大学计算机基础（Windows 10+Office 2016）PPT文档格式.pptx

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德国人什卡尔1623年发明了计算器，但遗憾的是，快研制成功的时候毁于大火。

帕斯卡1642年发明了加法器，是世界上第一个研制成功的加法器。

莱布尼兹在1674年发明了能直接进行乘法运算的乘法器。

1822年，在政府的支持下巴贝奇开始研制差分机，后来人们称巴贝奇为现代计算机之父。

1.1.2机械计算机和电机计算机的发展,机电计算机的发展主要代表人物有楚泽和艾肯。

楚泽：

1938年，楚泽设计出一台纯机械结构的计算机Z-1，采用了二进制；

1939年，设计了Z-2计算机，用继电器改进Z-1；

1941年，研制出Z-3计算机；

1944年，研制出Z-4计算机。

艾肯：

1937年发现了巴贝奇的差分机；

1944年艾肯研制出马克一号计算机；

1947年研制出马克二号计算机，仍然采用的是继电器；

1949年研制出马克三号计算机，部分采用电子元件；

1952年研制出马克四号计算机，是全电子元件的计算机。

1.1.3电子计算机的发展探索奠基期,电子计算机就是以电子管、晶体管、集成电路等电子元件为主要部件的计算机。

探索奠基期主要的事件包括以下内容。

技术基础的建立ABC计算机EDVAC计算机理论基础的建立Colossus计算机,1.1.3电子计算机的发展探索奠基期,技术基础的建立：

1883年，美国发明家爱迪生发现了热电子效应。

1904年，英国电气工程师弗莱明发明了真空二极管。

1906年，美国发明家德弗雷斯发明了真空三极管。

1906年后，具有各种性能的多极真空管、复合真空管相继被发明。

1.1.3电子计算机的发展探索奠基期,理论基础的建立：

1847年，英国数学家布尔发表了逻辑的数学分析，建立了“布尔代数”，并创造一套符号系统。

1936年，英国数学家图灵发表的论数字计算在决断难题中的应用论文中提出了被称为“图灵机”的抽象计算机模型，为现代计算机的逻辑工作方式奠定了基础。

1.1.3电子计算机的发展探索奠基期,ABC计算机：

1940年，阿塔纳索夫和贝利研制成功了有300个电子管，能做加法和减法运算的计算机ABC，这是有史以来第一台以电子管为元件的有记忆功能的数字计算机。

Colossus计算机：

1936年，图灵研制出译码计算机，当时破解了部分德国军事通讯密码。

1943年，弗劳尔斯设计出更先进的译码计算机“巨人”（Colossus），用了1500个电子管。

EDVAC计算机：

1943年，美国军方出资研制EDVAC计算机，由莫奇利和埃克特负责研制，1945年研制成功，1946年2月举行了典礼。

1.1.4电子计算机的发展蓬勃发展期,电子计算机的蓬勃发展时期经历了30年左右的时间，共发展了4代计算机。

阶段,划分年代,采用的元器件,运算速度（每秒指令数）,主要特点,应用领域,第一代计算机,19461957年,电子管,几千条,主存储器采用磁鼓，体积庞大、耗电量大、运行速度低、可靠性较差、内存容量小,国防及科学研究工作,第二代计算机,19581964年,晶体管,几万至几十万条,主存储器采用磁芯，开始使用高级程序及操作系统，运算速度提高、体积减小,工程设计、数据处理,第三代计算机,19651970年,中小规模集成电路,几十万至几百万条,主存储器采用半导体存储器，集成度高、功能增强、价格下降,工业控制、数据处理,第四代计算机,1971年至今,大规模、超大规模集成电路,上千万至万亿条,计算机走向微型化，性能大幅度提高，软件也越来越丰富，为网络化创造了条件。

同时计算机逐渐走向人工智能化，并采用了多媒体技术，具有听、说、读、写等功能,工业、生活等各个方面,1.1.5计算机的发展展望1计算机的发展趋势,1,2,3,4,巨型化,智能化,微型化,网络化,1.1.5计算机的发展展望,2研制中的新型计算机新型计算机主要体现在新的原理、新的元器件。

目前，研制中的新型计算机有3种。

DNA生物计算机光计算机量子计算机,1.1.5计算机的发展展望,DNA生物计算机：

以DNA作为基本的运算单元，通过控制DNA分子间的生化反应来完成运算。

具有体积小、存贮量大、运算快、耗能低、并行性的优点。

光计算机：

以光作为载体来进行信息处理的计算机。

有3个优点：

光器件的带宽非常大，传输和处理的信息量极大；

信息传输中畸变和失真小，信息运算速度高；

光传输和转换时，能量消耗极低。

量子计算机：

遵循物理学的量子规律来进行多数计算和逻辑计算，并进行信息处理的计算机。

具有运算速度快、存储量大、功耗低的优点。

计算机的发展计算机的基本概念科学思维计算机中的信息表示,目录CONTENTS,大学计算机基础（Windows10+Office2016）,1.2.1计算机的定义和特点,1计算机的定义广义地讲：

计算机是能够辅助或自动计算的工具。

早期的计算工具属于辅助计算的工具，机械计算机、机电计算机和电子计算机属于自动计算的工具。

狭义地讲：

计算机是指现代电子数学计算机，即基本部件由电子器件构成、内部能存储二进制信息，处理过程由内部存储的程序自动控制的计算工具。

1.2.1计算机的定义和特点2计算机的特点,自动化程度高,强大的存储能力,准确的逻辑判断能力,具有网络与通信功能,计算精度高,运算速度快,1.2.2计算机的性能指标和分类,1计算机的性能指标,字长,存储容量,软件的配置,速度,外部设备的配置,1.2.2计算机的性能指标和分类,2计算机的分类,巨型机,大型机,中型机,小型机,微型机,1,2,3,4,5,1.2.2计算机的性能指标和分类,巨型机：

