计算机应用基础——第一章-(上)
计算机应用基础(一)
摩尔定理的创始人——戈登·摩尔
电子管
晶体管 显微镜下的集成电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.微型计算机的发展
1981年8月，IBM公司推出了在intel 8088处理器上 运行的个人计算机。
4.计算机的发展趋势
巨型化、微型化、智能化、网络化、多媒体化
5.计算机的特点
摩尔定律的诞生
摩尔发现的规律像一个神奇的咒语，被其后数十年芯片发展的实际情况所验证， 人们称它为信息产业中的“摩尔定律”。 英特尔也在“摩尔定律”为中心的研 发方向下，成就了自己的一番霸业。
软件业遭遇摩尔第二定律:更新速度赶不上硬件 摩尔第二定律则成为软件厂商最大的隐患，因为按照摩尔的这两条定律可以发 现，软件更新的速度很难赶上硬件。 他说，摩尔定律正遭遇材料、体积、散热等瓶颈，设计、生产很难实现，即使 实现成本也很高，而封装技术可将多核封在一起，等于创新摩尔定律。
英特尔的合伙创始人戈登· 摩尔表示，摩尔定 律一直在与时俱进，但我们将遭遇极限。
摩尔定律的诞生
1965年4月，美国《Electronics（电子学）》杂志刊登了一篇并不起眼的文章， 文章提出“当电路所包含的元件数目上升时，单位成本就会下降”的规律，并 预言微处理器芯片的电路密度每隔一年将翻番。文章作者戈登·摩尔（Gordon E. Moore）当时任Fairchild半导体公司研发部主任。摩尔做梦也不会想到三年 后，由他合作创办的英特尔（Intel）公司会成为世界的顶级企业，而那则名不 见经传的预言也逐步演化为一则业界公认的定律，领跑全球计算机业发展四十 年。
1.电子计算机的发展阶段
• 计算机的发展经历了四代：
– 第一代（1951-1958）：采用电子管作为主要器件。它体积大、笨 重，产生过多的热量，容易出错。
《计算机应用基础》目录
《计算机应用基础》目录《计算机应用基础》目录第一章：计算机基础知识1.1 计算机的定义和发展历史1.2 计算机硬件组成和功能1.3 计算机软件分类和应用场景1.4 计算机网络基础知识第二章：操作系统2.1 操作系统的定义和作用2.2 常见的操作系统及其特点2.3 操作系统的组成和架构2.4 操作系统的进程管理和内存管理第三章：数据库3.1 数据库的定义和基本概念3.2 数据库管理系统（DBMS）3.2.1 数据库模型3.2.2 关系数据库3.2.3 SQL语言3.3 数据库设计和规范化3.4 数据库的查询和操作第四章：算法与数据结构4.1 算法的基本概念和特性4.2 常见的算法和数据结构4.3 算法的复杂度分析4.4 算法的设计和优化第五章：编程语言5.1 编程语言的分类和特点5.2 常见的编程语言及其应用领域5.3 编程语言的语法和语义5.4 编程语言的开发环境和工具第六章：计算机安全6.1 计算机安全的概念和原则6.2 常见的计算机安全威胁和攻击方式6.3 计算机安全防护措施和技术6.4 个人信息保护和网络安全法律法规第七章：基础7.1 的定义和发展历史7.2 机器学习算法和应用7.3 深度学习算法和应用7.4 自然语言处理和图像识别技术第八章：计算机图形学8.1 计算机图形学的基本概念和应用领域 8.2 图像处理和图像压缩技术8.3 三维图形的建模和渲染技术8.4 虚拟现实和增强现实技术第九章：软件工程9.1 软件工程的基本概念和原则9.2 软件开发过程和方法9.3 需求分析和软件设计9.4 软件测试和维护第十章：计算机与社会10.1 计算机对社会的影响和挑战10.2 信息化时代的社会和经济发展10.3 信息安全和隐私保护10.4 法律与计算机科技的关系本文档涉及附件：附件1. 数据库设计案例附件2. 算法代码示例附件3. 编程语言学习资源本文所涉及的法律名词及注释：1. 数据隐私：指个人信息的保护，在计算机应用中应遵守相关法律法规，保护用户隐私。
《计算机应用基础》周南岳-第一章
《计算机应用基础》周南岳-第一章在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而《计算机应用基础》这本书，就像是一把打开计算机世界大门的钥匙，为我们提供了必备的知识和技能。
周南岳老师编著的这一教材，第一章便为我们开启了这段精彩的学习之旅。
第一章首先向我们介绍了计算机的发展历程。
从早期庞大笨重的电子管计算机，到后来体积逐渐缩小、性能不断提升的晶体管、集成电路和大规模集成电路计算机，每一次的技术革新都带来了巨大的变化。
这一发展历程不仅让我们感叹人类智慧的伟大，也让我们对计算机的未来充满了期待。
计算机的分类也是一个重要的知识点。
按照不同的标准，计算机可以分为超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机和工作站等。
