第一章_计算机及其基本功能

第一章 计算机及其基本功能主讲人：秦全德主讲人：秦全德学习内容通过本章的学习，掌握以下内容：计算机及其基本功能计算机的类型计算机的基本组成输入、输出和存储设备学习目标理解计算机系统及其组成部分了解计算机的类型及其适用范围理解存储器的分类及其扩展了解目前常用的输入设备和输出设备几个名词几个名词信息信息是用来消除随机不定性的东西信息既非物质，也非能量信息是确定性的增加信息技术管理和处理信息所采用的各种技术总称计算机和通信行业信息时代后工业化时代信息时代的发展与影响信息时代的发展与影响科学技术研究和全社会合力的结果信息技术的影响:个人生活企业政府信息技术的战略作用信息技术的战略作用互联网时代，生产速度与对市场的反应是企业取得成功的关键因素。企业的现代化是由信息技术的现代化来体现的，主要表现在：产品设计和制造的自动化（CAD/CAM）生产过程的自动化（CIMS）产品和设备的智能化管理现代化信息技术对企业运作的影响信息技术对企业运作的影响提高管理工作的效率和质量提高生产的效率和产品的质量提高企业的竞争优势凭借信息技术的帮助，形成企业的信息资源优势为企业赢得良好的声誉和形象为企业获得新的商业机会市场分析与研究产品分销系统企业的销售系统增强营销的灵活性提高财务和人事管理的效率信息技术在管理中的功能信息技术在管理中的功能信息技术的使用者常用于管理过程中的软件：OA，EDI，CIMS，MIS，DBMS，MRP，ES，Work flow等。管理科学与信息技术的结合。一方面从技术方面考虑信息技术如何应用于管理活动；另一方面为解决管理问题出发，寻求信息技术支持。减低成本；提高效率；沟通便捷信息技术对企业组织的影响信息技术对企业组织的影响信息技术在组织中的功能企业组织形式虚拟企业组织结构变动管理程序规范化消除地理限制业务流程一体化问题问题企业在采用信息技术需要考虑的问题？企业的实际需要企业的实际能力引入信息技术后企业内外部的反应企业高层主管支持的重要性企业高层主管支持的重要性企业高层主管最清楚企业的问题能够从企业战略高度、企业的长期计划和发展构想的角度合理确定信息系统的目标企业高层拥有实现目标的人事权企业高层拥有财务支配权企业高层拥有公司的指挥权用户和管理系统人员的技能水平要求用户和管理系统人员的技能水平要求一般用户基本的计算机硬件、软件知识常用的办公自动化设备的使用网络和EDI方面的知识MIS、DSS和ES的基础知识企业高层主管信息技术知识管理科学知识信息技术的开发步骤信息技术主管识别企业的需求和对信息技术的要求了解计算机系统如何动作以满足企业的需要利用最适宜的系统、硬件和软件来制定决策监督系统的安装、控制和维护系统更新信息技术对管理工作的重要性节约了管理成本提高了管理效率改变了企业管理模式和管理理念1.1 计算机基础知识计算机基础知识 20世世纪纪以以来来人人类类最最重重大大的的科科技技发发明明当当数数电电子子数数字字计计算算机机，计计算算机机改改变变了了人人们们传统的工作和生活方式。传统的工作和生活方式。这是一幅很著名的人类进化这是一幅很著名的人类进化幽默幽默幽默幽默图图1.1 计算机基础知识计算机基础知识1.1.1计算机发展历史上的重要人物和思想 人人类类从从远远古古时时代代就就产产生生了了计计算算的的需需要要。钟钟表表业业，特特别别是是齿齿轮轮传传动动装装置置技技术术的的发发展展，诞诞生生了了最最早早的的机机械式计算机。械式计算机。下下面面介介绍绍几几位位在在电电子子计计算算机机诞诞生生前前后后对对计计算算机机发展有过突出贡献的几位早期历史人物。发展有过突出贡献的几位早期历史人物。法法国国物物理理学学家家帕帕斯斯卡卡(1623-1662)：在在 1642年年发发明明了了第第一一台台机机械械式式加加法法机机。该该机机由由齿齿轮轮组组成成，靠靠发发条条驱驱动动，用用专专用用的的铁铁笔笔来拨动转轮以输入数字。来拨动转轮以输入数字。当时，19岁的帕斯卡为了帮助父亲计算税款，开始研究机械计算装置，最后制成了手摇驱动的齿轮进位式计算器，可完成六位数字的加减法。1.1 计算机基础知识计算机基础知识 德德国国数数学学家家莱莱布布尼尼茨茨：在在1673年年发发明明了了机机械械式式乘乘除除法法器器。