巨型机也称超级计算机或高性能计算机，是速度最快、处理能力最强的计算机，是为少数部门的特殊需要而设计的。

1.2.2计算机的性能指标和分类,大型机：

大型机也称大型主机，其特点是运算速度快、存储量大、通用性强，主要针对计算量大、信息流通量多、通信能力高的用户，如银行、政府部门和大型企业等。

小型机,1.2.2计算机的性能指标和分类,中型机中型机的性能低于大型机，其特点是处理能力强，常用于中小型企业和公司。

小型机是指采用精简指令集处理器，性能和价格介于微型机服务器和大型机之间的一种高性能64位计算机。

小型机的特点是结构简单、可靠性高、维护费用低，常用于中小型企业。

1.2.2计算机的性能指标和分类,微型机：

微型计算机简称微机，它是应用最普及的机型，占了计算机总数中的绝大部分，而且价格便宜、功能齐全，被广泛应用于机关、学校、企事业单位和家庭中。

1.2.3计算机的应用领域和工作模式1计算机的应用领域,过程控制,人工智能,计算机辅助,科学计算,网络通信,多媒体技术,1.2.3计算机的应用领域和工作模式,2计算机的工作模式计算机的工作模式也称为计算模式，指计算应用系统中数据和应用程序的分布方式。

单机模式：

以单台计算机构成的应用模式，在计算机网络没有出现前，计算机的工作模式都是单机模式。

网络模式：

多台计算机连成计算机网络，多台计算机互相分工合作，完成应用系统的功能。

网络模式有客户机/服务器模式和浏览器/服务器模式两种类型。

1.2.4计算机的结构与原理,1计算机的结构计算机的结构就是计算机各功能部件之间的相互连接关系。

计算机的结构是不断发展与完善的，经历了3个发展阶段。

以运算器为核心的结构以存储器为核心的结构以总线为核心的结构,1.2.4计算机的结构与原理,总线传送,数据,地址,控制信息,指令,1.2.4计算机的结构与原理,计算机总线,1,2,3,数据总线,地址总线,控制总线,1.2.4计算机的结构与原理,总线结构有4个特点,各部件都与总线相连接，或通过接口与总线相连接,总线结构便于模块化结构设计，简化系统设计,总线结构便于故障的诊断和维修。

总线结构便于系统的扩充和升级,1.2.4计算机的结构与原理,2计算机的工作原理计算机的工作原理是“存储程序”原理，是冯诺依曼在EDVAC方案中提出的。

计算机的工作原理：

将编写好的程序和原始的数据存储在计算机的存储器中，即“存储程序”；

计算机按照存储的程序逐条取出指令加以分析，并执行指令所规定的操作，即“程序控制”。

计算机的发展计算机的基本概念科学思维计算机中的信息表示,目录CONTENTS,大学计算机基础（Windows10+Office2016）,1.3科学思维,科学思维也叫科学逻辑，就是在科学活动中，对感性认识材料进行加工处理的方式与方法的理论体系，是对各种思维方法的有机整合，是人类实践活动的产物。

科学思维有3个基本原则。

逻辑性原则：

在逻辑上要求严密，达到归纳和演绎的统一。

方法论原则：

在方法上要求严谨，达到分析和综合的统一。

历史性原则：

在体系上要求一致，到达历史与现实的统一。

1.3科学思维,科学思维有3种思维方式。

实证思维,逻辑思维,计算思维,1.3.1实证思维,实证思维就是运用观察、测量等一系列实验手段来揭示事物本质与规律的认识过程。

实证思维有以下3个特征。

自洽性：

思维结论在逻辑上不能自相矛盾。

合理性：

思维结论既能合理解释以往出现的现象，又能合理解释未来发生的现象。

检验性：

思维结论能经得起不同人的重复检验。

1.3.2逻辑思维,逻辑思维就是运用概念、判断、推理等思维方式揭示事物本质与规律的认识过程。

逻辑思维有3个特征。

同一律：

在同一个思维过程中，一个对象必须始终保持同一个含义，不能随便改变。

矛盾律：

在同一个思维过程中，一个结论必须始终保持一致，不能自相矛盾。

排中律：

在同一个思维过程中，两个相互矛盾的结论只能一真一假，不能都真，也不能都假。

1.3.3计算思维,计算思维是与人类思维活动同步发展的思维模式，但是计算思维的明确和建立，经历了较长的时期。

计算思维的发展和以下几位人物有关。

希尔伯特,戴克斯特拉,周以真,莱布尼茨,笛卡尔,1.3.3计算思维,实证思维、逻辑思维和计算思维之间有3个关系。

目标一致：

实证思维、逻辑思维和计算思维的共同目标，都是用来揭示事物本质与规律。

手段不同：

实证思维注重的是验证，逻辑思维注重的是推理，计算思维注重的是自动求解。

互补结合：

现今的科学研究，仅用一种思维方式根本无法完成科学研究，需相互配合。

计算机的发展计算机的基本概念科学思维计算机中的信息表示,目录CONTENTS,大学计算机基础（Windows10+Office2016）,1.4.1计算机中数的表示,在计算机中的信息都是用二进制进行表示的，在二进制中进行数的编码时，将数分为定点数和浮点数。

在计算机过程中小数点位置固定的数叫定点数，小数点位置浮动的数叫浮点数。

定点数常用的编码方案有原码、反码、补码、移码4种。

1.4.1计算机中数的表示,原码：

有3个特点。

正数，符号位为0，