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操作系统:
操作系统是计算机的大管家,它控制着计算机的硬件和软件资源,是最重要最基本的软件,计算机的所有操作都是在操作系统上完成的。
Windows操作系统是Microsoft(微软)公司推出的一种图形界面操作系统,是目前最流行、使用最为广泛的操作系统,现在使用的主要有Windows98、WindowsMe、Windows2000、WindowsXP、Windows2003等,其中Windows2000又分为不同的版本:
专业版(Professional)、服务器版(Server)和高级服务器版(AdvancedServer)。
我们主要学习Windows2000Professional,学会了Windows2000Professional的使用,其它的像Windows98、WindowsXP和Windows2003的使用都是类似的,可以触类旁通。
常用办公软件:
文字处理软件Word2000、电子表格软件Excel2000、电子幻灯PowerPoint2000使用。
我们平时的学习和工作都离不开文字处理,比如说平时老师要求写论文,毕业找工作时要写自荐书,工作以后要写工作计划、工作总结和工作报告等,我们总不可能交一份手写计划或总结交给老板吧。
Word2000是一个优秀的文字处理软件,利用它可以制作报表、信函、传真、公文报纸以及书刊等文档,并且可以在文档中插入图形、图片和表格等各种对象,从而编排出图、文、表并茂的文档。
Excel2000是一种数据处理和报表制作工具软件,只要将数据输入到规则排列的单元格中,便可依据数据所在单元格的位置,利用多种公式进行算术和逻辑运算,分析、汇总各单元格中的数据信息,并且可以把相关的数据用各种统计图的形式直观地表示出来。
由于Excel2000具有显示直观、操作简单、数据更新及时以及丰富的数据分析函数等特点,因此在财务、税务、统计、计划、经济分析等领域都得到了广泛的应用。
(石工专业,油田数据)。
假设在期末时你们的辅导员老师交给大家一个任务:
将你所在专业(假设有300个新生)所有学生期末考试的成绩进行分析、汇总。
考试科目呢有大学英语、计算机文化基础、高等数学等三门,老师要求是:
求出每门考试成绩的最高分、最低分、平均分,求出优、良、中、及格、不及格的人数和占总人数的比例,求出每个人的总分(三门成绩之和),最后分别按大学英语、计算机文化基础、高等数学和总分进行排名次。
如果让你用手工方式去做这件事,你要化多久的时间呢?
(提问)。
如果再加一个要求,做出各个分数段分布情况的直方图,你又要化多久呢。
如果使用Excel2000去做,最多化2个小时,而这2个小时的绝大部分是用来往计算机中录成绩,如果单单进行成绩分析的话,10钟就可以完成了。
PowerPoint2000主要应用于幻灯片的制作和演示,使利用计算机可以方便地进行学术交流、产品演示、工作汇报和情况介绍。
利用PowerPoint2000不仅可以制作包含文字、图形、声音和各种视频图像的多媒体演示文稿,还可以创建高度交互式的演示文稿,并可以通过计算机网络进行演示。
大家在毕业时的论文答辩就要使用到PowerPoint2000。
多媒体和网络的基础知识:
利用计算机技术处理包含文字、图形、声音、视频、动画等多种媒体,使多种信息建立逻辑连接,集成一个交互系统。
计算机网络已经迅速普及,了解网络的基本知识,有效的利用网络资源,将会给我们的学习、生活和工作带来很大的方便。
1.2计算机的发展简史
1.电子计算机诞生之前的状况
2.第一台电子计算机
3.第一代电子计算机
4.第二代电子计算机
5.第三代电子计算机
6.第四代电子计算机
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。
各代计算机的特点、现代计算机的分类和特点。
无
介绍计算机的发展简史,在这过程中通过大量图片的展示,来让学生对计算机有感性认识。
1.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。
计算的时候摆成纵式和横式两种数字,按照纵横相间的原则表示任何自然数,从而进行加、减、乘、除、开方以及其它的代数计算。
负数出现后,算筹分红黑两种,红筹表示正数,黑筹表示负数。
这种运算工具和运算方法,在当时世界上是独一无二的.据记载:
算筹是圆形竹棍,它长23.86厘米、横截面直径是0.23厘米。
到公元六、七世纪的隋朝,算筹长度缩短,圆棍改成方的或扁的。
根据文献记载,算筹除竹筹外,还有木筹、铁筹、玉筹和牙筹。
我国古代著名的数学家祖冲之,就是借助算筹计算出圆周率的值介于3.1415926和3.1415927之间;
中国古代的天文学家也运用算筹,总结出了精密的天文历法。
《射雕英雄传》中的瑛姑,酷爱计算,她用的工具也是算筹。
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。
在世界已进入电子计算机时代的今天,算盘仍然是世界上普遍使用的计算工具。
即使是在美国、日本等高度现代化的国家里,也有越来越多的人在学习使用算盘。
美国、英国、法国等国家都把珠算列入小学课程,美国还专门派人到日本去学珠算,而日本应考珠算技术等级合格证的人每年都有增加。
为什么在计算机盛行的今天,算盘还在广泛使用呢?
