第1章计算机文化与生活课件

1、大学计算机基础计算机基础教学部第1章 计算机文化与生活内容提要计算机的产生和发展12信息编码网络与安全3计算机的产生和发展为什么会产生计算机第一台电子计算机是在第二第一台电子计算机是在第二次世界大战后不久制成的，那时，次世界大战后不久制成的，那时，随着火炮的发展，弹道计算日益复随着火炮的发展，弹道计算日益复杂，原有的一些计算机已不能满足杂，原有的一些计算机已不能满足使用要求，迫切需要有一种新的快使用要求，迫切需要有一种新的快速的计算工具。这样，在一些科学速的计算工具。这样，在一些科学家、工程师的努力下，在当时电子家、工程师的努力下，在当时电子技术已显示出具有记数、计算、传技术已显示出具有记数、计算、传输、存储控制等功能的基础上，电输、存储控制等功能的基础上，电子计算机应运而生子计算机应运而生。世界上第一台电子计算机埃尼阿克 诞生于1946年早期的计算机是什么样子的从第一台电子计算机诞生至今，虽仅约70年的历史，可已经历了“四代”的变革，第一代是电子管计算机，第二代是晶体管计算机，第三代是集成电路计算机，第四代是大规模集成电路计算机。目前正在向第五代-会思考的机器过渡，从而向人们展现人类

2、将制造出“会思考”的机器的美好前景。埃尼阿克采用了18000个电子管早期的计算机是什么样子的世界上第一台晶体管计算机 TRADIC由美国贝尔实验室研制第四代中的苹果微机以及天河二 号超级计算机IBM的System360是第三代计算 机的里程碑计算机的产生和发展当前计算机的现状当前计算机还处于第四代历程中，随着技术的进步和社会的需求，正朝着巨型化、微型化、网络化和智能化方向不断发展。 超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，主要应用于天文、气候、基因科学、核、能源、军事等高科技领域和尖端技术研究领域，是一个国家科研实力的体现。 智能化就是要求计算机能模拟人的感觉和思维能力，也是第五代计算机要实现的目标。 微型化首先是指计算机体积越来越小巧，其次也要求性能越来越强大，主要针对个人电脑领域。 网络化是指利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机互联起来，按照网络协议相互通信，以达到所有用户都可共享软件、硬件和数据资源的目的。计算机的产生和发展当前计算机的现状当前计算机网络化发展变化示意图计算机的产生和发展未来计算机的发展趋势1. 量子计算机量子计算机是一

3、类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理的量子物理设备，当某个设备是由两子元件组装，处理和计算的是量子信息，运行的是量子算法时，它就是量子计算机。加拿大量子计算公司D-Wave发布了全 球第一款商用型量子计算机“D-Wave One”计算机的产生和发展未来计算机的发展趋势2. 神经网络计算机人脑总体运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能，可把生物大脑神经网络看做一个大规模并行处理的、紧密耦合的、能自行重组的计算网络。从大脑工作的模型中抽取计算机设计模型，用许多处理机模仿人脑的神经元机构，将信息存储在神经元之间的联络中，并采用大量的并行分布式网络就构成了神经网络计算机。计算机的产生和发展未来计算机的发展趋势3. 化学生物计算机在运行机理上，化学计算机以化学制品中的微观碳分子作信息载体，来实现信息的传输与存储。DNA分子在酶的作用下可以从某基因代码通过生物化学反应转变为另一种基因代码，转变前的基因代码可以作为输入数据，反应后的基因代码可以作为运算结果，利用这一过程可以制成新型的生物计算机。计算机的产生和发展未来计算机的发展趋势4. 光计算机光计算机是用光子代替半导体芯片中的

