浙江大學(xué)大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)課件

第1章引論1.1計算機(jī)是什么1.2數(shù)據(jù)處理機(jī)模型1.3現(xiàn)代計算機(jī)模型1.4計算機(jī)系統(tǒng)1.5信息系統(tǒng)1.6因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)1.7計算機(jī)文化和計算思維計算機(jī)科學(xué)ComputerScience?一個寬泛的概念涵蓋了計算機(jī)的方方面面科學(xué)的計算機(jī)工具的計算機(jī)?人類信息交流的工具Computerscienceisnomoreaboutcomputersthanastronomyisabouttelescopes.?本課程主要介紹計算機(jī)的基本知識計算機(jī)是什么?Computer從事計算工作的人二戰(zhàn)時，美國開始研制自動計算裝置，Computer有了機(jī)器的含義我是計算機(jī)我的工作是計算要算就找我吧計算機(jī)是什么?計算機(jī)是發(fā)展最快、影響最大的新學(xué)科，相關(guān)術(shù)語：計算機(jī)科學(xué)ComputerScience計算機(jī)技術(shù)ComputerTechnology計算機(jī)工程ComputerEngineering信息技術(shù)InformationTechnology，IT?計算機(jī)的變化技術(shù)上：體積小，功能強(qiáng)用途上：從專用到消費(fèi)品計算機(jī)是什么計算機(jī)和計算?計算Computation數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)計算機(jī)的基礎(chǔ)?期望計算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)意義上的“自動計算”?現(xiàn)實(shí)客觀世界的形態(tài)被“數(shù)字化”?計算機(jī)素質(zhì)知道它，知道它是如何做到的010101010101010……..Question1WhatisComputer，Youropinion？計算機(jī)的定義?計算機(jī)是一種現(xiàn)代化的信息處理工具，它對信息進(jìn)行處理并提供結(jié)果，其結(jié)果（輸出）取決于所接收的信息（輸入）及相應(yīng)的處理算法——《計算機(jī)科學(xué)技術(shù)百科全書》?核心詞匯工具處理信息算法信息處理工具輸入數(shù)據(jù)輸出信息算法/程序計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)?計算機(jī)的設(shè)計、制造，以及運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行信息的獲取、表示、存儲、處理、控制等的相關(guān)理論、原則、方法和技術(shù)?計算機(jī)科學(xué)CS研究現(xiàn)象和揭示其規(guī)律?計算機(jī)技術(shù)CT研制計算機(jī)使用計算機(jī)進(jìn)行信息處理的方法和手段1.2數(shù)據(jù)處理機(jī)模型?對計算機(jī)的理解數(shù)據(jù)處理機(jī)DataProcessor處理數(shù)據(jù)(Data)，得到信息(Information)Data——原材料Information——制成品?計算機(jī)原理模型黒盒模型帶有程序功能的處理機(jī)模型處理數(shù)據(jù)的機(jī)器數(shù)據(jù)信息InputOutput黒盒模型?數(shù)據(jù)處理機(jī)模型處理數(shù)據(jù)的機(jī)器或裝置計算機(jī)原理的經(jīng)典模型之一?數(shù)據(jù)處理方式是固定的輸入相同數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果相同（重現(xiàn)）輸入不同數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果不同（變化）輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)(信息)計算機(jī)（處理數(shù)據(jù)）具有程序能力的數(shù)據(jù)處理機(jī)?程序Program讓計算機(jī)按預(yù)定的步驟進(jìn)行工作輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)(信息)計算機(jī)（處理數(shù)據(jù)）程序具有程序能力的數(shù)據(jù)處理機(jī)?在同一個程序的控制下（如：求絕對值）輸入相同數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果相同—一致性輸入不同數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果不同，也可能相同?數(shù)據(jù)處理所得到的輸出，除了輸入數(shù)據(jù)還取決于程序?在不同程序的控制下輸入相同數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果不同輸入不同數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果可能相同具有程序能力的數(shù)據(jù)處理機(jī)?程序是處理數(shù)據(jù)的算法的具體實(shí)現(xiàn)?