第一講信息及計算機技術-1ppt-PowerPoint

計算機教學試驗中心2010大學計算機基礎第1單元計算機及信息技術概述(一）第1單元——知識點計算機技術的發(fā)展及展望計算機誕生、發(fā)展、分類、特點、應用信息檢索、檢索意愿表達搜索引擎、“與”運算、“或”運算信息編碼信息、信息在計算機中表示（字符、漢字、聲音、圖像）二進制及轉換二進制、八進制、十進制、十六進制一.計算機技術的發(fā)展和展望計算機的發(fā)展歷程電子數字計算機的誕生微型計算機計算機發(fā)展趨勢1.計算機的發(fā)展歷程計算機技術的發(fā)展算籌——算盤、計算尺——機械式計算機——電子計算機電子計算機的發(fā)展電子管——晶體管——集成電路——大規(guī)模集成電路1.手工到機械自動史前時期，我們的祖先就采用石塊和貝殼記數；唐代時期，開始使用算盤；17世紀，出現了計算尺；1642年，法國數學家Pascal創(chuàng)造了第一臺能完成加、減運算的機械計算器，計算稅收；1822年，英國數學家巴貝奇提出了自動計算機的基本概念，并設計出差分機和分析機；2.機械計算到電動計算1884年，美國工程師霍雷斯創(chuàng)造了第一臺電動計算機,用于人口普查；1944年，美國哈佛大學數學教授霍華德·阿肯提出設計思想，由IBM承建，設計出“馬克1號”計算機。3.機電全自動到電子數字1946年，第一臺數字式計算機ENIAC誕生在美國，從此人類社會進入以計算機為主導的信息時代。

1642年Pascal加法器1822年巴貝奇差分機1833年巴貝奇分析機1944年阿肯MARKI1946年ENIAC唐朝第一臺電子計算機（ENIAC）5000次加法/秒體重28噸占地170m218800只電子管1500個繼電器功率150KW電子計算機現代計算機晶體管計算機IBM7090型晶體管計算機TRADIC晶體管計算機Cray-1巨型機

銀河-1向量機微型計算機及微處理器從4004到Pentium4早期的微型計算機APPLE1計算機

IBMPC計算機

Intel4004微處理器芯片

PentiumⅣ微處理器

例例中國計算機的發(fā)展大型機及巨型機銀河、曙光、神威微型機長城、聯想、方正中央處理器“龍芯”芯片（2001）、曙光推出具有中國知識產權“龍騰”服務器曙光3000超級計算機王安磁芯存儲器晶體管數單位時間執(zhí)行的指令數百萬條/每秒每18個月芯片能力增長一倍。計算機第一定律——摩爾定律第一代（1946~1956）電子管5千~4萬（次/秒）第二代（1957~1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1965~1970）集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1971~90年代）集成電路幾百萬~幾億（次/秒）

計算機發(fā)展的幾個階段2.計算機的未來未來電子計算機的發(fā)展方向

巨型化、微型化、網絡化、智能化應用其他技術的計算機

光計算機、生物計算機、分子計算機、量子計算機、DNA計算機個性化計算機示例二.計算機特點及應用計算機分類按用途、處理能力分類計算機特點可控制、速度高、記憶強、精度高、邏輯判斷、通用性計算機應用科學計算、數據處理、自動控制、人工智能、輔助系統(tǒng)、網絡、多媒體通用機：通用性強，綜合能力強，解決各種問題。例如，IBMPC機、DJS130機等。專用機：

特殊配置，功能單一，解決特定問題。例如，巡航導彈上用于自動導航的計算機，飛機上用于自動控制駕駛的計算機等。

巨型機：速度最快、處理能力最強、已達幾萬億次浮點運算、“銀河Ⅶ”達每秒800億次大型機：大型、通用、較快、較強、作“客戶機/服務器”的服務器、作“群體計算機”的主機小型機：規(guī)模小，結構簡單，設計、試制周期短、工藝先進、使用維護簡單 工作站：介于PC與小型機之間、高分辨率、大容量內外存，圖形功能較強微型計算機：小、巧、輕、便、價格便宜、功能強網絡計算機：基于Java技術的客戶機系統(tǒng)