超级计算机拥有超强的计算能力，用于解决复杂的科学计算和大规模数据处理问题；大型计算机则通常被用于大型企业和机构的核心业务处理；小型计算机适用于中小企业的管理和数据处理；微型计算机，也就是我们常见的个人电脑，广泛应用于家庭和办公场景；工作站则在专业领域，如图形设计、动画制作等方面发挥着重要作用。
了解计算机的特点对于我们更好地理解和应用它至关重要。
计算机具有运算速度快、计算精度高、存储容量大、具有逻辑判断能力、自动化程度高以及通用性强等特点。
运算速度快使得它能够在瞬间完成大量复杂的计算任务；计算精度高保证了数据处理的准确性；存储容量大让我们能够存储海量的信息；逻辑判断能力使它能够根据设定的条件进行智能决策；自动化程度高让许多重复性工作得以高效完成；通用性强则意味着它可以应用于各种各样的领域和任务。
计算机的应用领域更是广泛得超乎想象。
在科学计算领域，它帮助科学家们进行复杂的数学模型运算和数据分析，推动了科学技术的进步；在数据处理方面，企业和机构依靠计算机来管理和分析大量的业务数据，提高工作效率和决策质量；在过程控制中，计算机实时监控和调整生产过程中的参数，保证生产的稳定性和质量；在计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）领域，它为设计师和工程师提供了强大的工具，加速了产品的开发周期；在人工智能领域，计算机通过模拟人类智能，实现了语音识别、图像识别、自然语言处理等令人惊叹的功能；在网络通信方面，计算机让我们能够跨越时空的限制，与世界各地的人们进行信息交流和资源共享。
计算机应用基础 第一章 计算机基础概论
电子管计算机
早期使用大规模及超大规模 集成电路的微型计算机
晶体管计算机
中小规模集成电路计算机
当代的超级计算机
第一章 计算机基础知识
1.1 走进计算机世界--计算机的特点
• 高速、精确的运算能力 • 计算精度高 • 存储容量大 • 可靠性 • 具有逻辑判断功能 • 自动化程度高，通用性强
每秒上万亿次 小数点后200万位的π值 海量、可靠、速度快 连续无故障可达到几十万小时以上
设想：若现在世界上所有计算机有一个月不能正常运行，世界将变成什么样子？
第一章 计算机基础知识
1.1 走进计算机世界
计算机发展历程： 第一台计算机名叫 ENIAC，于1946年2月 在美国宾夕法尼亚大学诞生。
名字：ENIAC（埃尼阿克） 研制目的：军事上的需要 诞生时间：1946年 运算速度：5000次加法/秒 采用元器件：电子管（18,800个） 1500个继电器；30吨重；占地170平方米 意义：宣布了电子计算机时代的到来
13.6875 = （1101.1011）2
第一章 计算机基础知识
1.2 数制与编码--字符的二进制编码
• 目前计算机中字符编码普遍采用的是ASCII码 （美国标准信息交换码）。 • 一个ASCII码由 7位 二进制数组成，共能表示 128个 字符数据。 • 为了方便计算机处理，人们一般将ASCII码的最高位前增加一位0，凑成一个字节，便于
编语言 高级语言
操作系统
数据库、网络
巨型化、微型 化、网络、智 能、多媒体
应用范围
科学计算
科学计算、数据处理、 工业控制
科学计算、数据处理、 工业控制、文字处理、
图片处理
各个领域
第一章 计算机基础知识
《计算机应用基础》目录
《计算机应用基础》目录《计算机应用基础》目录第一章引言1.1 计算机应用基础的定义和重要性1.2 本章内容概述第二章计算机硬件基础2.1 计算机的组成部分2.1.1 中央处理器（CPU）2.1.2 存储器（内存和硬盘）2.1.3 输入设备和输出设备2.2 计算机的工作原理2.2.1 冯·诺依曼体系结构2.2.2 指令和数据的处理流程第三章计算机软件基础3.1 操作系统3.1.1 操作系统的作用和功能3.1.2 常见操作系统的比较和选择 3.2 应用软件和系统软件3.2.1 应用软件的分类和应用领域 3.2.2 系统软件的作用和组成部分 3.3 程序设计基础3.3.1 编程语言的选择和使用3.3.2 算法和流程图的基本概念第四章计算机网络基础4.1 计算机网络的定义和分类4.1.1 局域网、广域网和互联网 4.1.2 常见网络设备和协议4.2 网络通信原理4.2.1 数据传输的基本原理4.2.2 IP地质和子网掩码的使用第五章数据库基础5.1 数据库的定义和优势5.1.1 关系数据库和非关系数据库5.1.2 数据库管理系统（DBMS）的作用 5.2 数据库的设计和管理5.2.1 数据库设计的基本步骤5.2.2 SQL语言的使用和常见操作第六章信息安全基础6.1 信息安全的重要性和威胁6.1.1 计算机和黑客攻击6.1.2 信息泄露和数据丢失的风险6.2 信息安全保护措施6.2.1 密码学的基本概念和应用6.2.2 网络安全策略和防护措施第七章计算机应用的伦理和法律问题7.1 伦理问题的概念和挑战7.1.1 计算机伦理的基本原则7.1.2 虚拟世界的伦理和道德问题7.2 法律问题的重要性和应对策略7.2.1 计算机法律的基本概念和框架7.2.2 数据隐私和知识产权的法律保护附件：1.附件一：计算机硬件的示意图2.附件二：常见操作系统的比较表格3.附件三：常用编程语言的比较表格4.附件四：网络设备和协议的详细介绍5.附件五：数据库设计的案例分析6.附件六：信息安全保护措施的详细说明7.附件七：计算机应用的法律名词解释本文所涉及的法律名词及注释：1.计算机法律：涉及计算机技术和应用的法律法规。