基基本本原原理理继继承承于于帕帕斯斯卡卡的的加加法法机机，也也是是由由一一系系列列齿齿轮轮组组成成，但但它它能能够够连连续续重重复复地地做做加加减减法法，从从而而实实现现了了乘乘除除运运算算。据据记记载载，莱莱布布尼尼兹兹曾曾把把自自己己的的乘乘法法机复制品送给康熙皇帝机复制品送给康熙皇帝。1.1 计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机基础知识计算机基础知识 英英国国数数学学家家巴巴贝贝奇奇：1822年年，在在历历经经10年年努努力力终终于于发发明明了了“差差分分机机”。它它有有3个个齿齿轮轮式式寄寄存存器器，可可以以保保存存3个个5位位数数字字，计计算算精精度可以达到度可以达到6位小数。位小数。巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机巴贝奇试图发明功能更好的通用计算机分析机，但最终失败。分析机，但最终失败。英英国国女女数数学学家家爱爱达达(1815-1852)：巴巴贝贝奇奇的的合合作作伙伙伴伴。她她用用穿穿孔孔卡卡片片设设计计了了世世界界上上“第第一一件件计计算算机机程程序序”。她她还还建建议议分分析析机机用用二二进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。进制存储。预言分析机能唱歌、绘画。英国诗人拜伦的女儿英国诗人拜伦的女儿图灵机：这个在当时看来是纸上谈兵的简单图灵机：这个在当时看来是纸上谈兵的简单机器，隐含了现代计算机中机器，隐含了现代计算机中“存储程序存储程序”的的基本思想。半个世纪以来，数学家们提出的基本思想。半个世纪以来，数学家们提出的各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等价的。价的。英国科学家阿兰英国科学家阿兰 图灵图灵(理论计算机的奠基人理论计算机的奠基人1912-1954)控制器（含运算功能）控制器（含运算功能）可在纸带上左右移动的读写头，可在纸带上左右移动的读写头，用于读写数据用于读写数据(输入输出设备输入输出设备)可无限延伸的纸带。用于可无限延伸的纸带。用于存储程序和数据（存储器）存储程序和数据（存储器）1.1 计算机基础知识计算机基础知识姚姚期期智智：20002000年年首首位位获获奖奖图图灵灵奖奖的华裔学者的华裔学者 七十多年来，现代计算机基本结构仍然是七十多年来，现代计算机基本结构仍然是“冯冯诺依曼计算机诺依曼计算机”。美籍匈牙利数学家美籍匈牙利数学家冯冯 诺依曼诺依曼(计算机鼻祖计算机鼻祖)计计算算机机应应由由运运算算器器、控控制制器器、存存储储器器、输入设备和输出设备五大部件组成；输入设备和输出设备五大部件组成；应采用二进制简化机器的电路设计；应采用二进制简化机器的电路设计；采采用用“存存储储程程序序”技技术术,以以便便计计算算机机能能保保存和自动依次执行指令。存和自动依次执行指令。冯冯诺依曼：诺依曼：“如果不考虑巴贝奇、爱达和其他人早先提出的如果不考虑巴贝奇、爱达和其他人早先提出的有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰有关思想，计算机基本概念只能属于阿兰图灵图灵”1.1 计算机基础知识计算机基础知识1.1 计算机基础知识计算机基础知识1946年由美国宾夕法尼亚大学年由美国宾夕法尼亚大学研制出世界上第一台电子数字研制出世界上第一台电子数字计算机，取名计算机，取名ENIAC。由此。由此诞生了诞生了“第一个电子的大脑第一个电子的大脑”ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator电子数字积分计算机电子数字积分计算机重重30吨，占地吨，占地167m2，耗电，耗电150千瓦千瓦主要元件为电子管、继电器，可保主要元件为电子管、继电器，可保存存80个字节，每秒钟做个字节，每秒钟做5000次加减次加减法或法或400次乘法运算。次乘法运算。致命缺陷：没有存储程序。