计算机导论第1章-计算机概述课件.ppt

1、1 计算机导论计算机导论学时安排学时安排：授课学时：授课学时：1616实验学时：实验学时：1616 考试形式：考试形式：大大 作作 业：业：3030分分 期末笔试：期末笔试：6060分分 平平 时：时：1010分分保证你的付出与成绩成正比！保证你的付出与成绩成正比！课程简介：课程简介：计算机概述计算机概述 计算机系统计算机系统 计算机程序设计基础计算机程序设计基础 数据库设计基础和应数据库设计基础和应用用 多媒体技术多媒体技术 计算机网络计算机网络 信息安全信息安全计算机新技术案例分析计算机新技术案例分析 第第1 1章章 计算机概述计算机概述本章讲解提纲本章讲解提纲1.1 1.1 计算机基础计

2、算机基础1.3 1.3 新的思维革命新的思维革命计算思维计算思维1.2 1.2 计算机中的数值与编码计算机中的数值与编码 1.1 计算机基础计算机基础 计算机计算机计算机的概念ComputerComputer：A machine that processes data into A machine that processes data into information under the control of a stored information under the control of a stored programprogram.1.1 计算机基础计算机基础 计算机计算机1 1、计

3、算机的特点、计算机的特点运算速度快运算速度快计算精度高计算精度高记忆力强记忆力强具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力高度自动化又支持人机交互高度自动化又支持人机交互 1.1 计算机基础计算机基础 计算机计算机2 2、计算机的应用、计算机的应用科学计算科学计算 数据处理数据处理过程控制过程控制计算机辅助工程计算机辅助工程CADCAD、CAMCAM和和CBE CBE（CAICAI和和CAT CAT）通信通信人工智能人工智能 1.1 计算机基础计算机基础 1.1.2 计算机的发展与系统组成计算机的发展与系统组成世界上第一台计算机世界上第一台计算机ENIAC（埃尼阿克）（埃尼阿克）开辟了人类科学技术领开辟

4、了人类科学技术领域的先河，使信息处理域的先河，使信息处理技术进入到一个崭新的技术进入到一个崭新的时代。时代。1.1 计算机基础计算机基础 1.1.2 计算机的发展与系统组成计算机的发展与系统组成世界上第一台计算机世界上第一台计算机ENIAC（埃尼阿克）（埃尼阿克）开辟了人类科学技术领开辟了人类科学技术领域的先河，使信息处理域的先河，使信息处理技术进入到一个崭新的技术进入到一个崭新的时代。时代。第一代第一代（19461956）电子管电子管5千千4万（次万（次/秒）秒）第二代第二代（19571964）晶体管晶体管几十万几十万百万（次百万（次/秒）秒）第三代第三代（19651971）集成电路集成电路

5、百万百万几百万（次几百万（次/秒）秒）第四代第四代（1972 ）大规模集成电路大规模集成电路几百万几百万几亿（次几亿（次/秒）秒）1.1 计算机基础计算机基础 1.1.2 计算机的发展与系统组成计算机的发展与系统组成计算机的奠基人图灵：奠定了现代计算机发展的理论基础 图灵机（Turing Machine，简称TM）,计算机理论模型.只有图灵机能够解决的问题，实际计算机才有可能解决 冯诺依曼：(存储程序和程序控制),计算机的物理结构 1.1 计算机基础计算机基础 1.1.3 计算机的新技术1.1.并行处理并行处理2.2.网格网格3.3.蓝牙蓝牙4.4.嵌入式嵌入式5.5.虚拟化虚拟化6.6.云应

6、用云应用7.BYOD7.BYOD8.8.可穿戴智能设备可穿戴智能设备 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 数制就是一种数制就是一种记数规则记数规则，我们可以利用这种规则，我们可以利用这种规则来表示数来表示数。按按进位进位的原则进行计数称为进位计数制，简称的原则进行计数称为进位计数制，简称“数制数制”不同不同的基数表示不同的进制数的基数表示不同的进制数常用数制的基数和数字符号常用数制的基数和数字符号 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换1.1.二进制数与十进制数之间的转换二进制数与十进制数之间的转换（1 1）二进制数转换为十进制数