程序?qū)τ嬎銠C(jī)的改變變得復(fù)雜：提高處理數(shù)據(jù)的能力變得靈活?不同的數(shù)據(jù)，相同的程序，相同的結(jié)果?不同的數(shù)據(jù)，不同的程序，相同的結(jié)果?程序原理能夠按照“程序”進(jìn)行工作程序是事先編制好并存放在計算機(jī)內(nèi)部1.3現(xiàn)代計算機(jī)模型?計算機(jī)有五個組成部分輸入Input運(yùn)算ArithmeticLogicUnit存儲Memory控制Controller輸出OutputCPU=ALU+Controller?馮·諾依曼模型馮·諾依曼計算機(jī)存儲器運(yùn)算器控制器輸入輸出CPU分為3個子系統(tǒng)：處理器子系統(tǒng)CPU存儲器子系統(tǒng)Memory輸入輸出子系統(tǒng)I/O1.3現(xiàn)代計算機(jī)模型?巴貝奇（CharlesBabbage，1792—1871）計算機(jī)之父設(shè)計差分機(jī)，原理為IPOS?Input,Processing,Output,Storage?哈佛結(jié)構(gòu)HarvardArchitecture數(shù)據(jù)和程序分開存放用于專用處理器系統(tǒng)、通用CPU芯片內(nèi)部?基本原理類似的其他模型多處理器的流水線結(jié)構(gòu)、并行結(jié)構(gòu)等艾倫·圖靈，英國科學(xué)家，人工智能之父1936年發(fā)表著名論文《論數(shù)字計算在決斷難題中的應(yīng)用》提出“圖靈機(jī)”(TuringMachine)的設(shè)想——計算機(jī)的理論模型可制造一種十分簡單但運(yùn)算能力極強(qiáng)的計算裝置，用來計算所有能想像得到的可計算函數(shù)1945年圖靈到英國國家物理研究所工作，并開始設(shè)計自動計算機(jī)圖靈?1950年，發(fā)表論文《計算機(jī)能思考嗎？》，設(shè)計了著名的圖靈測試，通過問答來測試計算機(jī)是否具有同人類相等的智力提出了一個用于判別計算機(jī)是否具有和人類相似程度的智能的實(shí)驗圖靈和圖靈機(jī)實(shí)驗的基本思想讓受試者和計算機(jī)分別回答一定數(shù)量的問題，如果審查答案的人在多數(shù)情況下不能正確地判斷哪邊回答問題的是計算機(jī)，那么就說明這臺計算機(jī)的智能達(dá)到了與人接近的水平程序存儲原理?現(xiàn)代計算機(jī)模型要求程序在執(zhí)行前存放到存儲器中程序和數(shù)據(jù)采用同樣的格式——程序存儲原理?程序存儲原理解決的問題使計算機(jī)自動執(zhí)行程序——程序控制使程序可重用——存儲程序歷史上的自動計算裝置?中國算籌——春秋戰(zhàn)國時期，圖算盤——唐代，最早被廣泛使用的計算裝置?第一臺自動計算機(jī)器Pascaline1642年，法國布萊斯?帕斯卡發(fā)明，圖鐘表齒輪計數(shù)加減，用杠桿實(shí)現(xiàn)進(jìn)位程序設(shè)計語言Pascal以他的名字命名德國數(shù)學(xué)家萊布尼茲，二進(jìn)制發(fā)明人，圖?19世紀(jì)初，差分機(jī)，完成公式計算英國數(shù)學(xué)家巴貝奇，計算機(jī)之父，圖?19世紀(jì)末，穿孔卡片機(jī)，IBM公司，藍(lán)色巨人電動機(jī)械式計算機(jī)(1930年)電動機(jī)械式計算機(jī)(1930年)1936年制造的手搖式機(jī)械計算機(jī)1941年研制的Z-3型計算機(jī)世界第一臺通用程序控制機(jī)電式計算機(jī)，德國科學(xué)家朱斯研制1.4計算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)1.4計算機(jī)系統(tǒng)計算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)處理器系統(tǒng)(主機(jī))存儲器系統(tǒng)外部設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)編程語言工具軟件應(yīng)用軟件辦公軟件其他應(yīng)用軟件硬件系統(tǒng)?硬件Hardware計算機(jī)的物理設(shè)備實(shí)現(xiàn)計算機(jī)操作過程、輸入、輸出互聯(lián)的各種電子設(shè)備?計算機(jī)設(shè)備Device既可以指一個價值數(shù)億的巨型計算機(jī)系統(tǒng)，也指一個只有數(shù)十元的鼠標(biāo)器?第一臺現(xiàn)代計算機(jī)1946年，ENIAC第一臺現(xiàn)代計算機(jī)?ENIAC電子數(shù)字積分計算機(jī)ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator1945年11月，由美國賓夕法尼亞大學(xué)研制世界上第一臺可以真正運(yùn)算、全部是電子裝置的計算機(jī)18000多個電子管重約30噸170平方米48萬美元每秒5000次（人工20小時的計算量只需30秒完成）ENIAC計算機(jī)和主要發(fā)明人毛赫利和艾克特<左前>ENIAC的電子管和電線ENIAC由大量電子管組成ENIAC的電線?現(xiàn)代計算機(jī)發(fā)明人阿塔納索夫（Atanasoff）1939年和貝里研制出ABC樣機(jī)1941年毛赫利竊走他的研究成果誕生于英國，由湯米、費(fèi)勞爾斯等研制1943年3月開始研制的，主要目的是破譯經(jīng)德國“洛倫茨”加密機(jī)加密過的密碼1944年1月10日，“科洛薩斯”計算機(jī)開始運(yùn)行“科洛薩斯”比美國的ENIAC計算機(jī)問世早兩年多，在二戰(zhàn)期間破譯了大量德軍機(jī)密，戰(zhàn)爭結(jié)束后，被秘密銷毀世界上第一臺計算機(jī)“科洛薩斯”?