運算速度快計算精度高存儲容量大具有超強的記憶功能具有可靠的判斷功能能進行自動控制通用性強電子器件的發(fā)展經歷了：電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路，運算部件的速度還在大幅度地提高。目前世界上速度最高的計算機可達千萬億次/秒。目前，巨型機（千萬億次/每秒）一秒鐘所作的計算量相當于一個人用袖珍計算器連續(xù)不停地工作31709年（每秒作一次運算、一天24小時、每年365天）。存儲器容量是計算機處理能力的一個主要技術指標。存儲器的容量用字節(jié)數來度量。由于一般存儲器的容量都非常大，因此，常用“Ｋ字節(jié)”、“M字節(jié)”和“G字節(jié)”來度量：

1K字節(jié)=1024個字節(jié)=210個字節(jié)（千）1M字節(jié)=1024K字節(jié)=220個字節(jié)（兆）1G字節(jié)=1024M字節(jié)=230個字節(jié)（吉）

1T字節(jié)=1024G字節(jié)=240

個字節(jié)（太）計算機能夠根據各種條件來進行判斷和分析，從而決定隨后的執(zhí)行方法和步驟。例如，用計算機識別犯罪嫌疑人的“指紋”等。能夠對文字、符號、數字的大小、異同等進行判斷和比較，從而決定怎樣處理這些信息。計算機被稱為“電腦”，便是源于這一特點的。計算機內部的操作運算是根據人們預先編制的“程序”自動控制執(zhí)行的。只要把處理程序輸入計算機，計算機便會依次取出指令，逐條執(zhí)行，完成各種規(guī)定的操作，直到得出結果為止。計算機還具有運算精度高、工作可靠等優(yōu)點。1.科學計算2.數據處理3.過程控制4.CAD/CAM/CIMS5.電子商務/政務/軍務6.人工智能在科學研究和工程設計中，存在著大量繁雜且人力難以完成的數值計算問題。由于計算機具有很高的速度和精度，使得過去用手工無法完成的計算成為可能，如衛(wèi)星軌道的計算、氣象資料分析、勘探地質數據處理、人類基因密碼的破譯等。時至今日，科學計算仍然是計算機應用的一個重要領域。示例也稱非數值計算，指用計算機對大量數據進行加工處理。例如，從大量采集到的數據中，經過分析、合并、分類、匯總，找出有規(guī)律性的結果來。隨著計算機技術的提高、應用領域的拓寬，數據的含義也在變化；數據可以是數字、文字、符號，也可以是圖形、聲音、甚至動畫。在數字化、網絡化社會中，數據處理已廣泛應用于各行各業(yè)。地震波數據處理人工制造強烈的震動，在巖石中傳播的彈性遇著巖層的分界面產生反射波或折射波；記錄返回地面的反射波或折射波；分析地震波在地層中傳播的運動學和動力學信息，根據波的傳播路線和時間，確定發(fā)生反射波或折射波的巖層界面的埋藏深度和形狀，反推出地下的巖層和巖性構造。地震資料處理計算量大，處理周期長。實時控制也稱“過程控制”，就是用計算機對連續(xù)工作的對象實行自動控制。過程控制應用中，計算機處理過程總是實時進行的。例如，在“導彈的發(fā)射和制導”過程中，實時控制導彈飛行的方向、速度、位置等。實時控制在工業(yè)生產自動化、軍事等方面應用十分廣泛。利用計算機來進行產品的設計。CAD技術已廣泛地應用于機械、船舶、飛機、大規(guī)模集成電路版圖等方面的設計。利用CAD技術可以提高設計質量，縮短設計周期，提高設計自動化水平。CAD技術迅速發(fā)展，其應用范圍日益擴大，又派生出許多新的技術分支，如計算機輔助制造CAM，計算機輔助教學CAI等。圖片電子商務是指人們利用電子手段進行商業(yè)、貿易等商務活動，是商務活動的電子化。狹義的電子商務是指人們利用電子手段進行的以商品交換為中心的各種商務活動，即公司、廠家、商業(yè)企業(yè)、工業(yè)企業(yè)與消費者個人雙方或多方通過計算機網絡進行的商務活動。廣義的電子商務是指各行各業(yè)（包括政府機構和企業(yè)、事業(yè)單位）中各種業(yè)務的電子化，包括電子商務、電子政務、電子軍務、電子醫(yī)務、電子教務、電子公務、電子事務、電子家務等。人工智能是用計算機模擬人類的某些智能行為，使計算機具有“學習”、“聯想”等功能。人工智能主要應用在機器人、專家系統(tǒng)、模式識別、自然語言理解、機器翻譯、定理證明等方面。人工智能的應用領域