7、）二进制数转换为十进制数方法：将二进制数按基数展开成多项式，各项相方法：将二进制数按基数展开成多项式，各项相加求和。加求和。例例 将二进制数将二进制数 1101101.01 1101101.01 转换成十进制数。转换成十进制数。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换1 1）十进制整数转换成二进制整数。）十进制整数转换成二进制整数。方法：除方法：除2 2取余法，倒排余数。即将十进制整数连取余法，倒排余数。即将十进制整数连续除以续除以2 2，记录每次的余数，直到商为零。然后将，记录每次的余数，直到商为零。然后将每次记录的余数从最后一个余数开始排列

8、就是转换每次记录的余数从最后一个余数开始排列就是转换后的二进制整数。最后一次得到的余数为转换后的后的二进制整数。最后一次得到的余数为转换后的二进制整数的最高位。二进制整数的最高位。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换 例例 将十进制整数将十进制整数216216转换为转换为二二进制数进制数 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换2 2）十进制小数转换成二进制小数）十进制小数转换成二进制小数方法：乘方法：乘2 2取整法，正排整数。即用取整法，正排整数。即用2 2去乘该十进去乘该十进制的小数部分

9、，取乘积的整数部分作为二进制小数制的小数部分，取乘积的整数部分作为二进制小数的最高位；再用的最高位；再用2 2去乘上一次乘积的小数部分，取去乘上一次乘积的小数部分，取新乘积的整数部分作为二进制小数的次高位；新乘积的整数部分作为二进制小数的次高位；直到乘积为零或已达到二进制小数位数的要求为止。直到乘积为零或已达到二进制小数位数的要求为止。最后一次得到的整数为转换后的二进制小数的最低最后一次得到的整数为转换后的二进制小数的最低位。位。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换 例例 将十进制小数将十进制小数0.44531250.4453125转换为转

10、换为二二进制数进制数 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换 例例 将十进制小数将十进制小数0.120.12转换为二进制数，保留转换为二进制数，保留5 5位小数。位小数。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换2.2.二进制数与八进制数之间的转换二进制数与八进制数之间的转换（1 1）二进制数转换为八进制数）二进制数转换为八进制数方法：从小数点开始，向左或向右每三位为一组方法：从小数点开始，向左或向右每三位为一组（不足三位用（不足三位用 0 0 补齐）；将每组三位数用一位八补齐）；将每组三位数用

11、一位八进制数表示。进制数表示。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换2.2.二进制数与八进制数之间的转换二进制数与八进制数之间的转换（2 2）八进制数转换为二进制数）八进制数转换为二进制数方法：将每位八进制数用三位二进制数表示，去方法：将每位八进制数用三位二进制数表示，去掉两端多余的掉两端多余的0 0。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换3.3.二进制数与十六进制数之间的转换二进制数与十六进制数之间

12、的转换（1 1）二进制数转换为十六进制数）二进制数转换为十六进制数方法：从小数点开始，向左或向右每四位为一组方法：从小数点开始，向左或向右每四位为一组（不足四位用（不足四位用 0 0 补齐）；将每组四位数用一位十补齐）；将每组四位数用一位十六进制数表示。六进制数表示。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.2各类数制间的转换各类数制间的转换（2 2）十六进制数转换为二进制数）十六进制数转换为二进制数方法：将每位十六进制数用四位二进制数表示，方法：将每位十六进制数用四位二进制数表示，去掉两

13、端多余的去掉两端多余的0 0。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.3数值数据的编码数值数据的编码计算机中数的正负号也用二进制数表示。计算机中数的正负号也用二进制数表示。正负号正负号：用：用1 1位二进制表示，通常在最高位；位二进制表示，通常在最高位；0 0表示正号，表示正号，1 1表示负号表示负号真值真值：用正负号表示的数称为真值。：用正负号表示的数称为真值。例如，例如，+7+7，-5-5机器数机器数：正负号用：正负号用数字数字表示的数称为机器数。表示的数称为机器数。即：即：+77 0 1001101机器数机器数0100110 1+77+77 符号位符号位真值真值机机器器数

14、数/真真值值0：正：正 1：负：负 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.3数值数据的编码数值数据的编码2.2.原码、反码与补码原码、反码与补码其主要目的是解决减法运算的问题。其主要目的是解决减法运算的问题。原码原码 正数（含正数（含0 0）的符号位为）的符号位为0 0，负数（含，负数（含0 0）的符）的符号位为号位为1 1，数值部分为对应数的二进制绝对值，这，数值部分为对应数的二进制绝对值，这种表示方式称为种表示方式称为原码原码。0 0的原码有两种编码：的原码有两种编码：+0(+0(0 0000000)00)-0(-0(1 1000000)00)1.2计算机中的数制与编码计

