【专升本计算机基础】计算机技术概论（一）

一、计算机的诞生与发展

1. 1946年2月，世界第一台电子数字积分计算机在美国宾夕法尼亚大学诞生，取名位ENIAC，其是用于弹道分析。
2. 在ENIAC的研制过程中，美匈牙利数学家冯.诺依曼总结并提出了两大重要的改进意见：
   （1） 计算机内部采用二进制进行运算。
   （2） 计算机的指令和数据存储起来，由程序控制计算机自动执行。
3. 冯诺依曼提出：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五个部分组成。
4. 冯诺依曼原理是为了解决ENIAC 存在的问题提出的，ENIAC本身使用的是十进制而不是二进制，也没有使用存储程序和程序控制方式。
5. 根据计算机所使用基本元件不同，计算机的发展可划分为电子管计算机、晶体计算机、中小规模集成电路计算机、大规模和超大规模集成电路计算机四代。

6. 以微处理器为核心的计算机属于第四代计算机，微处理器是大规模和超大规模集成电路的产物，通常人们以微处理器为标志来划分微型计算机。
7. 世界上第一台个人计算机是在1981年由IBM公司提出。该计算机以Intel公司的X86为硬件架构，以Microsoft(微软)公司的MS-DOS为操作系统，并规定以PC/AT为个人计算机的规格。此后，由Intel推出的微处理器及Microsoft推出的操作系统的发展几乎作为了个人计算机的发展历史。
8. 全球超级计算机运算速度排名前两位均来自中国，排名第一位的是位于中国无锡国家超级计算中心的“神威太湖之光”，仅次于它的是位于中国广州国家超级计算中心的“天河二号”，排名第三位的是美国的泰坦。
9. 计算机体系结构和元器件的进步决定着计算机向前发展的程度。

二、 计算机的特点

1. 计算机具有以下主要特点：
   （1） 运算速度快
   （2） 计算精度高
   （3） 存储容量大
   （4） 可靠性高
   （5） 具有逻辑判断功能
   （6） 自动化程度高，通用性强

三、 计算机的分类

1. 按照计算机的性能划分：根据运算速度、字长、存储容量、软件配置等多方面的性能指标划分为巨型机、大型机、小型机、微型计算机、工作站等。
2. 按照计算机的工作原理可将计算机分为：数字计算机、模拟计算机、数模混合计算机。
3. 按照计算机的功能用途划分：通用计算机、专用计算机

四、 计算机的应用

1. 科学计算

（1）科学计算是什么：科学计算又叫做数值计算，指计算机用于完成和先解决科学研究及工程技术中的数学计算问题。目前，科学计算仍然是计算机应用的一个重要领域。
（2）科学计算的应用：高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术、计算力学、计算物理、计算化学、生物控制论。

2. 过程检测与控制

（1）过程检测与控制是什么：利用计算机对工业生产过程中的某些信号自动进行实时采集数据、分析数据、并把检测到的数据存入计算机，再根据需要对这些数据进行处理，这样的系统称为计算机检测系统。，
（2）过程检测与控制的应用：工业自动化广泛应用于机械、石油、电力等部门

3. 数据处理

（1）数据处理是什么：数据处理即信息处理，是以数据库管理系统为基础，利用计算机来加工、管理与操作任何形式的数据资料。
（2）数据处理的应用：企业管理、物资管理、报表统计、账目计算、信息情报检索等。数据处理是目前计算机应用最广泛的一个领域。
（3）科学计算和数据处理的区别：科学计算的数据计算工作量大，数值变化范围大，如高能物理、地震预测、气象预报、航天技术等。数据处理的数据输入输出量大，但计算方法比较简单，如企业管理、事务处理、物资管理、账目计算、信息情报检索、知识系统等。

4. 计算机辅助系统

（1）计算机辅助设计（CAD）
（2）计算机辅助制造（CAM）
（3）计算机辅助测试（CAT）
（4）计算机辅助教学（CAI）
（5）计算机辅助教育（CBE）
（6）计算机管理教学（CMI）
（7）计算机集成制造系统（CIMS）

5. 人工智能

（1）人工智能是什么：人工智能（AI）是通过计算机来模拟人类的某些智能活动，如图像和语言的识别、逻辑推理能力等
（2）人工智能的应用：机器人研究、智能检索、专家系统。

6. 多媒体

（1）多媒体的应用：文化教育、家庭娱乐、商业应用等。

7. 生活和学习

五、 计算机新技术

1. 电子商务技术

（1） 电子商务的关键组成要素：信息流、商流、资金流、实物流。
（2） 电子商务的特点：
       ① 更广阔的环境
       ② 更广阔的市场
       ③ 流通和价格
       ④ 网络数据通信
（3） 电子商务涉及的技术：
       ① 网络数据通信
       ② 电子数据交换技术——EDI技术
       ③ 安全技术
       ④ 电子支付技术
       ⑤ 数据库技术
（4） 电子商务技术的要求：
       ① 安全性
       ② 数据的完整性
       ③ 身份认证
       ④ 不可抵赖性（交易的不可抵赖性是通过数字签名技术和数字证书技术实现的。）
（5） 电子商务的作用：
       ① 对产品与服务交易过程和商务主体间商业关系创新提供支持；
       ② 支持商业模式创新，并创造新的商业价值。

