计算机应用基础教案 第一讲

第一章电脑基础知识

《计算机应用基础》课程是一门公共课，也是一门学习计算机的启蒙课程，是学习其它计算机课程的基础。

21世纪是信息技术高速发展的时代，信息化是人类社会生产力发展的重要标志，信息化的核心是计算机枝术。学习和掌握计算机基本知识和具备基本的计算机应用能力，不仅能帮助我们解决专业中遇到的问题，而且还能丰富自己的文化内涵，提高整体素质，充分发挥计算机在拓展思维方面的作用，将自己的学习、生活、工作方式步入一个新的阶段。

第一讲计算机文化的概念和

计算机的发展简史

?教学内容

1．计算机文化的概念

2．电子计算机诞生之前的状况

3．第一台电子计算机

4．计算机发展

5．计算机的分类

6．计算机的特点

7．电子计算机的发展趋势

8．第五代电子计算机

9. 新一代电子计算机

10．电子计算机的应用领域

?目的要求

了解“计算机文化”一词的来源，理解计算机文化的内容。了解电子计算机诞生之前的背景，激发学生学习计算机的兴趣；识记各代计算机的特点、现代计算机的分类和特点。了解电子计算机的发展趋势、第五代电子计算机、新一代电子计算机、电子计算机的应用领域。

?教学重点

计算机文化的内容。各代计算机的特点、现代计算机的分类和特点。电子计算机的发展趋势、电子计算机的应用领域。

?教学难点

计算机与文化相联系。

讲授内容

一、计算机文化的概念

1．计算机文化一词的由来

计算机文化一词起源于1981年召开的第三次世界计算机教育会议(World Conference on Computer in Education ,3rd ,1981，简称WCCE’81)。当时，微型机的发展正处在起步阶段，一批与会学者高瞻远瞩，预见计算机技术对人类社会发展的深远影响，呼吁人民要高度重视计算机知识的教育，在这次会议上，人们首次使用了“计算机文化”(Computer Literacy)一词。

2．计算机文化的内容

这里所提的计算机文化，就是“计算机应用知识与应用能力”。包括：

(1)计算机基础知识

(2)操作系统

(3)常用办公软件：文字处理软件Word 2000、电子表格软件Excel 2000、电子幻灯PowerPoint 2000使用。

(4)多媒体和网络的基础知识

二、计算机的发展简史

（一）．电子计算机诞生之前

我国春秋时期出现的算筹是世界上最古老的计算工具。

随着计算技术的发展，在求解一些更复杂的数学问题时，算筹显得越来越不方便了。于是在大约六、七百年前，中国人发明了算盘，它结合了十进制计数法和一整套计算口诀并一直沿用至今，被许多人看作是最早的数字计算机。

世界上第一台机械式计算机——法国科学学家Pascal发明的齿轮式加减法器。

德国数学家Leibniz发明了乘法计算机。

英国数学家Babbage设计和制造了差分机和分析机。

1847年英国数学家布尔(Boole)创立了布尔代数，奠定了计算机进行逻辑运算的基础。

1936年英国科学家图灵(Turing)发表了题为《论可计算数及其在判断问题中的应用》的著名论文，奠定了计算机的理论和模型基础。

美籍匈牙利数学家冯·诺依曼(Von Neumann) 确立了现代计算机的基本结构，被称为冯.诺依曼结构。其主要特点为：

（1）计算机由五大部件组成；

（2）在计算机中，所有信息都采用二进制编码来表示；

（3）计算机采用存储程序的工作原理；

（二）．第一台电子计算机

1946年2月15日，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”（ENIAC）宣告研制成功。“埃尼阿克”的成功，是计算机发展史上的一座纪念碑，是人类在发展计算技术的历程中，到达的一个新的起点。

（三）计算机发展

1．第一代：电子管计算机时代(1946~1958)。

这一代计算机的主要特点是采用电子管作为基本器件，运算速度一般是每秒数千次至数万次。

2．第二代：晶体管计算机时代(1959~1964)。

这一时期电子计算机的基本器件为晶体管，因而缩小了体积，降低了寿命，提高了运算速度和可靠性（一般每秒十万次，可高达300万次），而且价格不断下降。后来又采用了磁芯存储器，使速度得到进一步的提高。

3．第三代：集成电路计算机时代(1965~1970)。

这个时期的计算机硬件采用中、小规模集成电路（IC）作为基本器件，计算机的体积更小，寿命更长，功耗、价格进一步下降，而速度和可靠性相应地有所提高，计算机的应用范围进一步扩大。

4．第四代：大规模、超大规模集成电路计算机时代(1971至今)。

采用超大规模集成电路（VLSID）和极大规模集成电路（ULSID）、中央处理器CPU高度集成化是这一时的计算机的主要特征。

有两个重要事件需要注意：一是1971年11月，美国Intel公司研制成功了Intel4004微处理器，并在此基础上公布了世界上第一台微型计算机MCS-4；二是1981年8月，IBM PC（Personal Computer）微型计算机开发成功，这是新型的个人计算机，也是最早的16位微型机产品。

（四）．我国计算机的发展

（五）．计算机的分类

计算机可分为模拟计算机和数字计算机两大类。

数字计算机按用途又可分为专用计算机和通用计算机。

根据美国电气和电子工程师协会（IEEE）1989年提出的标准来划分的，即把计算机分成巨型机、小巨型机、大型主机、小型主机、工作站和个人计算机等6类

巨型机(Supercomputer)

