工智能人工智能v多媒體應(yīng)用多媒體應(yīng)用v計算機輔助計算機輔助天文、氣象、結(jié)構(gòu)力學(xué)天文、氣象、

35、結(jié)構(gòu)力學(xué)辦公自動化辦公自動化OA、管理信息系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)MIS工業(yè)控制、程控交換、導(dǎo)航、家用電器工業(yè)控制、程控交換、導(dǎo)航、家用電器專家系統(tǒng)、模式識別專家系統(tǒng)、模式識別聲音和圖像集成的多媒體技術(shù)聲音和圖像集成的多媒體技術(shù)CAD：計算機輔助設(shè)計：計算機輔助設(shè)計CAM：計算機輔助制造：計算機輔助制造CIMS：計算機集成制造系統(tǒng)：計算機集成制造系統(tǒng)CAI：計算機輔助教學(xué)：計算機輔助教學(xué)合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院31大學(xué)計算機基礎(chǔ)多媒體計算機輔助遠程教學(xué)從以老師為中心到以學(xué)生為中心的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。教室教學(xué)學(xué)習(xí)者老師老師學(xué)習(xí)者傳統(tǒng)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)者虛擬知識庫交互式Web電子郵件外部學(xué)習(xí)社區(qū)

36、合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院32大學(xué)計算機基礎(chǔ)安徽省教育科研網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)安徽省教育科研網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院33大學(xué)計算機基礎(chǔ)客 戶銷售商認證中心配送中心電子商務(wù)管理部門開戶銀行發(fā)卡銀行支付網(wǎng)關(guān)合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院34大學(xué)計算機基礎(chǔ)計算機仿真計算機仿真真實的原子能反應(yīng)堆真實的原子能反應(yīng)堆 通過計算機仿真的數(shù)字反應(yīng)堆通過計算機仿真的數(shù)字反應(yīng)堆 中國EAST全超導(dǎo)托卡馬克 數(shù)字反應(yīng)堆剖面圖合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院35大學(xué)計算機基礎(chǔ)合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院36大學(xué)計算機基礎(chǔ)自來水廠自動控制系統(tǒng)配置圖自來水廠自動控制系統(tǒng)配置圖 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院37大學(xué)計算機基礎(chǔ)合肥供水調(diào)度模擬屏及網(wǎng)絡(luò)接入

37、點分布圖合肥供水調(diào)度模擬屏及網(wǎng)絡(luò)接入點分布圖合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院38大學(xué)計算機基礎(chǔ)供水企業(yè)城域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓撲圖供水企業(yè)城域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓撲圖 合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院39大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.5 1.5 信息安全基礎(chǔ)知識信息安全基礎(chǔ)知識1.5.1 1.5.1 信息安全的要求信息安全的要求l信息的完整性信息的完整性l信息的保密性信息的保密性信息的可用性信息的可用性l信息的防偽信息的防偽/ /可鑒性可鑒性l信息的可控性信息的可控性l信息的不可否認性信息的不可否認性合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院40大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.5.2 1.5.2 網(wǎng)絡(luò)中的不安全因素網(wǎng)絡(luò)中的不安全因素l網(wǎng)絡(luò)的開放性網(wǎng)絡(luò)的開放性l軟件自身的局限性軟

38、件自身的局限性l黑客的攻擊黑客的攻擊l被動攻擊被動攻擊l主動攻擊主動攻擊l內(nèi)部攻擊內(nèi)部攻擊合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院41大學(xué)計算機基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完整性服務(wù)數(shù)據(jù)完整性服務(wù)數(shù)據(jù)保密性服務(wù)數(shù)據(jù)保密性服務(wù)用戶身份確認和認證服務(wù)用戶身份確認和認證服務(wù)用戶訪問控制服務(wù)用戶訪問控制服務(wù)不可否認性服務(wù)不可否認性服務(wù)合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院42大學(xué)計算機基礎(chǔ)1.6 1.6 信息安全技術(shù)信息安全技術(shù)明文、密文、密鑰、加密、加密算法、解密對稱密鑰加密系統(tǒng)對稱密鑰加密系統(tǒng)( (加密、解密采用同樣密鑰加密、解密采用同樣密鑰):DES):DES、AESAES公開密鑰加密系統(tǒng)公開密鑰加密系統(tǒng)( (采用加密公鑰和解密私鑰采用加密公鑰和解

39、密私鑰):RSA):RSA、ECCECC傳輸加密明文明文密文密文解密加密密鑰解密密鑰發(fā)送方接收方 不安全因素合肥工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院43大學(xué)計算機基礎(chǔ)l數(shù)字簽名數(shù)字簽名是由信息發(fā)送者使用公開密鑰技是由信息發(fā)送者使用公開密鑰技術(shù)產(chǎn)生的無法偽造的一段數(shù)字串。發(fā)送者術(shù)產(chǎn)生的無法偽造的一段數(shù)字串。發(fā)送者用自己的私有密鑰加密數(shù)據(jù)后傳給接收者，用自己的私有密鑰加密數(shù)據(jù)后傳給接收者，接收者用發(fā)送者的公鑰解密數(shù)據(jù)后，就可接收者用發(fā)送者的公鑰解密數(shù)據(jù)后，就可確定消息來源，同時也是對發(fā)送者發(fā)送的確定消息來源，同時也是對發(fā)送者發(fā)送的信息的真實性的一個證明，發(fā)送者對所發(fā)信息的真實性的一個證明，發(fā)送者對所發(fā)的信息不能否認。的信息不能否認。l數(shù)字簽名的安全性要求：簽名是可信的，數(shù)字簽名的安全性要求：簽名是