计算机应用基础教程-第一章教学内容
第一章 计算机基础知识
1.1 计算机基础知识 • 1.1计算机的概述 • 计算机：是一种能够对各种信息进行存储和处理的工
具，是20世纪人类最伟大的科技发明之一，从广义上来讲， 计算机是一种不需要人类直接干预而且能够自动完成各种 算数和逻辑运算的工具。
2
1.1.1 计算机的发展 1、计算机的分代
20万倍；使用了18000多个电
子管、1500多个继电器、
10000多只电容和7000多个电
阻。
5
1.1.2 计算机的发展
• 3、计算机的分代
•
◆计算机的发展分代（根据电子元器件的发展）：
• （1）第一代：电子管计算机时代（1946~1957年）
•
采用电子管作为运算和逻辑元件，使用机器语言和
汇编语言。运算次数达到5000~30000次/秒。 代表机器：
电路计算机时代（1971~）
•
采用大规模和超大规模集成电路为主要功能
部件，采用更高集成度的半导体存储器，出现了磁盘、光
盘、鼠标、图像扫描仪、数码照相机和高分辨率彩色显示
器以及高质量的打印机和绘图仪。
9
10
微型计算机发展简介
• 1．第一代微机
• 第一代PC机以IBM公司的IBM PC/XT机为代 表，CPU是8088，诞生于1981年。
•
采用集成电路作为逻辑元件，采用半导体存
储器（体积小、耗电低、可靠性高），中央处理器采用微
程 序技术；拥有较完善的操作系统；出现了并行技术、
多处理机、虚拟存储系统等技术。运算速度达到几十万次
~几百万次。
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1.1.2 计算机的发展
• 3、计算机的分代
•
《计算机应用基础》完整教案
*写操作（Write）：把信息写入存储器，原来的内容被覆盖，称为对存储器进行“写”操作。
*主频主频是衡量CPU运行速度的重要指标。它是指系统时钟脉冲发生器输出周期性脉冲的频率。通常以赫兹（Hz）为单位。目前的奔腾Ⅵ微处理器的主频已高达1.5GHz、2.2GHz。
由此介绍十进制到其它进制的转换；
其它进制到十进制的转换；
二进制与八进制的转换；
二进制与十六进制的转换；
对于整数的情况、小数的情况、混合数据的情况的不同处理。
详细内容与要求
第三讲、数据编码和进制转换(2学时)
1、编码指采用少量的基本符号按照一定原则，用以表示大量的、复杂多样的信息。
1）BCD编码
BCD码是指“二-十进制码”，即一位十进制对应四位二进制数。
4、计算机的分类：
1）、根据规模大小分类：巨型机、大型机、中型机、小型机、微机、
2）、根据用途分类：通用计算机、专用计算机
5、计算机的主要应用
科学计算、数据处理、计算机控制、计算机辅助系统、人工智能、办公自动化系统中的应用
注：记住一些专用名字的缩写
详细内容与要求
第二讲、计算机系统(1学时)
计算机系统：是由硬件系统和软件系统两部分组成；两者相辅相成，构成计算机系统的统一体。
阶段
年份
物理器件
软件特征
应用X围
第一代
46-57
电子管
机器语言、汇编语言
科学计算
第二代
58-64
晶体管
高级语言
科学计算、数据处理、工业控制
第三代
65-70
小规模集成电路
计算机应用基础第一章
计算机应用基础第一章在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的工具。
无论是日常的娱乐、学习，还是专业领域的研究、开发，计算机都发挥着极其重要的作用。
要想熟练地运用计算机，掌握计算机应用的基础知识是关键。
接下来，让我们一起走进计算机应用基础的第一章。
首先，我们来了解一下计算机的定义和发展历程。
计算机，简单来说，是一种能够按照预先设定的程序，对数据进行存储、处理和输出的电子设备。
它的发展可以追溯到上世纪中叶，从最初的大型机到后来的微型计算机，再到如今的便携式电脑和智能手机，计算机的体积越来越小，性能却越来越强大。
早期的计算机体积庞大，运算速度慢，主要用于军事和科研领域。
随着技术的不断进步，集成电路的出现使得计算机的体积大幅缩小，成本也大大降低，从而逐渐普及到了商业和个人领域。