問題求解

邏輯推理與自動定理證明

自然語言處理

自動程序設計

專家系統(tǒng)

機器學習

人工神經網絡

機器人學

模式識別

智能決策支持系統(tǒng)

邏輯推理與自動定理證明對數學中臆測的定理尋找一個證明或反證，不僅需要有根據假設進行演繹的能力，而且需要某些直覺技巧。借助計算機來證明數學猜想或定理，這是一項難度極大的人工智能應用，也已取得一些成果。四色猜想的證明。四色猜想是圖論中的一個世界級的難題，它的內容是：用四種顏色就可繪制任何地圖，三種顏色不夠，而五種顏色多余。這個猜想經過無數次的驗證，結論都是千真萬確的，但卻一直無法在理論上給出證明，所以有人認為，證明這個猜想的難度絲毫不亞于哥德巴赫猜想。1976年7月，美國數學家哈根和阿貝爾用計算機成功地證明了四色猜想。這個猜想的證明需要進行一百億次（1010次）邏輯判斷，這個天文數字的工作量如果用人工來完成，則需兩萬年時間，這就是計算機問世以前，任何人都無法證明或推翻這個猜想的原因。⑺信息管理

數據處理系統(tǒng)辦公自動化（OA）系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)企業(yè)信息管理系統(tǒng)計算機時代的信息管理

管理信息系統(tǒng)（MIS）概念發(fā)展電子數據處理系統(tǒng)（EDPS）工資計算管理信息系統(tǒng)（MIS）酒店管理決策支持系統(tǒng)（DSS）市場預測分類ERP：管理+IT（企業(yè)資源規(guī)劃）集組織模型、企業(yè)規(guī)范和信息技術、實施方法為一體的綜合管理應用體系。企業(yè)的管理核心從

“在正確的時間制造和銷售正確的產品”轉移到了：

“在最佳的時間和地點，獲得企業(yè)的最大利潤”具有智能化的管理控制系統(tǒng)。能夠適應互聯網，可以支持跨平臺、多組織的應用，并和電子商務的應用具有廣泛的數據、業(yè)務邏輯接口。企業(yè)信息系統(tǒng)的發(fā)展