小巨型机(Minisupercomputer)

大型主机(Mainframe)

小型机(Minicomputer，or:Minis)

工作站(Workstation)

个人计算机(Personal Computer)

（六）．计算机的特点

（1）处理速度快。计算机快速处理的速度是标志计算机性能的重要指标之一，也是她的一个主要性能指标。衡量计算机处理速度的尺度一般是用计算机一秒钟时间内所能执行加法运算的次数。

（2）存储容量大，存储时间长久。

（3）计算精确度高。计算机可以保证计算结果的任意精确度要求。这取决于计算机表示数据的能力。

（4）逻辑判断能力。计算机不仅能进行算术运算，同时也能进行各种逻辑运算，具有逻辑判断能力。

（5）自动化工作的能力。只要人预先把处理要求，处理步骤，处理对象等必备元素存储在计算机系统内，计算机启动工作后就可以不在人参与的条件下自动完成预定的全部处理任务。这是计算机区别于其它工具的本质特点。（七）．电子计算机的发展趋势

（1）巨型化：发展高速度，大存储容量，强功能的超大型计算机。这主要是满足如军事，天文，气象，原子，航天，核反应，遗传工程，生物工程等学科研究的需要；同时也是计算机人工智能，知识工程研究的需要。

（2）微型化：计算机的微型化是以大规模集成电路为基础的。计算机的微型化是当今世界计算机技术发展的最为明显，最为广泛的趋势。

（3）网络化：计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物。用通信线路及通信设备把各别的计算机连接在一起形成一个复杂的系统就是计算机网络。这种方式扩大了计算机系统的规模，实现了计算机资源（硬件资源和软件资源）的共享，提供提高了计算机系统的协同工作能力，为电子数据交换提供了条件。

（4）智能化：计算机的智能化是计算机技术（硬件技术和软件）发展的一个高目标。智能化是指计算机具有模仿人类较高层次智能活动的能力：模拟人类的感觉、行为、思维过程；使计算机具有"视觉"，"听觉"，"说话"，"行为"，"思维"，"推理"，"学习"，"定理证明"，"语言翻译"等的能力。

（八）．第五代电子计算机被称为“智能计算机”

第五代电子计算机是智能电子计算机，它是一种有知识，会学习，能推理的计算机，具有能理解自然语言，声音，文字和图像的能力，并且具有说话的能力，使人机能够用自然语言直接对话，它可以利用已有的和不断学习到的知识，进行思维，联想，推理，并得出结论，能解决复杂问题，具有汇集，记忆，检索有关知识的能力。

（九）．新一代电子计算机

DNA生物计算机：DNA生物计算机是美国南加州大学阿德拉曼博士1994年提出的奇思妙想，它通过控制DNA分子间的生化反应来完成运算。但目前流行的DNA计算技术都必须将DNA溶于试管液体中。这种电脑由一堆装着有机液体的试管组成，很是笨拙。

光子计算机：光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储。在光子计算机中，不同波长的光代表不同的数据，这远胜于电子计算机中通过电子“0”、“1”状态变化进行的二进制运算，可以对复杂度高、计算量大的任务实现快速的并行处理。光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。

量子计算机：量子计算机与传统计算机原理不同，它是建立在量子力学的原理上工作的。经典粒子在某一时刻的空间位置只有一个，而量子客体则可以存在于空间的任何位置，具有波粒二象性，量子存储器可以以不同的概率同时存储0或1，具有量子叠加性。如果量子计算机的CPU中有n个量子比特，一次操作就可以同时处理2n个数据，而传统计算机一次只能处理一个数据。例如，具有5000个量子位的量子计算机，可以在30秒内解决传统超级计算机要100亿年才能解决的大数因子分解问题。除具有高速并行处理数据的能力外，量子计算机还将对现有的保密体系、国家安全意识产生重大的冲击。

（十）．计算机的主要应用

谁来举一些计算机应用的例子？（提问）

早期的计算机主要应用于科学计算。随着计算机技术、通信技术、软件技术的迅速发展，计算机应用领域不断扩大，已经深入到人类社会活动的各个领域。归结起来，主要有如下几个方面。

（1）科学和工程计算领域。以数值计算为主要内容，要求计算速度快，精确度高，差错率低。

（2）数据处理领域。以数据的收集、分类、统计、分析、综合、检索、传递为主要内容。

（3）办公自动化领域。以办公事务处理为主要内容。

（4）自动控制领域。以自动控制生产过程、实时过程、军事项目为主要内容。

（5）计算机辅助领域。以在工程设计、生产制造等领域辅助进行数值计算、数据处理、自动绘图、活动模拟等为主要内容。主要用于工程设计，教学，生产领域。如辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）、辅助工程（CAE）、辅助检测（CAT）等。特别是近年来的CIMS，集成CAD、CAM、MIS在一起，就是一个自动化的工厂。

（6）人工智能领域。以模拟人的智能活动、逻辑推理、知识学习为主要内容。主要用于机器人的研究、专家系统等领域。如自然语言理解、定理的机器证明、自动翻译、图象识别、声音识别、环境适应、电脑医生等。

（7）文化娱乐领域。以计算机音乐、影视、游戏为主要内容。如家庭影院等。

启发与讨论

计算机诞生的背景和发展趋势说明了科学发展的什么规律？