到了 21 世纪，计算机技术更是日新月异，云计算、人工智能等新兴技术的出现，让计算机的应用范围更加广泛。
计算机的分类也是我们需要了解的重要内容。
按照性能和规模，计算机可以分为超级计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机和工作站等。
超级计算机主要用于尖端科学研究和大规模数据处理，其运算速度极快；大型计算机通常用于大型企业和机构的核心业务处理；小型计算机则适用于中小企业的业务管理；微型计算机，也就是我们常见的个人电脑，广泛应用于家庭和办公场景；工作站则侧重于专业图形处理、工程设计等领域。
了解了计算机的分类，我们再来看看计算机的组成部分。
计算机主要由硬件系统和软件系统两大部分组成。
硬件系统包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、显卡、显示器、键盘、鼠标等设备。
CPU 是计算机的核心部件，它负责执行计算机程序中的指令，相当于计算机的“大脑”；内存用于暂时存储正在运行的程序和数据，速度快但容量相对较小；硬盘则用于长期存储数据和程序，容量大但速度相对较慢。
显卡负责处理图像和视频信息，显示器则将处理后的图像显示出来。
键盘和鼠标是我们与计算机进行交互的输入设备。
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计算机应用基础
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教学服务器
❖ftp://........... （待定） ❖teaching_plan/计算机应用基础 ❖ 计算机应用基础课件下载、实
验和作业通知、教学辅助材料等 ❖Homework/计算机应用基础 ❖包含各班文件夹：上传作业和实
验报告
计算机应用基础
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课程考核方式
4
❖期末考试采用机考方式（闭卷） ❖期末总评成绩的计算方法 ❖总评成绩 ❖ ＝(实验+考勤)*(30%) ❖ +(期末考试的机考成绩)*(70%)
计算机应用基础
实验作业
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❖每次实验都要按时提交，否则扣 分
❖严禁抄袭，若发现抄袭现象，抄 袭者和被抄袭者本次作业都为0分
计算机应用基础
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Company Logo
教学内容
1 计算机的诞生
2 计算机的数据表示形式 3 计算机的未来发展 4 信息化发展的新趋势
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计算工具的演变
人类在劳动中创造了工具 工具扩展人类探索自然界的功能 机械工具扩展了人类四肢的功能 测试工具扩展了人类感官的功能 计算工具扩展了人类大脑的功能
由于吃电很凶， 据传ENIAC每次一开机，整个费城西区的电灯 都为之黯然失色。
计算机世界中不能忘记的人
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John Mauchly 及J. Eckert
英国著名学者 阿 兰·麦席森·图灵 （Alan Mathison Turing）
John von Neumann
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❖办公软件应用 ❖文字处理 ❖艺术排版、科技排版 ❖电子表格处理 ❖工作表操作、单元格设置、函数和
公式、数据统计、图表ຫໍສະໝຸດ 析 ❖电子演示文稿 ❖基本设置、动画设置、放映设置
计算机应用基础
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教学内容安排（4）
❖多媒体技术应用 ❖多媒体信息基础知识 ❖图形图像处理技术 Photoshop ❖计算机网络基础 ❖网络概述、网络组成、网络应用技
第二次世界大战期间，美国军方要求宾州大学莫奇来（Mauchly） 博士和他的学生爱克特（Eckert） 设计以真空管取代继电器 的“电子化”电脑--ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Calculator， 电子数字积分器与计算器）， 目的是用来计算炮弹弹道。 这部机器使用了18800个真空管， 长50英尺，宽30英尺， 占地1500平方英尺，重达30吨（大约 是一间半的教室大，六只大象重）。它的计算速度是每秒 5000次的加法运算，运作了九年之久。