15、算机中的数制与编码 1.2.3数值数据的编码数值数据的编码 例例 用原码分别表示用原码分别表示2626和和-0.75-0.75解：解：26 261010=11010=110102 2结果结果:26:26原原=0 0000011010 11010 -0.75 -0.751010=-0.11=-0.112 2结果结果:-0.75:-0.75原原=1 1.11.110000000000 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.3数值数据的编码数值数据的编码简单，直观，简单，直观，例如，两个同号数相减：例如，两个同号数相减：X=+36，Y=+45，求，求X-Y。用原码001001000

16、010110111110111-119的原码的原码怎么办？用补码！怎么办？用补码！1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.3数值数据的编码数值数据的编码反码反码 正数正数(含含0)0)的反码与原码一样，将负数的反码与原码一样，将负数(含含0)0)的原码除符号位外每位取反即可得到的原码除符号位外每位取反即可得到反码反码 。反码的反码为原码反码的反码为原码 0 0的反码有两种编码：的反码有两种编码：+0(+0(0 0000000)00)-0(-0(1 1111111)11)1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.3数值数据的编码数值数据的编码 例例 用反码分别表示用

17、反码分别表示2626和和-0.75-0.75解：解：26 261010=11010=110102 2 26 26原原=0 00011010 0011010 结果结果:26:26反反=0 000110100011010 -0.75 -0.751010=-0.11=-0.112 2-0.75-0.75原原=1 1.11000001100000结果结果:-0.75:-0.75反反=1 1.0011111.0011111 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.3数值数据的编码数值数据的编码补码补码正数正数(含含0)0)的补码与原码一样，将负数的反码的补码与原码一样，将负数的反码末位加

18、末位加1 1即可得到对应的即可得到对应的补码补码 补码的补码为原码补码的补码为原码 0 0的补码只有一种编码：的补码只有一种编码：+0=-0=00000000+0=-0=00000000 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 1.2.3数值数据的编码数值数据的编码 例例 用补码分别表示用补码分别表示2626和和-0.75-0.75。解解 26 261010=11010=110102 2 26 26原原=0 00011010 0011010 26 26反反=0 00011010 0011010 结果结果:26:26补补=0 00011010 0011010-0.75-0.751010=

19、-0.11=-0.112 2 -0.75 -0.75原原=1 1.1100000.1100000 -0.75 -0.75反反=1 1.0011111.0011111结果结果:-0.75:-0.75补补=1 1.0100000.0100000 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 ASCII(American Standard Code for formation Interchange)码是码是美国国家标准信息交换码美国国家标准信息交换码，已被，已被国际标准化组织定为国际标准，是目前最普遍使用国际标准化组织定为国际标准，是目前最普遍使用的字符编码，的字符编码，ASCIIASCII码有

20、码有7 7位码和位码和8 8位码两种形式位码两种形式。在计算机的存储单元中，一个在计算机的存储单元中，一个ASCII码值码值占一个字占一个字节节(8个二进制位个二进制位)。1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 当对两个字符比较大小时，比较的是两个字符对应当对两个字符比较大小时，比较的是两个字符对应 ASCII ASCII 码的大小，码的大小，ASCII ASCII 码值大的为大。码值大的为大。常用字符大小：常用字符大小：“空格空格”“0 0”“1 1”“2 2”“9 9”“A A”“B B”“C C”“Z Z”“a a”“b b”“z z”1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编

21、码 汉字编码汉字编码汉字编码复杂，在一个汉字处理系统中，输入、汉字编码复杂，在一个汉字处理系统中，输入、内部处理、输出对汉字编码的要求不尽相同，因此内部处理、输出对汉字编码的要求不尽相同，因此需要进行一系列的需要进行一系列的汉字编码汉字编码及转换。及转换。输入码输入码国标码国标码机内码机内码地址码地址码字型码字型码 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 汉字编码汉字编码国标码国标码：是中华人民共和国的中文常用汉字编：是中华人民共和国的中文常用汉字编码集，亦为新加坡采用。码集，亦为新加坡采用。每个汉字占每个汉字占两个字节两个字节。一级汉字：一级汉字：37553755个；二级汉字：个；二

22、级汉字：30083008个。汉字分个。汉字分区：，区：，9494个区，每个区个区，每个区9494个汉字。个汉字。“中中”位于第位于第5454区区4848位，位，区位码区位码为为54485448，区号和位区号和位号各加号各加32 32 就构成了国标码。就构成了国标码。“中中”字的字的国标码国标码为为86808680区号区号区中位置区中位置 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 汉字编码汉字编码（2 2）输入码输入码：利用键盘上按键的不同排列组合来利用键盘上按键的不同排列组合来对汉字的输入进行编码。对汉字的输入进行编码。常见的输入码有常见的输入码有：数字码、拼音码、字形码数字码、拼音码、

