第1章计算机概述.ppt

1,大学计算机基础,课程：名称：大学计算机基础计划学时：总学时32，其中：理论课16学时，实验课16学时学分：1.5考试方式：平时成绩10分笔试60分大作业30分,温馨提示,全国计算机等级考试每年组织两次，分别在3月份（春季）的第4个周六，9月份（秋季）的第3个周六开始。东北林业大学为考点，负责组织报名及考试，教育厅文件要求本校考生必须在本校报考，否则成绩无效。春季考试的报名时间为上一年的12月份，秋季考试的报名时间为本年6月份，届时学校网站会有通知。自考计算机第二专业，成教院组织的，对学生专业没有限制，毕业两个证（毕业证和学位证），需要通过省内统考课程4门，校内考试课程6门，全年接受报名。报名地点：信息学院（成栋楼1024）咨询电话：82192246工作时间有专人值班，可以随时打电话咨询。,课程简介：,计算机概述计算机系统数据库设计基础和应用多媒体技术计算机网络信息安全,计算机硬件及常用工具的应用FlashCS5应用PhotoshopCS6图像制作Access2010应用DreamweaverCS5应用EViews统计软件的应用,第1章计算机概述,本章讲解提纲,1.1计算机基础,1.3新的思维革命计算思维,1.2计算机中的数值与编码,1.1计算机基础,1.1.1计算机的特点及应用,1、计算机的特点运算速度快计算精度高记忆力强具有逻辑判断能力高度自动化又支持人机交互,科学计算数据处理过程控制计算机辅助工程CAD、CAM和CBE（CAI和CAT）通信（计算机网络）人工智能,2、计算机的应用,2003年2月8日国际象棋人机大战落幕双方言和,“有些时候，电脑下得就像神一样完美，但有些时候，它还得向人类多多学习。”,“深蓝”重量达1.4吨，有32个节点，每个节点有8块专门为进行国际象棋对弈设计的处理器，平均运算速度为每秒200万步。总计256块处理器集成在IBM研制的RS6000SP并行计算系统中，从而拥有每秒超过2亿步的惊人速度。它不会疲倦，不会有心理上的起伏，也不会受到对手的干扰。,小卡片：很多同学听说过计算机战胜国际象棋特级大师的故事。名为“深蓝”（DeepBlue）计算机的硬件系统是一个高速并行的计算机系统，在国际象棋比赛规定的每步棋限时3分钟里，可以推演1000-2000亿步棋局；而它的对手，蝉联12届国际象棋世界冠军的卡斯帕罗夫（GarryKasparov）的思考速度是200步。1997年5月11日，“深蓝”最终以3胜1平2负的成绩战胜了卡斯帕罗夫。,高端服务器浪潮天梭TS20000,物理参数：高度2米，重量300KG每秒最多可计算42亿步棋最多可支持上千节点数千颗处理器,2006年08月15日,中国象棋第一人、国际特级大师许银川在两回合较量中与超级计算机浪潮天梭两战两和，为本次人机大战划上了圆满句号。,人类为什么需要人工智能？,做人类做不到的事情,探索者号水下1000米机器人,做对人类有危险的事情,MPR-800多用途机器人，可用于扫雷、灭火、核生化污染清除等多项危险工作,排爆机器人,我国沈阳自动化所研制的PXJ-2机器人也加入了公安部队的行列。,消防机器人,消防机器人作为特种消防设备可代替消防队员接近火场实施有效的灭火救援、化学检验和火场侦察。它的应用将提高消防部队扑灭特大恶性火灾的实战能力，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡将产生重要的作用。,做人类做不好的事情,机器人轮椅主要有口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能。,世界上第一台计算机是在1946年诞生的，取名为ENIAC（埃尼阿克）开辟了人类科学技术领域的先河，使信息处理技术进入到一个崭新的时代。,1.1.2计算机的发展与系统组成,第一台电子计算机（ENIAC）,5000次加法/秒体重28吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率150KW,计算机发展的几个阶段,第一代（19461956）电子管5千4万（次/秒）,第二代（19571964）晶体管几十万百万（次/秒）,第三代（19651971）集成电路百万几百万（次/秒）,第四代（1972）大规模集成电路几百万几亿（次/秒）,代别划分标准：逻辑元器件,图1-2电子管计算机,图1-1世界上第一台通用数字电子计算机ENIAC,图1-3晶体管计算机,图1-4集成电路计算机,图1-5大规模、超大规模集成电路计算机,我国在1958年研制出第一台电子计算机，1964年国产第一批晶体管计算机问世，1983年12月，我国第一台命名为“银河”的巨型计算机在国防科技大学研制成功。中国成为继美国、日本之后，第三个能独立设计和制造巨型计算机的国家。,银河,“攻克巨型机技术，为中华民族争光”。,1992年研制出每秒能进行10亿次运算的巨型机-银河II,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（TuringMachine，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,1.1.3计算机的新技术,1.并行处理2.网格3.蓝牙4.嵌入式5.虚拟化6.云应用7.BYOD8.可穿戴智能设备,数制就是一种记数规则，我们可以利用这种规则来表示数。按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称“数制”,1.2计算机中的数制与编码,1.2.1计算机的数制,常用数制的基数和数字符号,常用的数制,基数：某种进制的数字符号的个数.,不同的基数表示不同的进制数,各进制数的特点,十进制特点：十个数字符号0、1、9；逢十进一；基数为10二进制特点：二个数字符号0、1；逢二进一；基数为2八进制特点：八个数字符号0、1、7；逢八进一；基数为8十六进制特点：十六个数字符号0、1、9、A、B、F；“逢十六进一；基数为16。A至F六个符号分别与十进制的10、11、12、13、14和15对应。,位权表示法：,位权：一种进制中某个位置上的单位值.,N进制第i位的位权为：Ni,位权与基数的关系：各进位制中位权的值，是基数的若干次幂。用任何一种数制表示的数都可以写成按位权展开的多项式之和。例如：(123)10=1102+2101+3100基数：10位权：102、101、100,1.2.2各类数制间的转换,1.二进制数与十进制数之间的转换（1）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，各项相加求和。,例将二进制数1101101.01转换成十进制数。,（2）十进制数转换为二进制数,1）十进制整数转换成二进制整数。方法：除2取余法，倒排余数。即将十进制整数连续除以2，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二进制整数的最高位。