致命缺陷：没有存储程序。1.1.2电子计算机发展历程q 第一代计算机第一代计算机 19461958年年 以电子管为主要元件以电子管为主要元件 代表机型：代表机型：ENIAC1.1 计算机基础知识计算机基础知识q 第二代计算机第二代计算机 19581964年年 以晶体管为主要元件以晶体管为主要元件采采用用晶晶体体管管的的第第二二代代电子计算机电子计算机IBM7090IBM7090型型q 第四代计算机第四代计算机 1971年至今年至今 以大规模以大规模/超大集成电路为主要元件超大集成电路为主要元件 巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机巨型机、大型机、小型机、微型机以及便携机 q 未来的第五代计算机是智能计算机未来的第五代计算机是智能计算机1.1 计算机基础知识计算机基础知识q 第三代计算机第三代计算机 19641971年年 以集成电路为主要元件以集成电路为主要元件采用集成采用集成电路的第电路的第一台电子一台电子计算机计算机IBM360IBM360型型电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代。24计算机的发展F电子管、晶体管、集成电路、电子管、晶体管、集成电路、F大规模集成电路和超大规模集成电路大规模集成电路和超大规模集成电路F 体积越来越小体积越来越小F 运算速度越来越快运算速度越来越快F 性能价格比越来越高性能价格比越来越高F 应用范围越来越广泛应用范围越来越广泛发展特点：发展特点：发展：发展：1.1 计算机基础知识计算机基础知识 计计算算机机是是一一种种能能按按照照事事先先存存储储的的程程序序，自自动动、高高速速地地进进行行大大量量数数值值计计算算和和各各种种信信息息处处理理的的现现代代化化智能电子设备。智能电子设备。运算速度快运算速度快计算精度高计算精度高存储容量大存储容量大具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力按照程序自动运行按照程序自动运行计计算算机机特特点点1.1.4计算机的特点及应用领域1.1 计算机基础知识计算机基础知识科学计算科学计算数据处理数据处理过程与实时控制过程与实时控制人工智能人工智能计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造计计算算机机应应用用领领域域远程通信与网络应用远程通信与网络应用多媒体与虚拟现实多媒体与虚拟现实27计算机发展方向微型化微型化巨型化巨型化网络化网络化智能化智能化ENIAC28计算机发展方向微型化Altair 8800计算机不再是单一的计算机器，而是一种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。信息机器，一种个人的信息机器。29计算机发展方向微型化u一方面，随着计算机的应用日益广泛，在一些特定场合，需要很小的计算机(如航天飞机，由于燃料的关系，设计原则是为了减少每一克而奋斗)，所以计算机的重量、体积都变得越来越小，但功能并不减少。u另一方面，随着计算机在世界上日益普及，个人电脑正逐步由办公设备变为电子消费品。人们要求电脑除了要保留原有的性能之外，还要有时尚的外观、轻便小巧、便于操作等特点，如平板电脑、手持电脑等。今后个人电脑在电脑中所占的比重将会越来越大，使用也将会越来越方便。计算机发展方向巨型化CRAY-运算速度可达每秒几百亿次运算的超级计算机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”银河银河31计算机发展方向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）48小时的精确天气预报数据处理1小时38分钟；一个月的气候预报仅用15分钟；1000万人每人每天可以在网上点击800次网页；1000万人每人每天可以收发7封“电子邮件”。计算机发展方向巨型化u社会在不断发展，人类对自然世界的认识活动也越来越多，很多情况要求计算机对数据进量的运算，如，数学命题的