2. 物联网技术

（1） 物联网指的是将无处不在的末端设备和设施和“外在是能”的智能化物件或动物，通过各种通信网络实现互联互通、应用大集成以及基于云计算的SaaS营运等模式，在网络环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管控营”一体化。
（2） 物联网的关键技术
       ① 射频识别技术—RFID：通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、存储和管理。RFID技术在物联网中主要起使能作用。
       ② 传感技术
       ③ 嵌入式技术：嵌入式系统将应用软件与硬件固化在一起。类似于PC BIOS的工作方式。具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的系统。
       ④ 位置服务技术
       ⑤ IPv6技术
（3） 物联网的四大支撑技术
       ① RFID：RFID标签中存储着各种物品的信息利用无线数据通信网络采集到中央信息系统，实现物品的识别。
       ② 传感网：借助各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络，也是温总理“感知中国”提法的主要依据之一。
       ③ M2M：用户通过移动端获取服务，商家在移动端提供服务。
       ④ 两化融合：工业信息化、自动化。
（4） 物联网典型体系架构：自下而上分别是感知层、网络层、应用层。
（5） 物联网的应用：主要应用领域包括：智能家居、智能交通、智能医疗、智能物流、智能检测、敌情侦察和情报收集等。
（6） 物联网已明确列入《国家中长期科学技术发展规划（2006~2020年）》和2050年国家产业路线图。
（7） 物联网必须能支持现有互联网中的基本协议。

3. 大数据

（1） 大数据的定义
       ① 大数据是具有海量、高增长率和多样化的信息资产，它需要全新的处理模式来增强决策力、洞察发现力和流程优化能力。
（2）大数据的四个特征：
       ① 大量：通常以“PB”“EB”甚至“ZB”为单位
       ② 多样：包括网页、微信、音频、视频、点击流、传感器数据、地理位置信息、网络日志等数据，数据类型繁多。使用传统的数据库技术无法存储这些数据。
       ③ 高速：要求处理速度快，时效性高
       ④ 价值密度低：数据价值密度相对较低，只有通过分析才能实现从数据到价值的转变。
       ⑤ 允许不精确性和混杂性。
（3） 大数据技术，数据处理的思维和方法的三个特点
       ① 不是抽样统计，而是面向全体样本。
       ② 允许不精确和混杂性。
       ③ 不是因果关系，而是相互关系。
（4） 大数据应用：公共服务、电子商务、企业管理、金融、娱乐、个人服务等，越来越多的成功案例相继在不同的领域中涌现，不胜枚举，比如：阿里信用带宽，京东慧眼等。

4. 云计算

（1） “云”是对计算机集群的一种形象的比喻，每一群包括几十台甚至上百万台计算机，通过互联网随时随地为用户提供各种资源和服务。
（2）云计算是一种基于互联网的超级计算模式，它是分布式处理、并行处理和网格计算等技术的发展和商业化的产物。
（3）云计算的定义：一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应工商进行很少的交互。
（4） 云计算的特点：
       ① 超大规模
       ② 资源抽象
       ③ 高可靠性
（5） 云服务的类型：云计算提供的服务分成三个层次：基础架构即服务、平台服务和软件即服务。（三层服务的上层均是以底层为基础的扩展）
       ① 基础架构即服务（IaaS）：将云计算机集运的内存、I/O设备、存储、计算能力整合成一个虚拟的资源池，为用户提供所需的存储资源和虚拟化服务器等服务，例如云存储、云主机、云服务器等。IaaS位于云计算三层服务的最底端。
       ② 平台即服务（PaaS）：将软件研发的平台作为一种服务，提供给用户，比如云数据库。PaaS位于云计算三层服务的中间。有了PaaS项目开发时不必购买操作系统、数据库管理系统、开发平台、中间件等系统软件而是在云上根据需要申请。
       ③ 软件即服务（SaaS）：通过互联网直接使用软件应用，不需要本地安装，如阿里云提供的各种服务，以及高德地图的地图服务。SaaS位于云计算三层服务的顶端。有了SaaS，企业可以通过互联网使用信息系统，不必自己研发。

5. 移动网络

（1）移动网络的特点：
       ① 高速率；
       ② 以数字带宽技术为主；
       ③ 良好的兼容性；
       ④ 较强的灵活性；
       ⑤ 多类型用户共存；
       ⑥ 多种业务的融合；
       ⑦ 先进的技术应用；
       ⑧ 高度自组织、自适应的网络。
（2） 在计算机网络中可以共享的资源有打印机和硬盘。处理器和键盘目前无法实现共享。

6. 人工智能技术

（1） 该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和智能检索系统等。
（2） 人工智能技术是为了让机器能够 模拟、延伸和扩展人的智能，以实现某些脑力劳动的机械化。
（3） 人工只能是智能计算机系统，即人类智慧在计算机上的模拟，或者说是人们使机器具有类似于人的智慧（对语言能理解、能学习、能推理）。

7. 虚拟现实技术

（1） 虚拟现实技术的特征：
       ① 沉浸性。指用户感觉到好像完全置身于虚拟世界中一样。
       ② 交互性。
       ③ 想象性。虚拟的环境是由人想象出来的，这种想象体现出设计者相应的思想。
（2） 虚拟现实技术的关键技术：
       ① 实时三维计算图形技术
       ② 广角（宽视野）立体显示技术
       ③ 对观察者头、眼、手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输出技术等。
（3） 虚拟现实是一种高端的人机接口，包括通过视觉、触觉和嗅觉等多种感觉通道的实时模拟和实时交互。

六、 未来计算机的发展趋势

当前计算机的发展表现为四种趋向：巨型化，微型化、网络化、智能化

最后

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