《计算机应用基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第1章 计算机与计算

山东理工大客SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第一篇计算与计算思维第1章计算机与计算计算机学院软件工程系?孙 勇Tel: 13953336922办公室：#9213（软件工程系）

第一篇计算与计算思维 第1章 计算机与计算 计算机学院 软件工程系 孙 勇 Tel：13953336922 办公室：#9213（软件工程系）

0目录计草机科学与核术学院1.计算机的起源与发展2.信息与信息技术3.计算

目录 3. 计算 2. 信息与信息技术 1. 计算机的起源与发展

0机科学与技术学院1.1计算机起源及其发展计算算盘中国唐代第一种手动式计数器计算尺1622年，英国WilliamOughtred（奥特瑞德）手动式、减、乘、除、指数和三角函数运算加法器1942年，法国BlaisePascal（帕斯卡）机械式，只能做加法计算器1673年，德国GottfriedLeibniz（莱布尼茨）机械式，加、减、乘、除和开方差分机1812年，英国CharlesBabbage（巴贝奇）分析机1834年，英国CharlesBabbage计算机1946年，宾夕法尼亚大学ENIAC

3 1.1 计算机起源及其发展 ◼ 算 盘 中国唐代 第一种手动式计数器 ◼ 计算尺 1622年，英国William Oughtred（奥特瑞德） 手动式、减、乘、除、指数和三角函数运算 ◼ 加法器 1942年，法国Blaise Pascal（帕斯卡） 机械式，只能做加法 ◼ 计算器 1673年，德国Gottfried Leibniz（莱布尼茨） 机械式，加、减、乘、除和开方 ◼ 差分机 1812年，英国Charles Babbage（巴贝奇） ◼ 分析机 1834年，英国Charles Babbage ◼ 计算机 1946年，宾夕法尼亚大学ENIAC

0差分机和分析机计算机的直系祖先计草机科学与核未学院查尔斯.巴贝奇1812年差分机1834年分析机三部分组成：(1)由许多轮子组成的保存数据的存储库；(2)运算装置；(3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数据以及输出结果的装置

4 查尔斯.巴贝奇 1812年差分机 1834年分析机 差分机和分析机（计算机的直系祖先） 三部分组成： (1)由许多轮子组成的保存数据的存储库； (2)运算装置； (3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的 数据以及输出结果的装置

阿兰·图灵和冯·诺依曼0学与校术学院1A.N.Kolmogorov2H.Poincare3D.Hilbert5VonNeumann31陈省身68Alan.Turing90华罗庚计算机科学奠基人电子计算机之父：英国科学家阿兰·图灵美籍匈牙利数学家冯·诺依曼主要贡献：主要贡献：·建立图灵机模型，奠定了可计算理论的·与同事研制人类第二台计算机EDVAC基础·“存储程序”概念冯·诺依曼计算机·奠定了现代计算机体系结构和工作原理提出图灵测试，阐述了机器智能的概念姚期智2000美国计算机学会（ACM）1966年设立图灵奖5

5 计算机科学奠基人 英国科学家 阿兰·图灵 电子计算机之父： 美籍匈牙利数学家 冯·诺依曼 阿兰·图灵和冯·诺依曼 美国计算机学会(ACM)1966年设立图灵奖 主要贡献： • 建立图灵机模型，奠定了可计算理论的 基础 提出图灵测试，阐述了机器智能的概念 主要贡献： • 与同事研制人类第二台计算机EDVAC • “存储程序”概念 冯·诺依曼计算机 • 奠定了现代计算机体系结构和工作原理 姚期智 2000 A.N.Kolmogorov 1 H.Poincare 2 D.Hilbert 3 Von Neumann 5 陈省身 31 Alan.Turing 68 华罗庚 90

0电子计算机的问世计草机科学与技术学1946年2月由宾州大学研制的ENIAC电子计算机时代的到来口每秒5干次加减运算口没有存储器口采用十进制重达30吨占地250m2启动工耗150000瓦18000个电子管电子数字积分计算机ElectronicNumericalIntegratorAnd Calculator6

6 电子计算机的问世 1946年2月由宾州大学研制的 ENIAC电子计算机时代的到来。 ElectronicNumericalIntegrator And Calculator 电子数字积分计算机 重达30吨 占地250m2 启动工耗150000瓦 18000个电子管 每秒5千次加减运算 没有存储器 采用十进制

01.1计算机的发展计草机科学与技术学院（1）生物计算机生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用过程，计算机的转换开关由酶来充当：而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。（2）纳米计算机用这种纳米晶体管来制作纳米计算机，估计纳米计算机的运算速度将是现在的硅，芯片计算机的1.5万倍，而且耗费的能量也要减少很多，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍

1.1计算机的发展 （1）生物计算机 （2）纳米计算机 用这种纳米晶体管来制作纳米计算机，估计纳米计算机的运算速度将是现在的硅，芯片 计算机的1.5 万倍，而且耗费的能量也要减少很多，而且其性能要比今天的计算机强大 许多倍。 7 生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化 学介质相互作用过程，计算机的转换开关由酶来充当， 而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明 显地表示出来

01.2信息与信息技术计算机科学与技术学院信息的概念信息，指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。人通过获得、识别自然界和社会的不同信息来区别不同事物，得以认识和改造世界。信息特点（1)消息x发生的概率P(x)越大，信息量越小：反之，发生的概率越小，信息量就越大可见，信息量（我们用来表示）和消息发生的概率是相反的关系。(2)当概率为1时，百分百发生的事，地球人都知道，所以信息量为0。（3）当一个消息是由多个独立的小消息组成时，那么这个消息所含信息量应等于各小消息所含信息量的和。8

1.2信息与信息技术 信息的概念 信息特点 ⚫(1)消息x发生的概率P(x)越大，信息量越小；反之，发生的概率越小，信息量就越大 。可见，信息量（我们用I来表示）和消息发生的概率是相反的关系。 ⚫(2)当概率为1时，百分百发生的事，地球人都知道，所以信息量为0。 ⚫(3) 当一个消息是由多个独立的小消息组成时，那么这个消息所含信息量应等于各小消 息所含信息量的和。 8 信息，指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象， 泛指人类社会传播的一切内容。人通过获得、识别自 然界和社会的不同信息来区别不同事物，得以认识和 改造世界

01.2信息与信息技术计算机科学与技术学院信息技术信息技术（InformationTechnology，缩写IT），是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术（InformationandCommunicationsTechnology，ICT）。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。信息技术在以下几个层面推动着企业升级：（1）将信息技术嵌入到传统的机械产品中（2）计算机辅助设计技术、网络设计技术可显着提高企业的技术创新能力：（3）利用信息系统实现企业经营管理的科学化，统一整合调配企业人力物力和资金等资源（4）利用互联网开展电子商务

1.2信息与信息技术 信息技术 信息技术在以下几个层面推动着企业升级： ⚫（1）将信息技术嵌入到传统的机械产品中 ⚫（2）计算机辅助设计技术、网络设计技术可显着提高企业的技术创新能力； ⚫（3）利用信息系统实现企业经营管理的科学化，统一整合调配企业人力物力和资金 等资源 ⚫（4）利用互联网开展电子商务 9 信息技术（Information Technology，缩写IT），是主要用于管理和处理信 息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、 开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术 （Information and Communications Technology, ICT）。主要包括传感技 术、计算机技术和通信技术

01.3计算计草机科学与技术学院计算的定义“计算”是一种广义的计算，包括：数学计算，逻辑推理，文法的产生式，集合论的函数，组合数学的置换，变量代换，图形图像的变换，数理统计等：还有人工智能解空间的遍历，问题求解，图论的路径问题，网络安全，代数系统理论，上下文表示感知与推理，智能空间等：其至包括数字系统设计（例如逻辑代数），软件程序设计（文法），机器人设计和建筑设计等设计问题。可计算性可计算性（Calculability）是指一个实际问题是否可以使用计算机来解决。可计算性的分类：可计算性问题：是指符合图灵的可计算性定义的问题。如对N个数的排序和查福找问题等。不可计算性问题：是指不符合图灵的可计算性定义的问题。如证明哥德巴赫猜想（输入数据的无限性问题）等。可计算性但太复杂的问题10

1.3计算 计算的定义 可计算性 ⚫可计算性（Calculability）是指一个实际问题是否可以使用计算机来解决。 ⚫可计算性的分类：  可计算性问题：是指符合图灵的可计算性定义的问题。如对N个数的排序和查 找问题等。  不可计算性问题：是指不符合图灵的可计算性定义的问题。如证明哥德巴赫猜 想 （输入数据的无限性问题）等。  可计算性但太复杂的问题： 10 “计算”是一种广义的计算，包括：数学计算，逻辑推理，文法的产生式， 集合论的函数，组合数学的置换，变量代换，图形图像的变换，数理统计 等；还有人工智能解空间的遍历，问题求解，图论的路径问题，网络安全， 代数系统理论，上下文表示感知与推理，智能空间等；甚至包括数字系统 设计（例如逻辑代数），软件程序设计（文法），机器人设计和建筑设计 等设计问题