第三章计算机应用基础

第三章计算机应用基础1854年,英国数学家布尔(George Boole,1824-1898年)提出了符号逻辑的思想，数十年后形成了计算科学软件的理论基础。

1936年，英国数学家图灵（Alan Turing,1912-1954年）提出了著名的“图灵机”模型，探讨了现代计算机的基本概念，从理论上证明了研制通用数字计算机的可行性。

1945年，匈牙利出生的美籍数学家冯诺依曼（John von Neumann,1903-1957年）提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念，这是现代计算机理论基础，也被称为“冯诺依曼结构”。

第一代计算机（1946-1957年）电子管计算机，电子管和继电器存储构成，采用机械语言或汇编语言，运算速率几千次到几万次。

第二代计算机（1958-1964年）晶体管计算机，分立式晶体三极管、二极管和铁氧体的磁芯构成，采用高级语言、子程序库、批处理监控程序，运算速率几万次至几十万次。

第三代计算机（1965-1970年）集成电路计算机，小规模或中规模集成电路构成，采用多道程序设计和分时操作系统，运算速率几百万次。

第四代计算机（1971-1991年）大规模或超大规模集成电路计算机，大规模或超大规模集成电路和半导体存储器构成，多处理操作系统、专用语言和编译器，运算速率几百万次到几亿次。

第五代计算机（1991年至今）超大规模集成电路制造工艺更加完善，处理器和存储芯片的速度和密度更高，软件的智能性、功能性也更强，运算速度高达十亿次以上。

未来计算机的发展方向：巨型化（超级计算机、军事和尖端科技领域）、微型化（体积小、功能强、价格低大众）、网络化（资源共享的基础）计算机的特点：运算速度快、运算精度高、存储功能强、具有记忆和逻辑判断能力、具有自动运行能力。

计算机的应用：科学计算（数值计算、气象预报、火箭发射、地震）预测、工程设计）、数据处理（信息管理）、计算机辅助工程（计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM、计算机辅助教学CAI、计算机辅助测试CAT）、过程控制（实时控制）、人工智能、网络应用（软硬家共享）计算机系统的组成：硬件（Hardware）系统和软件（Software）系统组成。

硬件：运算器（算术逻辑单元ALU）对数据进行加工处理的部件，包括算术运算和逻辑运算。

运算器+控制器=CPU（Central Processing Unit）存储器：ROM（Read Only Memory 只读存储器）、RAM（Random Acess Memory 随机存储器）、高速缓冲存储器Cache输入设备（键盘、光笔、鼠标器、图形板、游动标、摄影机、语音识别）输出设备（显示器、打印机、绘图仪、音响）总线：数据总线DB（微处理器、存储器和输入/输出设备之间传送数据）、地址总线AD（传送存储器单元地址或输入/输出接口地址信息）、控制总线CB（传送控制器的各种控制信号，包含命令和信号交换联络线及总线访问控制线等）计算机软件：系统软件（操作系统Operating System OS、程序设计语言：机器语言-汇编语言-高级语言-4GL语言、数据库管理系统：ACESS 、FoxPro 、SQL server、Oracle、Sybase、DB2）应用软件：办公软件Microsoft Office、信息管理软件（财务管理系统、仓库管理系统、人事档案管理系统）、浏览器（Microsoft Internet Explorer）、图形图像处理软件（CoreDraw、Photoshop）、工程设计软件（AutoCAD、MATLAB）计算机中数据的表示：二进制表示信息，电路简单、工作可靠、简化运算、逻辑性强。

数据包含数值、文字、图形、图像、视频等各种数据形式。

二进制数的符号是“B”，八进制数的符号是“O”，十六进制数的符号是“H”数据存储单位：计算机存储信息的最小单位是二进制的一位，用bit表示，人们规定8位二进制数据为一个字节byte,用B表示，汉字字符占用两个字节长度。

1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB计算机中表示的数据：在计算机内部，文字、声音、图像、图形等各种信息都必须经过数字化编码后，才能被加工、处理、存储等操作。

计算机表示的数据分为：数值数据和非数值数据（符号数据）英文字符编码：美国信息交换标准码（American Standard Code for information Interchange ASCII）1976年确认。

汉字编码：汉字输入-输入码-国际区位码-字形码-汉字输出数据库系统：信息是现实世界在人脑中的抽象反映，是通过人的感官感知出来并经过人脑的加工而形成的反映现实世界中事物的概念。