年代

企業(yè)經營方式

問題提出

管理軟件發(fā)展階段

理論基礎

（Ⅰ）60年代（Ⅱ）70年代（Ⅲ）80年代（Ⅳ）90年代

時段式MRP系統(tǒng)追求降低成本手工訂貨發(fā)貨生產缺貨頻繁計劃偏離實際人工完成車間作業(yè)計劃追求創(chuàng)新要求適合市場環(huán)境的迅速變化追求競爭優(yōu)勢各子系統(tǒng)缺乏聯系，矛盾重重如何確定訂貨時間和訂貨數量？如何實現管理系統(tǒng)一體化？如何保障計劃能有效實施和及時調整？如何在全社會范圍內利用一切可利用的資源？開環(huán)式MRP系統(tǒng)閉環(huán)式MRP系統(tǒng)ERP系統(tǒng)庫存管理理論主生產計劃期量標準能力需求計劃車間作業(yè)管理計劃、實施、反饋與控制的循環(huán)系統(tǒng)集成技術物流管理決策規(guī)模供應鏈混合型生產環(huán)境事前控制三.信息及信息檢索信息信息檢索搜索引擎搜索意愿表達1.信息檢索科技人員必備的基本技能信息檢索是科學研究的先期工作知識更新的手段能力的培養(yǎng)信息檢索的必要性一個科研人員的時間分配表查資料實驗研究寫報告計劃思考查資料(30-50%)寫報告計劃思考實驗研究2.檢索信息的途徑在Internet上查找信息的途徑有很多種，可大致分為以下幾種：①偶然發(fā)現②瀏覽（Browsing）③搜索引擎④通過資源指南⑴偶然發(fā)現這是在Internet中發(fā)現信息的原始方法。當你在Internet上遨游之時，也許會意外發(fā)現一些很有用的信息。由于這種方法的不可預見性，所以它也許很有樂趣，但也許會一無所獲。⑵瀏覽（Browsing）⑶搜索引擎為了使用戶盡快得到自己所需要的信息，許多網站都提供了信息檢索服務，這種提供信息檢索服務的網站被稱之為“搜索引擎”。用戶要進行檢索，必須提供查詢條件，查詢條件要符合服務站點的檢索規(guī)則。各站點的檢索規(guī)則不盡相同。大致可分為按布爾條件檢索和按內容檢索兩類。⑷通過資源指南3.具體信息搜索步驟(1)制定信息搜索策略在Internet上進行信息搜索時，建議采取以下策略：①首先確定提供相關信息的優(yōu)秀信息源；②檢查信息源所提供的信息粒度是否適中，所提供的信息量是否合適。信息量太多，冗而雜，搜索不便，信息量太少，則搜索不到足夠的信息；③研究信息源所提供的搜索命令及搜索方法，制定搜索計劃，然后開始進行搜索。(2)確定信息源確定信息源是很關鍵的一步。良好的開端是成功的一半。若起點沒有找準，搜索結果可能會一無所獲。信息檢索評價指標檢索速度：指檢索出信息所消耗的時間查全率：指檢索出相關信息數占相關信息總數的百分比查準率：指檢索出相關信息數占檢出信息總數的百分比abcd相關信息數非相關信息數檢出信息數未檢出信息數查準率P=a/(a+b)*100%查準率反映檢索準確性，誤檢率查全率R=a/(a+c)*100%查全率反映檢索全面性，漏檢率現有檢索系統(tǒng)的不足非個性化檢索方式不適于用戶興趣的變化；缺少信息智能檢索和適應信息源變化能力；重復率過高。4.檢索意愿表達布爾運算符：AND、OR、NOTABCABCABC邏輯“與”A與B共有邏輯“或”A或B或A與B都有邏輯“非”只能A有

邏輯與and*solarandenergy邏輯或or+solarorenergysolarnotenergy邏輯非not-布爾運算符優(yōu)先級布爾運算符優(yōu)先級比較有括號時：先括號內、后括號外；無括號時：NOT>AND>OR舉例：檢索“微型計算機用戶手冊”的信息關鍵詞：微型計算機、用戶手冊意愿表達：（微型計算機OR微機ORPC機）AND用戶手冊舉例例：檢索“唐宋詩歌”的有關信息。關鍵詞：唐、宋、詩歌；檢索表達式：（唐OR宋）AND詩歌唐AND詩歌OR宋AND詩歌錯誤表達式：唐OR宋AND詩歌

結果：“夢回唐朝”、“唐王李世民”或“唐三彩”

布爾檢索舉例舉例1：A是計算機書籍的集合、B是論文的集合，“計算機”AND“論文”得到的結果是“計算機論文”的集合。舉例2：A是計算機書籍集合、B是自動控制書籍集合，

“計算機”O(jiān)R“自動控制”得到的結果是“計算機”或“自動控制”書籍的集合。舉例3：A是計算機書籍的集合，

NOT“計算機”得到的結果是非“計算機”書籍的集合。舉例：檢索“打印機驅動程序”的有關信息查詢關鍵詞：打印機、驅動程序檢索表達式：打印機AND驅動程序檢索“微型計算機”方面的有關信息查詢關鍵詞：微型計算機、微機檢索表達式：微型計算機OR微機檢索“筆記本”方面的有關信息查詢關鍵詞：筆記本、電腦檢索表達式：筆記本NOT電腦5.如何提高查準率和查全率“公欲善其事，必先利其器”。Internet只有一個，而搜索引擎則有N多個。有搜索高手說，所謂搜索，就是：