(提问)原因有两点:
1计算机的不可靠性(停电、电脑故障、计算机病毒等);
2使用算盘和珠算,除了运算方便以外,还有锻炼思维能力的作用,因为打算盘需要脑、眼、手的密切配合,是锻炼大脑的一种好方法。
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。
1642年,Pascal在19岁时,就设计出了机械式加法机,这是世界上第一台机械式数字计算机。
Pascal设计和建造这台计算机器完全是为了他的父亲——一名法国政府的税务官员。
这台加法机是利用齿轮传动原理,通过手工操作,来实现加,减运算的。
机器中有一组轮子,每个轮子上刻着从0到9的10个数字。
右边第一个轮子上的数字表示十位数字,依此类推。
在两数相加时,先在加法机的轮子上拨出一个数,再按照第二个数在相应的轮子上转动对应的数字,最后就会得到这两上数的和。
如果某一位两上数字之和超过了10,加法机就会自动地通过齿轮进位。
因为某一位的小轮转动了10个数字后,才迫使下一个小轮正好转动一个数字。
计算所得的结果在加法机面板上的读数窗上显示,计算完毕要把轮子爱个恢复到零位。
帕斯卡的加法机在法国引起了轰动。
这台机器在展出时,前往参观的人川流不息。
帕斯卡的加法机向人们提示出:
用一种纯粹机械的装置去代替人们的思考和记忆,是完全可以做到的。
1971年瑞士人沃斯把自己发明的高级语言命名为Pascal,就是为了纪念帕斯卡。
德国数学家Leibniz发明了乘法计算机。
德国人莱布尼兹发明了乘法计算机,他受中国易经八卦的影响最早提出二进制运算法则
德国著名的数学家和哲学家莱布尼兹,对帕斯卡的加法机很感兴趣。
于是,莱布尼兹也开始了对计算机的研究。
1672年1月,莱布尼兹搞出了一个木制的机器模型,向英国皇家学会会员们做了演示。
但这个模型只能说明原理,不能正常运行。
此后,为了加快研制计算机的进程,莱布尼兹在巴黎定居4年。
在巴黎,他与一位著名钟表匠奥利韦合作。
他只需对奥利韦作一些简单的说明,实际的制造工作就全部由这位钟表匠独自去完成。
1974年,最后定型的那台机器,就是由奥利韦一人装配而成的。
莱布尼兹的这台乘法机长约1米,宽30厘米,高25厘米。
它由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成。
整个机器由一套齿轮系统来传动,它的重要部件是阶梯形轴,便于实现简单的乘除运算。
莱布尼兹设计的样机,先后在巴黎,伦敦展出。
由于他在计算设备上的出色成就,被选为英国皇家学会会员。
1700年,他被选为巴黎科学院院士。
莱布尼兹也是第一个认识到二进制记数法重要性的人,并系统地提出了二进制数的运算法则。
二进制对200多年后计算机的发展产生了深远的影响。
莱布尼兹在法国定居时,同在华的传教士白晋有密切联系。
白晋曾为康熙皇帝讲过数学课,他对中国的易经很感兴趣,曾在1701年寄给莱布尼兹两张易经图,其中一张就是有名的“伏羲六十四卦方位圆图”。
莱布尼兹惊奇地发现,这六十四卦正好与64个二进制数相对应。
莱布尼兹认为中国的八卦是世界上最早的二进制记数法。
为此,他于1716年发表了《论中国的哲学》一文,专门讨论八卦与二进制,指出二进制与八卦有共同之处。
莱布尼兹非常向往和崇尚中国的古代文明,他把自己研制的乘法机的复制品赠送给康熙皇帝,以表达他对中国的敬意。
英国数学家Babbage设计和制造了差分机和分析机。
在计算机发展史上,差分机和分析机占有重要的地位。
它们的研制者查尔斯·
巴贝奇是英国人,他出生于1971年12月26日,19岁时考入剑桥大学三一学院攻读数学与化学。
(左图)差分机和分析机的研制者巴贝奇
18世纪下半叶,法国政府决定在数学上采用十进制,因而大量数表,特别是三角函数表及有关的对数表,而要重新计算,这是一项浩繁的计算工程。
法国政府的这一改革虽然没有得到全面实施,但却引起了英国人巴贝奇的兴趣。
