学生计算机基础调查,从来没用过计算机 聊天、玩儿游戏 文字编辑、PPT等 上网、查找学习资料 组装过个人计算机 写过程序 参加过中学生信息奥林匹克竞赛,学生计算机基础调查,非常喜欢计算机专业 调剂过来的，不喜欢计算机专业 不知道，家长给填报的志愿 无所谓，反正已经念上了 既来之，则安之！ 热爱自己的专业，学好自己的专业！ 树立目标，合理规划，不虚度大学时光！,课程性质,课程性质：综述性、导引型课程 粗线条介绍，作用：旅游出发前浏览地图。 教学要求：了解、理解 学习知识的四个层次：了解、理解、掌握、应用。 不要求弄懂技术细节，后续课程会学习。 教学目标：学完本课程，学生可以“知其然，但不知其所以然”，学生应该了解计算机学科的各个主题并充满了兴趣和好奇，同时又产生了太多的不理解和疑问，非常渴望探索其中的科学道理。,教材及教学网站,主教材 胡明，王红梅编著. 计算机学科概论（第2版）. 国家级精品课配套教材. 清华大学出版社. 2011年 参考教材 1. 赵致琢编著.计算机科学导论.科学出版社 2. 黄国兴编著.计算机导论.清华大学出版社 3. 张欣译.计算机科学概论.机械工业出版社 教学网站 ,课程内容,无实验，无课程设计,关于计算机操作独立开设实验课,授课方式与成绩评定,课堂讲授和演示 自学和书面作业 讨论和讲座 成绩评测 作业及考勤 50% 学期论文 50%,澄清一个认识,用户与专业人员的区别,启示？,计算机应用技术应用计算机技术 对于从事计算机系统的研究、发展、设计和制造的专业人员来说，不仅要懂得计算机系统的原理，还要懂得计算的原理。 什么是计算机系统？什么是计算？ “计算机学科概论”这门课是学习的开端 今后的课程将从不同的角度回答这两个问题 四年后，同学们应当自己回答这两个问题,计算机是什么？,计算机全称是通用电子数字计算机，在学术性较强的文献中通常称为计算机，在科普性读物中通常称为电脑。 通用是指计算机可服务于多种用途； 电子是指计算机是一种电子设备； 数字是指在计算机内部一切信息均用0和1的编码来表示。,第 1 部分 认识篇,第 1 章 认识计算机,本章讨论的主要问题是： 1. 计算机是计算工具吗？计算机出现之前人类用什么作为计算工具？ 2. 计算机从诞生到现在经历了怎样的发展变化？未来的计算机可能是什么样的？ 3. 我们大多数人接触过微型计算机，常识告诉我们微型计算机只是计算机家族的一员，还有哪些种类的计算机？ 4. 计算机内部是什么样的？计算机是如何进行工作的？从文字处理到卫星导航，计算机神通广大的原因是什么？ 5. 计算机系统是极其复杂的，如此复杂的系统是怎么设计出来的？如何认识、学习计算机系统？,第 1 章 认识计算机,人与其他动物的根本区别是制造工具、使用工具,还有什么启示？,情景问题无处不在的计算机,画图 娱乐 模拟世界上的事物 制作影视特技 帮助人进行决策 帮助人进行设计 帮助人制定计划 ,科学计算 处理文字 制作图案 数据管理 控制其他机器 游戏 发送消息 识别语音,计算工具信息处理机,中国古书中记载“上古结绳而治”。 拉丁文中“Calculus”的原意是用于计算的小石子。 计算工具：手指，采用十进制。 绳子、石子的用途：延长手指的计算能力和存储能力。,远古时代,古巴比伦人采用 60 进制， 玛雅人采用 20 进制。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,手动式计算工具,算筹：第一个人造计算工具。 我国古代劳动人民最先创造和使用了这种简单的计算工具。 南北朝时期，祖冲之用算筹作为计算工具将圆周率精确到3.1415926和3.1415927之间。,春秋时期,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,手动式计算工具,示例：计算 206 + 15,阿拉伯数字是由古印度人民发明的，12世纪由阿拉伯人传入欧洲。,祖冲之如何用算筹计算圆周率？,人类为什么要发明计算工具？,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,手动式计算工具,算盘：计算工具发展史上第一次重大改革。 我国古代劳动人民创造的。 在英语中，算盘有两种拼法：abacus 和 Suan-Pan。 算盘由算筹演变而来，并且和算筹并存竞争了一个时期，终于在元代后期取代了算筹。,元代后期,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,手动式计算工具,Napier算筹：英国人发明。 用加法操作来实现乘法操作。,1617 年,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,手动式计算工具,示例：计算 25 8,从Napier算筹可以得到什么启示？,将复杂运算转换为简单运算。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,手动式计算工具,数学原理：根据对数原理，在两个圆盘的边缘标注对数刻度，然后让它们相对转动，基于对数原理用加减法来实现乘除运算。 18世纪末，瓦特在尺座上添置了一个滑标。,1621 年,对数计算尺：英国人发明。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,手动式计算工具,手动式计算工具（小结）,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,机械：利用力学原理组成的各种装置，如杠杆、滑轮以及枪炮等（新华字典）。,滑 轮,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,帕斯卡加法器：法国人发明。 背景：钟表技术、齿轮技术。 帕斯卡加法器由齿轮组成、以发条为动力、通过转动齿轮来实现加减运算、用连杆实现进位。,1642 年,启示：可以用机械工具来模拟人的思维活动。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,莱布尼茨四则运算器：德国人发明。 工作原理同帕斯卡加法器，能进行四则运算。 乘法运算采用进位-加，后来演化为二进制，被现代计算机采用。,1673 年,机械的含义？,需要手动上发条，然后就可以机械地实现计算手动机械。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,1673 年,手动上发条相当于现代计算机的什么操作？,输入操作，如果找不到输入信息的机械方法，那么就不是真正意义上的机械式计算工具。