,例将十进制整数216转换为二进制数,结果:21610=110110002,2）十进制小数转换成二进制小数,方法：乘2取整法，正排整数。即用2去乘该十进制的小数部分，取乘积的整数部分作为二进制小数的最高位；再用2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；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位。,例将十进制小数0.4453125转换为二进制数,结果:0.445312510=0.01110012,例将十进制小数0.12转换为二进制数，保留5位小数。,结果:0.12100.000112,2.二进制数与八进制数之间的转换,用三位二进制数表示一位八进制数的基本数字符号。（1）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（不足三位用0补齐）；将每组三位数用一位八进制数表示。,从小数点开始，每三位一组，不足三位的用0补齐，每一组用一个八进制数字表示.,例将二进制数11011000.0111001转换为八进制数,例将八进制数330.3448转换为二进制数,（2）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，去掉两端多余的0。,3.二进制数与十六进制数之间的转换,用四位二进制数表示一位十六进制数的基本数字符号。（1）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（不足四位用0补齐）；将每组四位数用一位十六进制数表示。,例将二进制数11011000.0111001转换为十六进制数,从小数点开始，每四位一组，不足四位的用0补齐，每一组用一个十六进制数字表示.,（2）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，去掉两端多余的0。,1.2.3数值数据的编码,正负号：用1位二进制表示，通常在最高位；0表示正号，1表示负号真值：用正负号表示的数称为真值。例如，+7，-5机器数：正负号用数字表示的数称为机器数。,计算机中数的正负号也用二进制数表示。,机器数,0,1,0,0,1,1,0,1,+77,符号位,真值,机器数/真值,0：正1：负,2.原码、反码与补码其主要目的是解决减法运算的问题。原码正数（含0）的符号位为0，负数（含0）的符号位为1，数值部分为对应数的二进制绝对值，这种表示方式称为原码。0的原码有两种编码：+0(00000)-0(10000),例用原码分别表示26和-0.75解：2610=110102结果:26原=00011010-0.7510=-0.112结果:-0.75原=1.1100000,原码优点：简单，直观，与真值转换简单原码缺点：算术运算不方便,例如，两个同号数相减：X=+36，Y=+45，求X-Y。,用原码,00100100,00101101,11110111,-119的原码,怎么办？用补码！,反码正数(含0)的反码与原码一样，将负数(含0)的原码除符号位外每位取反即可得到反码。反码的反码为原码0的反码有两种编码：+0(00000)-0(11111),例用反码分别表示26和-0.75解：2610=11010226原=00011010结果:26反=00011010-0.7510=-0.112-0.75原=1.1100000结果:-0.75反=1.0011111,补码正数(含0)的补码与原码一样，将负数的反码末位加1即可得到对应的补码补码的补码为原码0的补码只有一种编码：+0=-0=00000000,例用补码分别表示26和-0.75。解2610=11010226原=0001101026反=00011010结果:26补=00011010-0.7510=-0.112-0.75原=1.1100000-0.75反=1.0011111结果:-0.75补=1.0100000,ASCII码,ASCII(AmericanStandardCodeforformationInterchange)码是美国国家标准信息交换码，已被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，ASCII码有7位码和8位码两种形式。在计算机的存储单元中，一个ASCII码值占一个字节(8个二进制位)。,1.2.4字符编码,当对两个字符比较大小时，比较的是两个字符对应ASCII码的大小，ASCII码值大的为大。常用字符大小：“空格”“0”“1”“9”“A”“B”“Z”“a”“b”“z”,1.2.5汉字编码,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，因此需要进行一系列的汉字编码及转换。,输入码,国标码,机内码,地址码,字型码,国标码：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。每个汉字占两个字节。一级汉字：3755个；二级汉字：3008个。汉字分区：，94个区，每个区94个汉字。,“中”位于第54区48位，区位码为5448区号和位号各加32就构成了国标码。“中”字的国标码为8680,输入码：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。常见的输入码有：数字码、拼音码、字形码,机内码：计算机内部存储、处理和传输汉字的编码。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ASCII字符。若最高位为1，就是汉字编码，否则就是ASCII字符。因此，将国标码的每个字节的最高位均改为1，就得到了机内码。汉字国标码汉字内码中8680(0101011001010000)B(1101011011010000)B华5942(0011101100101010)B(1011101110101010)B,字型码：表示汉字形状的编码。点阵字型：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示。矢量字型：将汉字的每个笔画看作曲线用特定的方法保存起来。,占用字节数=点阵列数8行数,点阵字型具有速度快和容易实现的优点，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失真。,1.3新的思维革命计算思维,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。,1.3.2计算思维的本质和特征,计算思维的本质是抽象（Abstract）和自动化（Automation）。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，选择合适的计算机去解释执行该抽