他认为可以使机器按照一定的程序去做一系列简单的计算,代替人去完成一些复杂,繁琐的计算工作。
于是巴贝奇萌发出了采用机器来编制数表的想法。
巴贝奇从用差分表计算数表的做法中得到启发,经过10年的努力,设计出一种能进行加减计算并完成数表编制的自动计算装置,他把它称为“差分机”。
1822年,他试制出了一台样机。
这台差分机可以保存3个5位的十进制数,并进行加法运算,还能打印结果。
它是一种供制表人员使用的专用机。
但是它的杰出之处是,能按照设计者的控制自动完成一连串的运算,体现了计算机最早的程序设计。
这种程序设计思想的创见,为现代计算机的发展开辟了道路。
1834年,巴贝奇又完成了一项新计算装置的构想。
他考虑到,计算装置应该具有通用性,能解决数学上的各种问题。
它不仅可以进行数字运算,而且还能进行逻辑运算。
巴贝奇把这种装置命名为“分析机”。
它是现代通用数字计算机的前身。
按巴贝奇的方案,分析机以蒸汽为动力,通过大量齿轮来传动。
它的内存储器的容量比后来20世纪40年代出现的电子计算机ENIAC还要大一些。
因为它太庞大了,所以它没有被制造出来。
巴贝奇的分析机由三部分构成。
第一部分是保存数据的齿轮式寄存器,巴贝奇把它称为“堆栈”,它与差分机中的相类似,但运算不在寄存器内进行,而是由新的机构来实现。
第二部分是对数据进行各种运算的装置,巴贝奇把它命名为“工场”。
第三部分是对操作顺序进行控制,并对所要处理的数据及输出结果加以选择的装置。
它相当于现代计算机的控制器。
为了加快运算的速度,巴贝奇设计了先进的进位机构。
他估计,使用分析机完成一次50位数的加减只要1秒种,相乘则要1分钟。
计算时间约为第一台电子计算机的100倍。
巴贝奇在分析机的计算设备上采用穿孔卡,这是人类计算技术史上的一次重大飞跃。
巴贝奇曾在巴黎博览会上见过雅卡尔穿孔卡编织机。
雅卡尔穿孔卡编织机要在织物上编织出各种图案,预先把经纱提升的程序在纸卡上穿孔记录下来,利用不同的穿孔卡程序织出许多复杂花纹的图案。
巴贝奇受到启发,把这种新技术用到分析机上来,从而能对计算机下命令,让它按任何复杂的公式去计算。
现代计算机的设计思想,与100多年前巴贝奇的分析机几乎完全相同。
巴贝奇的分析机同现代计算机一样可以编程,而且分析机所涉及到的有关程序方面的概念,也与现代计算机一致。
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(VonNeumann)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;
冯·
诺依曼为计算机的发展铺平了道路,我们现在使用的计算机基本上都是这种结构。
(通过幻灯片里丰富的图片向学生展示计算机发展之前的背景)
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。
“埃尼阿克”计算机的最初设计方案,是由36岁的美国工程师莫奇利于1943年提出的计算机的主要任务是分析炮弹轨道。
美国军械部拨款支持研制工作,并建立了一个专门研究小组,由莫奇利负责。
总工程师由年仅24岁的埃克特担任,组员格尔斯是位数学家,另外还有逻辑学家勃克斯。
“埃尼阿克”共使用了18000个电子管,另加1500个继电器以及其它器件,其总体积约90立方米,重达30吨,占地170平方米,需要用一间30多米长的大房间才能存放,是个地地道道的庞然大物。
这台耗电量为140千瓦的计算机,运算速度为每秒5000次加法,或者400次乘法,比机械式的继电器计算机快1000倍。
当“埃尼阿克”公开展出时,一条炮弹的轨道用20秒种就能算出来,比炮弹晒身的飞行速度还快。
埃尼阿克的存储器是电子装置,而不是靠转动的“鼓”。
它能够在一天内完成几千万次乘法,大约相当天一个人用台式计算机操作40年的工作量。