机资源，代表产品有IBM360，370等。 ❖ 小型机——可满足部门性的需求，供小型企事业单位使用。 ❖ 工作站——用于特殊的专业领域，如图象处理和辅助设计。 ❖ 微型机——个人或家庭使用，价格低廉。 ❖ 服务器——在网络环境中为众多用户提供服务的计算机。 ❖ 单板机和单片机——可单独组装，并应用于控制及应用的器件。
教学内容安排（1）
❖计算机基础知识 ❖计算机的发展、分类和应用，数
据在计算机中的表示、信息编码 ❖计算机系统的组成 ❖硬件系统、软件系统
计算机应用基础
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教学内容安排（2）
❖操作系统的使用 ❖文件的概念、资源管理器、控制面
板 ❖程序管理、文件管理、磁盘管理、
设备管理
计算机应用基础
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教学内容安排（3）
术 ❖信息安全 ❖病毒定义、网络安全、信息安全技
计算机应用基础
计算机基础知识--教学说明
1. 学时：4学时 2. 内容： 了解计算机的诞生和演变过程 了解计算机中数据的表示形式 了解现今世界信息技术的发展形式 3. 资源: ASCII码表 4. 考核：选择题
教学内容
1 计算机的诞生 2 计算机的数据表示形式 3 计算机的未来发展 4 信息化发展的新趋势
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计算机基础知识
联系方式：西配楼107室 E-mail:xuyanyan@
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课程目的
❖系统地掌握计算机的基础知识 ❖熟练计算机的各种基本操作 ❖为自己的专业服务（复合性人才，统
计实验数据等）
计算机应用基础
课时分配
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❖理论课（24学时） ❖实验课（16学时）
计算机应用基础
❖ “巨人”的程序均以接插方式运行，有的是永久 性的，有的是临时插入。密码文本则由输入，经 打字机输出译文。由于它产生的热量很大，因此 有人建议操作员不要戴帽子，以免热得汗流满面。
世界上第一台 Computer
USA ENIAC(十进制)
1946年
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计算机的诞生
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1946年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大 学诞生。
人类的战争催生了计算机
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❖英国人最早研制的计算机主要用于破 译德军军事通讯密码
❖美国人最早研制的计算机主要用于计 算炮弹弹道
巨人(Colossus)
计算机
尘封在电脑史册里的超级机密
电 子 管
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❖ “巨人”机于1943年10月秘密运到布雷契莱庄 园。这台机器用1500个电子管组成十进制计数器， 阅读速度可达每秒5000字符。“巨人”安装在两 个用支架架起的7英尺高、16英尺宽的箱子里， 中间隔开6英尺，总重量约1吨，功率达4.5千瓦。
他试图在计算机上启 动一个人造遗传系统
❖ 根据达尔文的生物进化理论，模拟生物进化过程中“优胜劣 汰”的自然选择机制和遗传信息的传递规律，在计算机上建 立和实现了一个“进化计算”的雏形程序。
❖ 现在已经演变为遗传算法与遗传编程。
计算机的分类
❖ 巨型机——世界几家公司生产，最快1.4万亿次，上千个CPU组成。 ❖ 小巨型机——功能同巨型机相近，价格相对便宜。 ❖ 大型机——大中型企事业单位作为计算中心的主机使用，统一调度主
实验作业上传
❖上 传 作 业 和 实 验 报 告 时 ， 请 按 照 以下格式命名：
❖学号-姓名-实验X.*** ❖学号-姓名-实验X-修改X.*** ❖上交到指定文件夹(homework文件
夹下各自班级和各自实验文件夹中)
计算机应用基础
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课程实验内容
❖Word (文档处理，论文写作 .doc) ❖Excel（表格、图表处理 .xls） ❖Powerpoint（幻灯片制作 .ppt） ❖Adobe Photoshop（图形图像处