4、电子，以光互连来代替导线制成数字计算机。与电的特性相比光具有无法比拟的各种优点：光计算机是“光”导计算机，光在光介质中以许多个波长不同或波长相同而振动方向不同的光波传输，不存在寄生电阻、电容、电感和电子相互作用问题，光器件又无电位差，因此光计算机的信息在传输中畸变或失真小，可在同一条狭窄的通道中传输数量大得难以置信的数据。计算机的产生和发展魅力人物1. 冯诺依曼：现代电子计算机之父 主要事迹冯诺依曼（John von Neumann，19031957），20世纪最重要的数学家之一，在现代计算机、博弈论和核武器等诸多领域内有杰出建树的最伟大的科学全才之一，被称为“计算机之父”和“博弈论之父”。 点评：上世纪最伟大的全才之一。计算机的产生和发展魅力人物2. 阿兰图灵：计算机科学之父 主要事迹英国著名数学家、逻辑学家、密码学家，被称为计算机科学之父、人工智能之父。是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。人们为纪念其在计算机领域的卓越贡献而专门设立了“图灵奖”。 点评：图灵是一位科学史上罕见的具有非凡洞察力的奇才：他的独创性成果使他生前就已名扬四海，而他深刻的预见使他死

5、后倍受敬佩。当人们发现后人的一些独立研究成果似乎不过是在证明图灵思想超越时代的程度时，都为他的英年早逝感到由衷的惋惜。计算机的产生和发展魅力人物阿兰图灵与图灵机模型计算机的产生和发展魅力人物3. 乔布斯：苹果集团创始人 主要事迹世界著名发明家、企业家、美国苹果公司联合创办人、前行政总裁。先后领导和推出了麦金塔计算机、iMac、iPod、iPhone等风靡全球亿万人的电子产品，深刻地改变了现代通讯、娱乐乃至生活的方式。2012年获评时代杂志美国最具影响力20人。 点评：乔布斯是改变世界的天才，他凭借敏锐的触觉和过人的智慧，勇于变革，不断创新；被人们称为神经高度紧张的工作狂，他以其热情激励他人，拥有一个“现实扭曲场”，热衷于技术，事必躬亲，傲慢而偏执，有禅宗信徒一般让人镇静的力量。计算机的产生和发展魅力人物乔布斯与苹果商标计算机的产生和发展魅力人物4. 比尔盖茨：微软创始人 主要事迹美国微软公司的董事长。1995年到2007年的福布斯全球亿万富翁排行榜中，比尔盖茨连续14年蝉联世界首富。与保罗艾伦，在个人电脑之父爱德华罗伯茨的率领下，联合发明了世界上第一台个人电脑。 点评：盖茨对软件的贡献

6、，就像爱迪生对灯泡的贡献一样，集创新者、企业家、推销员和全能的天才于一身。计算机的产生和发展魅力人物比尔盖茨与微软标志计算机的产生和发展魅力人物5. 马化腾：QQ创始人 主要事迹中国著名企业家，毕业于深圳大学计算机系。1998年11月创办腾讯，现任广东深圳腾讯公司董事会主席兼首席执行官，有“QQ之父”之称。注册用户数3亿五千万，为中国人创造了全新的沟通方式。经过短短几年的发展，腾讯QQ的用户群已成为中国最大的互联网注册用户群，腾讯QQ在即时通信领域排名中国第一、世界第二，同时腾讯公司也从广告、移动QQ、QQ会员费等多种领域实现了赢利，创造了中国网络领域一个经典的神话。 点评：专注做自己擅长的事情；在前进的过程中，发现机会就要立刻去把握它，要有敏锐的市场感觉。计算机的产生和发展魅力人物马化腾与腾讯标 志计算机的产生和发展当前生活中的计算机技术1. 二维码二维码又称二维条码，它是用特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）上分布的黑白相间的图形，是所有信息数据的一把钥匙，能存储汉字、数字和图片等信息。主要功能有：信息获取、网络跳转、广告推送、手机电商、防伪溯源、优惠促销、会员管理、手机支付