它是按照十进制,而不是按照二进制来操作。
但其中也用少量以二进制方式工作的电子管,因此机器在工作中不得不把十进制转换为二进制,而在数据输入,输出时再变回十进制。
“埃尼阿克”最初是为了进行弹道计算而设计的专用计算机。
但后来通过改变插入控制板里的接线方式来解决各种不同的问题,而成为一台通用机。
它的一种改型机曾用于氢弹的研制。
“埃尼阿克”程序采用外部插入式,每当进行一项新的计算时,都要重新连接线路。
有时几分种或几十分种的计算,要花几小时或1~2天的时间进行线路连接准备,这是一个致命的弱点。
它的另一个弱点是存储量太小,至多只能存20个10位的十进制数。
英国无线电工程师协会的蒙巴顿将军把“埃尼阿克”的出现誉为“诞生了一个电子的大脑”,“电脑”的名称由此流传开来。
1996年2月15日,在“埃尼阿克”问世50周年之际,美国副总统戈尔在宾夕法尼亚大学举行的隆重纪念仪式上,再次按动了这台已沉睡了40年的庞大电子计算机的启动电钮。
戈尔在向当年参加“埃尼阿克”的研制,如今仍健在的科学家发表讲话:
“我谨向当年研制这台计算机的先驱者们表示祝贺。
”埃尼阿克上的两排灯以准确的节奏闪烁到46,标志着它于1946年问世,然后又闪烁到96,标志着计算机时代开始以来的50年。
3.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。
软件方面确定了程序设计的概念,由代码程序发展到了符号程序,出现了高级语言的雏型。
这一时期主要是为了军事和国防尖端技术的需要,客观上却为计算机的发展奠定了基础。
比较重要的一点是,这时期的研究成果开始扩展到民用,由实验室走向社会,又转为工业产品,形成了计算机产业。
产业化的好处社会化、商品化,竞争激烈,促进技术的飞速发展。
4.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。
软件方面出现了一系列的高级程序设计语言,比如FORTRAN、COBOL等,并提出了操作系统的概念。
计算机的应用范围也进一步扩大,从军事与尖端技术方面延伸到气象、工程设计、数据处理以及其它科学研究领域。
计算机设计出现了系列化的思想,缩短了新机器的研制周期,降低了生产成本,实现了程序的兼容,方便了新机器的使用。
5.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。
软件方面出现了操作系统,软件出现了结构化、模块化程序设计方法。
软、硬件都向系统化、多样化的方面发展。
由于集成电路成本迅速下降,生产了成本低而功能比较强的小型计算机供应市场,占领了许多数据处理的应用领域。
其中,1965年问世的IBM360系列是最早采用集成电路的通用计算机,也是影响最大的第三代计算机。
它的主要特点是通用性、系列化和标准化。
美国控制数据公司(CDC)1969年1月研制成功的超大型计算机CDC7600,速度达每秒1千万次浮点运算,是这个时期最成功的计算机产品。
6.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。
1971年Intel公司制成了第一批微处理器4004,这一芯片集成了2250个晶体管组成的电路,这样个人计算机(PersonalComputer,缩写为PC,个人计算机又常称为PC机)就应运而生,并且得到迅猛发展。
目前市场上的“奔腾Pentium”芯片,集成了800万个晶体管,处理速度每秒可执行4亿条指令,PC机的主存扩展到128MB已很常见(目前市场上256MB已成主流),一张普通光盘目前的容量可达到650MB,40倍速的光驱早已面市,这些都意味着计算机性能的飞速提高。
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,IBMPC(PersonalComputer)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。