計算機(jī)發(fā)展的四個時代第一代1946～1959年，電子管計算機(jī)體積大，故障率高，主存儲器是磁芯，后期出現(xiàn)磁帶作輔存第二代1959～1963年，晶體管計算機(jī)體積小，功耗低，更可靠，開始使用高級語言，有了磁盤現(xiàn)代計算機(jī)的發(fā)展第三代1963～1975年，集成電路計算機(jī)神奇的硅片，成本大大降低，主存是半導(dǎo)體，出現(xiàn)操作系統(tǒng)第四代1975年至今，大規(guī)模集成電路計算機(jī)體積更小，成本更低，微型計算機(jī)開始進(jìn)入家庭軟件快速發(fā)展出現(xiàn)高速計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集成電路VLSI集成電路芯片集成電路芯片摩爾法則微型計算機(jī)IBMPC，1981Apple計算機(jī)，1977著名的IBM360計算機(jī)IBM新的Z900系列大型機(jī)計算機(jī)類型?按計算機(jī)的規(guī)模及銷售價進(jìn)行劃分巨型計算機(jī)：千萬USD，supercomputer?天河-1A：主機(jī)的處理器達(dá)到186368個運(yùn)算速度達(dá)到了每秒2570萬億次大/中型計算機(jī)：數(shù)百萬USD，mainframeComputer小型計算機(jī)minicomputer終端terminal微型計算機(jī)microcomputerPCpersonalcomputer嵌入式系統(tǒng)（實(shí)驗儀器、工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備）智能手機(jī)計算機(jī)的特點(diǎn)1．高速、精確的運(yùn)算能力運(yùn)算速度快計算精度高圓周率世界紀(jì)錄：小數(shù)點(diǎn)后12411億位最新世界紀(jì)錄：小數(shù)點(diǎn)后25769.8037億位日本筑波大學(xué)副教授高橋大介等研究人員2．準(zhǔn)確的邏輯判斷能力3．強(qiáng)大的存儲能力4．具有自動功能5．網(wǎng)絡(luò)與通信功能但計算機(jī)并不具備人一般的思維能力計算機(jī)軟件?軟件“看不見”的，卻是不可或缺的所有與計算機(jī)相關(guān)的文檔、程序、語言等?軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件：服務(wù)于計算機(jī)本身應(yīng)用軟件：解決特定問題?軟件的進(jìn)化從專業(yè)到產(chǎn)業(yè)計算機(jī)軟件的進(jìn)化?第一代計算機(jī)時期主要是二進(jìn)制代碼語言后來出現(xiàn)匯編語言?第二代計算機(jī)時期開始出現(xiàn)高級語言，F(xiàn)ORTRAN和COBOL?第三代計算機(jī)時期出現(xiàn)操作系統(tǒng)出現(xiàn)一些專用軟件包?第四代計算機(jī)時期出現(xiàn)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，BASIC、C等主流操作系統(tǒng)以圖形界面為特征面向?qū)ο蟮木幊?，網(wǎng)絡(luò)軟件Question2DoyouKnow:Thecomputerishowtooperate?計算機(jī)是如何運(yùn)行的?通電后CPU執(zhí)行啟動程序BIOS操作系統(tǒng)調(diào)入內(nèi)存?BIOS引導(dǎo)后計算機(jī)由操作系統(tǒng)管理和控制1.5信息系統(tǒng)?信息系統(tǒng)為需要者提供特定的信息準(zhǔn)確、快速?信息系統(tǒng)是基于計算機(jī)的?信息系統(tǒng)6個要素硬件，主要指計算機(jī)及相關(guān)設(shè)備，是物理部分軟件，使用特定語言編寫的有關(guān)的程序數(shù)據(jù)/信息人/用戶，兩類用戶，以計算機(jī)為職業(yè)、使用計算機(jī)過程/處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的操作步驟通信用戶和計算機(jī)之間，硬件和軟件之間，計算機(jī)之間（網(wǎng)絡(luò)）1.6因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)?Network：兩臺以上的計算機(jī)互連?世界上最大的網(wǎng)：Internet目的：資源共享網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理上：無中心特性——開放虛擬社會網(wǎng)上的各種社會形態(tài)：現(xiàn)實(shí)世界的Copy萬維網(wǎng)?WorldWideWebWWW簡稱為Web中文名為萬維網(wǎng)?原為Internet的一種應(yīng)用（技術(shù)）LinkandWebpageandWebsite現(xiàn)實(shí)：Internet的代名詞第一個瀏覽器軟件：Mosaic免費(fèi)的瀏覽器校園網(wǎng)：1.web資源?

浙大辦公網(wǎng)?

緣網(wǎng)(提供軟件下載)?98論壇?

浙大圖書館可以查期刊?

多媒體中心2.BBS資源?

浙大官方BBS站?888BBS(校內(nèi))?訪問88的兩種方式(1)8飄渺水云間(2)用Fterm訪問(fterm可以在緣網(wǎng)下載)?abc@學(xué)生郵箱3.Ftp資源?8:52088軟件?00:52088