“在正確的地方使用正確的工具和正確的方法尋找正確的內容”。檢索策略選擇合適的搜索引擎使用更多的關鍵字合理使用各種運算符充分利用各搜索引擎的特色檢索例如，Google的文件類型檢索、URL檢索、圖像檢索，百度的MP3檢索、FLASH檢索等。根據檢索結果不斷調整檢索策略例如，選擇更恰當的檢索詞。多積累，多總結每次成功檢索后可略作一些分析和小結。對網絡資源特點作較深的了解。舉例加入多關鍵字縮小搜索范圍在搜索文本框中輸入“搜索引擎歷史”，得到檢索結果為2,660,000項。再查看一下搜索結果，發(fā)現前列的絕大部分結果還是不符合要求，大部分網頁涉及的“歷史”，并不是我們所需要的“搜索引擎的歷史”，而無用的信息，總是和“文化”、“中國歷史”、“世界歷史”等有關。去掉不需要的信息Google用減號“-”表示邏輯“非”操作?！癆–B”表示搜索包含A但沒有B的網頁。在搜索文本框中輸入“搜索引擎歷史-文化-中國歷史-世界歷史”，得到查詢結果1,410,000項。查看結果發(fā)現前10項內容中只有2項與搜索引擎的歷史有關，命中率不高。打開這個名為“搜索引擎發(fā)展歷史”的網頁發(fā)現，搜索引擎的歷史，與互聯網早期的文件檢索工具“Archie”有關。此外，搜索引擎有個核心程序叫“蜘蛛”，而最早成型的搜索引擎是“Lycos”，使搜索引擎深入人心的是“Yahoo”。選擇使用合適的運算符

搜索網頁，要求必須含有“搜索引擎”和“歷史”，沒有“文化”，可以含有以下關鍵字中人任何一個或者多個：“Archie”、“蜘蛛”、“Lycos”、“Yahoo”。在搜索文本框中輸入“搜索引擎歷史archieOR蜘蛛ORlycosORyahoo-文化”，得到結果為215,000項。顯然范圍縮小了很多。最后得到較滿意的結果

舉例課題:檢索“高層建筑的抗震結構設計”有關的文獻資料。高層建筑:tallbuildingshigh-risebuildings抗震:earthquakeresistance結構設計:structuraldesign課題分析百度高級搜索高級地圖信息的檢索中心網址：

電子教室地址：

thhp://39用戶：自己的學號密碼：自己的學號我的E-mail地址:

ZQLiu@答疑時間:地點:

周二下五4:00-6:00中心505房間π=？例：π的求值，古老的計算問題π只能以近似值的方法計算。對于一般應用3.14或22/7已足夠，但工程學常利用3.1416(5個有效數字)或3.14159(6個有效數字)。至于密率355/113則是易于記憶，精確至7位有效數字的分數。

π=周長/直徑中國古籍云：“周三徑一”，意即π≈3公元前250年，古希臘，阿基米德，≈3.14

1973年，CDC7600，1,001,250位小數1949年，ENIAC，2,037位小數公元480年，祖沖之，3.1415926～3.1415927π求值的歷史1609年，德國，LudolphVanCeulen，35位小數1874年，WilliamShanks，707位小數(527位正確)1958年，IBM704，10,000位小數1961年，IBM7090，100,265位小數1999年，HITACHISR8000，206,158,430,000位小數

π求值的方法實驗法在阿基米德之前，π值之測定依靠實物測量。幾何法阿基米德用幾何方法得出圓周率是介乎3又1/7與3又10/71之間。公元263年，劉徽用“割圓術”給出π=3.14014

分析法計算數學-無窮級數計算機運算法：使用分析法得到公式，通過計算機進行計算?？茖W和工程計算計算數學+計算機=科學計算計算數學：研究數值計算方法計算機：計算數學強有力的工具科學計算是第三種科學手段理論研究：無法求得理論解科學實驗：難以應用實驗手段進行計算：計算進行模擬計算機是人類計算能力的延伸無法求出解析解的例子

根據物理機理，造成核爆條件的過程與核反應的過程都是高溫高壓下進行；高達幾百個大氣壓、幾千萬攝氏度、巨大能量是在微秒級時間內釋放。描述核反應物理過程的數學模型是一組非定常的非線性偏微分方程。它