以后“PC”就成了个人计算机的代名词。
7.我国计算机的发展
1956年,夏培肃完成了第一台电子计算机运算器和控制器的设计工作,同时编写了中国第一本电子计算机原理讲义。
1957年,哈尔滨工业大学研制成功中国第一台模拟式电子计算机。
1958年,中国第一台计算机——103型通用数字电子计算机研制成功,运行速度每秒1500次。
1959年,中国研制成功104型电子计算机,运算速度每秒1万次。
1960年,中国第一台大型通用电子计算机——107型通用电子数字计算机研制成功。
1963年,中国第一台大型晶体管电子计算机——109机研制成功。
1964年,441B全晶体管计算机研制成功。
1965年,中国第一台百万次集成电路计算机“DJS-Ⅱ”型操作系统编制完成。
1967年,新型晶体管大型通用数字计算机诞生。
1969年,北京大学承接研制百万次集成电路数字电子计算机——150机。
1970年,中国第一台具有多道程序分时操作系统和标准汇编语言的计算机——441B-Ⅲ型全晶体管计算机研制成功。
1972年,每秒运算11万次的大型集成电路通用数字电子计算机研制成功。
1973年,中国第一台百万次集成电路电子计算机研制成功。
1974年,DJS-130、131、132、135、140、152、153等13个机型先后研制成功。
1976年,DJS-183、184、185、186、1804机研制成功。
1977年,中国第一台微型计算机DJS-050机研制成功。
1979年,中国研制成功每秒运算500万次的集成电路计算机——HDS-9,王选用中国第一台激光照排机排出样书。
1981年,中国研制成功的260机平均运算速度达到每秒100万次。
1983年,“银河Ⅰ号”巨型计算机研制成功,运算速度达每秒1亿次。
1984年,联想集团的前身——新技术发展公司成立,中国出现第一次微机热。
1985年,华光Ⅱ型汉字激光照排系统投入生产性使用。
1986年,中华学习机投入生产。
1987年,第一台国产的286微机——长城286正式推出。
1988年,第一台国产386微机——长城386推出,中国发现首例计算机病毒。
1990年,中国首台高智能计算机——EST/IS4260智能工作站诞生,长城486计算机问世。
1991年,新华社、科技日报、经济日报正式启用汉字激光照排系统。
1992年,中国最大的汉字字符集——6万电脑汉字字库正式建立。
1993年,中国第一台10亿次巨型银河计算机Ⅱ型通过鉴定。
1994年,银河计算机Ⅱ型在国家气象局投入正式运行,用于天气中期预报。
1995年,曙光1000大型机通过鉴定,其峰值可达每秒25亿次。
1996年,国产联想电脑在国内微机市场销售量第一。
1997年,银河-Ⅲ并行巨型计算机研制成功。
1998年,中国微机销量达408万台,国产占有率高达71.9%。
1999年,银河四代巨型机研制成功。
2000年,我国自行研制成功高性能计算机“神威I”,其主要技术指标和性能达到国际先进水平。
我国成为继美国、日本之后世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。
8.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。
模拟计算机的主要特点是:
参与运算的数值由不间断的连续量表示,其运算过程是连续的,模拟计算机由于受元器件质量影响,其计算精度较低,应用范围较窄,目前已很少生产。
数字计算机的主要特点是:
参与运算的数值用断续的数字量表示,其运算过程按数字位进行计算,数字计算机由于具有逻辑判断等功能,是以近似人类大脑的
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