7、等。计算机的产生和发展当前生活中的计算机技术2. 微信微信是腾讯推出的一款为智能终端提供免费即时通讯服务的免费应用程序；支持通过手机网络发送语音短信、视频、图片和文字，支持视频聊天，用户可以通过摇一摇、搜索号码、附近的人、扫二维码方式添加好友和关注公众平台，同时微信帮将内容分享给好友以及将用户看到的精彩内容分享到微信朋友圈。可以显示简体中文、繁体中文、英文、泰语、印尼语、越南语、葡萄牙语七种界面。计算机的产生和发展当前生活中的计算机技术3. 云计算云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。云计算演进图4. 比特币 概念是一种由开源的P2P软体产生的电子货币，也有人将比特币意译为“比特金”，是一种网络虚拟货币。比特币基于一套密码编码、通过复杂算法产生，这一规则不受任何个人或组织干扰，去中心化；任何人都可以下载并运行比特币客户端而参与制造比特币；比特币利用电子签名的方式来实现流通，通过P2P分布式网络来核查重复消费。每一块比特币的产生、消费都会通过P2P分布式网络记录并告知全网，不存在伪造的可能。计算机的产生和发展当前生活中的计算机技术4. 比特币

8、 优点完全去处中心化，没有发行机构，也就不可能操纵发行数量。匿名、免税、免监管。健壮性。无国界、跨境。山寨者难于生存。 缺点交易平台的脆弱性。交易确认时间长。价格波动极大。大众对原理不理解，以及传统金融从业人员的抵制。计算机的产生和发展当前生活中的计算机技术信息编码（1）信息本身是摸不到，看不着的，但是可以用一定的方式把它表现出来。如图1-17所示，2008年汶川地震时，受灾村民在山间田地发出的求救信号。信息编码（2）你知道身份证是如何编码的么？ 330302 19880123 241 8 省、市、地区 + 出生年、月、日 + 顺序码 + 校验码（0-9，X） 信息编码实际上是采用某种原则或方法编制代码来表示信息。而进行信息编码的主要原因是希望对信息进行有效处理和加密等。信息编码二进制编码客观世界中，大量事物、概念的存在状态与变化方式都可以用“0”，“1”两种符号表示： 电灯亮与不亮两态 门开着与门关着两态 铃响着与铃不响两态 座位空着与座位有人两态 硬币的正-反 电梯的上-下 东西的大-小这种只有数字“0”和“1”两个数的计数方法，我们称为二进制。信息编码计算机中的编码 计算机是怎样

9、“看见”文字图片，“听见”声音的呢？计算机只能处理“0”，“1”组成的二进制代码，所以计算机处理信息时，先要对信息进行二进制编码。信息编码二进制编码举例 就考试时使用的机读卡而言，由于“阅卡人”是计算机，所以答题信息必须让计算机看懂，而计算机只能识别“0”，“1”符号串组成的代码，所以机读卡才设计成“涂黑”和“空白”两种状态，如图1-19所示，正好可以用“1”和“0”来表示，符合计算机识别和处理信息的特点。信息编码生活中的进制 数学课上加减法的法则（十进制）逢十进一，借一当十 成语：半斤八两（十六进制）在古代，1斤等于16两 在日常生活中，人们对数值的描述有多种进制形式，如一般采用十进制计数，采用60进制计时，采用七进制表示一个星期等。信息编码进制比较进制二进进制十进进制十六进进制基本数码码0、10、1、2、3、4、5、6、7、8、90、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F规则规则逢二进一逢十进一逢十六进一权值权值2N (N=0，1，2)10N (N=0，1，2)16N (N=0，1，2)标识标识BDH信息编码数制间的转换（1）1.十进制转换为二进制 十进制数转换成二进制数的方法是：整数部分采用除2取余法，即反复除以2直到商为0，取余数；小数部分采用乘2取整法，即反复乘以2取整数，直到小数为0或取到足够二进制位数。 例如，将十进制数25.625 转换成二进制数，过程见书本。 2. 二进制数转换为十进制 二进制数转换成十进制数的方法是：按权相加法，把每一位二进制数所在的权值相加，得到对应的十进制数。各位上的权值是基数2的若干次幂。 例如：(1101.11)2=123+122+021+120+12-1+12-2=(13.75)10信息编码数制间的转换（2）3. 二进制与八进制、十六进制的相互转换 每1位八进制数对应3位二进制数，每1位十六进制数对应4位二进制数，这样大大缩短了二进制数的位数。(1) 二进制数转换成八进制数的方法是： 以小数点为基准，整数部分从右至左

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