23、字形码 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 汉字编码汉字编码机内码机内码：计算机内部存储、处理和传输汉字的：计算机内部存储、处理和传输汉字的编码。编码。利用字节的最高位来区分计算机内部的某个编码利用字节的最高位来区分计算机内部的某个编码是表示汉字还是表示是表示汉字还是表示ASCIIASCII字符。若最高位为字符。若最高位为1 1，就，就是汉字编码，否则就是是汉字编码，否则就是ASCIIASCII字符。因此，将国标字符。因此，将国标码的每个字节的最高位均改为码的每个字节的最高位均改为1 1，就得到了机内码。，就得到了机内码。汉字汉字 国标码国标码 汉字内码汉字内码 中中 8680(0

24、1010110 01010000)8680(01010110 01010000)(11010110 11010000)B (11010110 11010000)B 华华 5942(00111011 00101010)5942(00111011 00101010)(10111011 10101010)B (10111011 10101010)B 1.2计算机中的数制与编码计算机中的数制与编码 汉字编码汉字编码字型码字型码：表示汉字形状的编码。：表示汉字形状的编码。点阵字型点阵字型：一个汉字均匀地分成若干行、若干列，：一个汉字均匀地分成若干行、若干列，形成一个点阵，将每个点的状态用一位二进制表形成

25、一个点阵，将每个点的状态用一位二进制表示示 。矢量字型矢量字型：将汉字的每个笔画看作曲线用特定的将汉字的每个笔画看作曲线用特定的方法保存起来。方法保存起来。占用字节数占用字节数=点阵列数点阵列数8 8行数行数点阵类型点阵类型 点点 阵阵 字节数字节数简易型简易型161616163232普及型普及型24242424提高型提高型32323232精密型精密型4848484812872288|点阵字型点阵字型 具有具有速度快速度快和和容易实现容易实现的优点，的优点，|缺点是保存高质量的字型需要巨大的存储空间，缺点是保存高质量的字型需要巨大的存储空间，并且缩放时容易出现并且缩放时容易出现失真失真。1.3

26、新的思维革命新的思维革命计算思维计算思维1.3.1 计算思维的概念计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机求解、系统设计、以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。科学之广度的一系列思维活动。1.3新的思维革命新的思维革命计算思维计算思维1.3.2计算思维的本质和特征计算思维的本质是抽象（计算思维的本质是抽象（AbstractAbstract）和自动化）和自动化（Automat ionAutomat ion）。它反映了计算的根本问题，即）。它反映了计算的根本问题，即什么能被有效的自动进行。计算

27、是抽象的自动执行，什么能被有效的自动进行。计算是抽象的自动执行，自动化需要某种计算机去解释抽象。从操作层面上自动化需要某种计算机去解释抽象。从操作层面上讲，计算就是如何寻找一台计算机去求解问题，隐讲，计算就是如何寻找一台计算机去求解问题，隐含地说就是要确定合适的抽象，选择合适的计算机含地说就是要确定合适的抽象，选择合适的计算机去解释执行该抽象，后者就是自动化。去解释执行该抽象，后者就是自动化。1.3新的思维革命新的思维革命计算思维计算思维1.3.2计算思维的本质和特征计算思维的特征包括几下几点：计算思维的特征包括几下几点：（1 1）概念化，不是程序化）概念化，不是程序化（2 2）根本的，不是刻

28、板的技能）根本的，不是刻板的技能（3 3）是人的，不是计算机的思维）是人的，不是计算机的思维（4 4）是思想，不是人造物）是思想，不是人造物（5 5）数学和工程思维的互补与融合）数学和工程思维的互补与融合46计算思维日常生活中的事例计算思维日常生活中的事例 当你早晨去学校时，把当天需要的东西放进背包，这就是预置和缓存；当你弄丢手套时，沿走过的路寻找，这就是回推；在什么时候停止租用滑雪板而为自己买一付呢？这就是在线算法；在超市付帐时，你应当去排哪个队呢？这就是多服务器系统的性能模型；为什么停电时你的电话仍然可用？这就是失败的无关性和设计的冗余性。47例1：猜数。请默默选中一个数，告诉我哪些卡片上有这个数