数据(data)是数据库中存储的基本对象，是描述事物的符号记录。

数据有多种表现形式，包括数字、文字、图像、声音等。

计算机管理信息时，常常需要对数据信息进行预处理，目的是将数据转换成可供计算机处理的信息，包括对数据进行收集、整理、加工等一系列活动。

数据处理（又称为信息处理）：指从某些已知的表示某些信息的数据出发，推导整理出一些新的数据，从而又表示出一些新的信息的过程。

涉及数据的收集、管理、生成新信息输出的全过程。

数据管理：指数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索及传送等操作处理过程。

数据处理和数据管理是相互联系的，数据管理中的各种操作都是数据处理业务的必不可少的基本环节，数据管理技术的好坏，直接影响到数据处理的效率。

数据库（Data Base DB）是长期存储在计算机存储设备上的、有组织、可共享的数据集合。

数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和以扩展性，并可共享。

数据库管理系统（Data Base Management System DBMS）位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，作用是科学地组织和存储数据、高效的获取和维护数据。

数据库系统（Data Base System DBS）指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（Data Base Administrator DBA）和用户构成。

数据库系统结构：从用户的角度看，数据库系统的体系结构又可分为单用户、主从式结构、分布式结构和客户/服务器结构。

1、单用户数据库系统：最简单的数据库系统，一个用户独占，不同的计算机之间不能共享数据。

2、主从式结构数据库系统：一个主机带多个终端的多用户结构的数据库系统。

整个数据库系统，包括应用程序、数据库管理系统、数据库等都集中存放在主机上，所有处理任务都由主机来完成，各个用户通过主机的终端并发地存取数据库中的数据，达到共享数据资源的目的。

3、分布式结构的数据库系统：数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同节点上。

网络中的每个节点（通常是一个通用计算机）都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用，也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用。

4、客户/服务器结构的数据库系统：能将数据库管理系统功能和应用分开，网络中专门用户执行数据库管理系统功能的计算机，称为数据库服务器，简称服务器，将安装数据库管理系统的外围应用开发工具，支持用户应用的计算机，称为客户机。

多媒体技术：多媒体技术是当今计算机软件发展的一个热点。

多媒体技术使得计算机可以同时交互地接收、处理并输出文本、图形、图像、声音、动画、视频等信息。

1、媒体：一指用以存储信息的实体、如磁带、磁盘、光盘、半导体存储器等，二指用以承载信息的载体，如数字、文字、声音、图形、图像、动画等。

（感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体）2、多媒体，是一种以交互方式将文本、图形、图像、声音、动画、视频等多种媒体信息，经过计算机设备的获取、操作、编辑和存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。

3、多媒体技术设计许多学科，如图像处理技术、声音处理技术、视频处理技术及三维动画技术等，一门跨学科的综合性技术。

多媒体又可被看成一种界面技术，使得人机界面更为形象、生动、友好。

多媒体计算机系统（Multimedia Compter System MCS）指以通用或专用计算机为核心，以多媒体信息处理为主要任务的计算机系统。

多媒体个人计算机、多媒体工作站、多媒体服务器等。

多媒体计算机硬件系统：多媒体主机，支持多媒体指令的CPU。

多媒体输入设备，如录像机、摄像机、CD-ROM、话筒等。

多媒体输出设备，如音箱、耳机等多媒体接口卡，如音频卡、视频卡、图形压缩卡、网络通信卡等多媒体操作控制设备，如触摸式显示屏、鼠标、操作杆、键盘等声卡又称音频卡，是MPC必选配件，是计算机进行声音处理的适配器。

可穿戴设备触摸屏视频卡多媒体计算机软件系统：支持多媒体的操作系统。

多媒体数据库管理系统。

多媒体压缩与解压缩软件。

多媒体通信软件。

多媒体的关键技术：多样性、集成性、交互性、实时性1、数据压缩技术（混合编码DVI压缩比通常可达100:1-200:1）2、通信网络技术（高效的能力包括吞吐量、实时性、可靠性、分布处理等）3、多媒体存储技术4、专用芯片技术5、多媒体输入/输出技术6、多媒体系统软件技术（Application Program Interface API）7、虚拟现实技术（Virtual Reality）。