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,莱布尼茨四则运算器：德国人发明。 工作原理同帕斯卡加法器，能进行四则运算。 乘法运算采用进位-加，后来演化为二进制，被现代计算机采用。,穿孔卡片：法国人发明。 Joseph Jacquard（雅各）发明了可编程织布机，通过读取穿孔卡片上的编码信息来自动控制织布机的编织图案。,1804 年,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,穿孔卡片：本质上是一种输入设备。 20 世纪 70 年代还在普遍使用。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,1822 年,差分机：英国人（巴贝奇）发明。 背景：英国工业革命，航海和天文计算。 差分机原理：任何连续函数都可以用多项式严格地逼近，例如：,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,1822 年,差分机：英国人（巴贝奇）发明。 背景：英国工业革命，航海和天文计算。 采用寄存器（齿轮式装置）来存储数据使计算工具从手动机械跃入自动机械。,难点和关键是什么？,不仅输入信息需要机械化，而且操作信息也要机械化。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,分析机：英国人（巴贝奇）发明。 背景：瓦特发明了蒸气机。 以齿轮为元件、以蒸汽为动力。虽然没有实现，但意义重大，采用了具有现代意义的装置： （1）存储装置 （2）运算装置 （3）控制装置 （4）输入和输出装置,1832 年,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机械式计算工具,机电：机械和电子设备的总称（新华字典）。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机电式计算机,制表机：美国人发明。 背景：机电技术、美国人口普查，参与了美国1890年的人口普查工作。 第一台可以自动进行加减乘除运算、累计存档、制作报表的机电式计算工具。 输入、输出、存储均用穿孔卡片。 人类历史上第一次利用计算工具进行大规模数据的自动处理。,1886 年,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机电式计算机,Z-1计算机：德国人朱斯（zuse）发明。先后研制出Z-2、Z-3、Z-4。 第一台采用二进制和继电器的通用程序计算机。二进制、浮点记数法、带存储地址的指令等思想已经有人提出，但朱斯第一次将这些思想具体实现。,1938 年,启示：站在巨人的肩膀上，怎么才能站上去呢？ 多读书，读好书,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机电式计算机,1941年，朱斯向德国政府申请基金用来建造计算机，用于破译敌人的密码，德国政府没有批准。 与此同时，英国政府秘密组建一个由科学家和工程师组成的绝密小组，1943年，图灵等人研制成功Colossus（巨人计算机），使得英国军方能够窃取并破译德国的军事情报。,1943 年,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机电式计算机,MARK-I：美国人发明，1944年研制成功。 哈佛大学数学教授霍华德艾肯在读过巴贝奇和爱达的笔记后，被巴贝奇的远见卓识所震惊，提出用机电的方法，而不是纯机械的方法来实现分析机。,1936 年,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,机电式计算机,ABC计算机：美国人约翰.阿塔纳索夫发明。 第一次提出采用电子技术来提高计算机的运算速度。,1939 年,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,电子计算机,莫克利,埃克特,1943 年,ENIAC：美国人发明。 背景：军械部为计算弹道和射击表启动的计划，宾夕法尼亚大学。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,电子计算机,1946 年,ENIAC：美国人发明。 背景：军械部为计算弹道和射击表启动的计划，宾夕法尼亚大学。 1946年宣告竣工。 使用18 000个电子管，占地 167 平方米，重达 30 吨。 每秒5000次加法，300次乘法。,第一台真正运转的电子计算机，开启了电子计算机的序幕。,第 1 章 认识计算机计算机的史前史,电子计算机,计算机的史前史（时间表）,标志：1946年ENIAC。 电子元件：电子管。 重大事件： （1）1951年问世的UNIVAC准确预测了1952年美国大选艾森豪威尔获胜； （2）1952年IBM生产第一批商业化计算机IBM701。 用户：政府和银行。 所需环境：可控制温度的机房。,第一代计算机（19461958）,第 1 章 认识计算机计算机的历史和未来,IBM701信息产业的开始,第 1 章 认识计算机计算机的历史和未来,标志：1959年菲尔克公司研制成功晶体管计算机。 电子元件：晶体管（1948年美国贝尔实验室发明）。 典型的计算机：IBM7094，CDC1640等。 用户：科学研究、商业和工程领域。,第二代计算机（19591964）,IBM：International Business Machines，国际商业机器公司 CDC：Control Data Corporation，控制数据公司,第 1 章 认识计算机计算机的历史和未来,标志：IBM360系列计算机。 特征：集成电路 。 集成电路：将大量的晶体管和电子线路集成在一块硅片上，因此也成芯片。 用户：政府机构、中小企业等。 重大事件：小型计算机，1965年DEC公司推出PDP-8。,第三代计算机（19651970）,DEC：Digital Equipment Corporation, 数字设备公司,第 1 章 认识计算机计算机的历史和未来,标志：Intel公司研制的微处理器Intel 4004。 微处理器：将运算器和控制器集成在一块芯片上，称为中央处理单元（Central Processing Unit，CPU） 。 特征：大规模和超大规模集成电路。 重大事件：微型计算机；计算机网络；并行计算机。 用户：各行各业，男女老少。,第四代计算机（1971至今）,第 1 章 认识计算