《大学计算机基础》第1 章

第一章计算机与信息技术基础大学计算机基础COMPUTER1.3科学思维目录1.2计算机的基本概念CONTENTS1.1计算机的发展大学计算机基础（慕课版）1.4计算机中的信息表示1.1.1早期的计算工具按时间的先后顺序来讲，早期的计算工具有4种。1234小石头算筹算盘计算尺1.1.2机械计算机和电机计算机的发展机械计算机就是由一些机械部件，如齿轮、杆、轴等来构成的计算机。机械计算机的发展历程中有5位代表人物，达芬奇、什卡尔、帕斯卡、莱布尼兹、巴贝奇。达芬奇曾经设计了加法器，但最终未能实现。德国人什卡尔1623年发明了计算器，但遗憾的是，当计算机快研制成功的时候毁于大火。帕斯卡1642年发明了加法器，利用一个有10个齿的齿轮表示1位数字，几个齿轮并排起来表示一个数，通过齿轮与齿轮之间的关系来表示数的进位，这是世界上第一个研制成功的加法器。莱布尼兹是德国著名的数学家、哲学家，在1674年发明了能直接进行乘法运算的乘法器。以前数学用表是人工手动计算的，巴贝奇想使用机器计算而避免人工计算错误。1.1.3电子计算机的发展——探索奠基期探索奠基期主要的事件。技术基础的建立理论基础的建立ABC计算机Colossus计算机ENIAC计算机、EDVAC方案1.1.4电子计算机的发展——蓬勃发展期1.1.5计算机的发展展望1．计算机的发展趋势巨型化微型化网络化智能化1.1.5计算机的发展展望2．制作中的新型计算机010203DNA生物计算机光计算机量子计算机1.3科学思维目录1.2计算机的基本概念CONTENTS1.1计算机的发展大学计算机基础（慕课版）1.4计算机中的信息表示1.2.2计算机的性能指标和分类1．计算机的性能指标2．计算机的分类字长速度存储容量外部设备的配置软件的配置巨型机大型机中型机小型机微型机1.2.3计算机的应用领域和工作模式1．计算机的应用领域2．计算机的工作模式科学计算数据处理和信息管理过程控制人工智能计算机辅助网络通信多媒体技术单机模式网络模式1.2.4计算机的结构与原理1．计算机的结构2．计算机的工作原理以运算器为核心的结构以存储器为核心的结构以总线为核心的结构计算机的工作原理是“存储程序”原理，冯·诺依曼在EDVAC方案中提出。计算机的工作原理包括两方面：①将编写好的程序和原始的数据存储在计算机的存储器中，即“存储程序”；②计算机按照存储的程序逐条取出指令加以分析，并执行指令所规定的操作，即“程序控制”。1.3科学思维目录1.2计算机的基本概念CONTENTS1.1计算机的发展大学计算机基础（慕课版）1.4计算机中的信息表示1.3.1实证思维自洽性：思维结论在逻辑上不能自相矛盾。合理性：思维结论既能合理解释以往出现的现象，又能合理解释未来发生的现象。检验性：思维结论能经得起不同人的重复检验。1.3.2逻辑思维同一律：在同一个思维过程中，一个对象必须始终保持同一个含义，不能随便改变。矛盾律：在同一个思维过程中，一个结论必须始终保持一致，不能自相矛盾。排中律：在同一个思维过程中，两个相互矛盾的结论只能一真一假，不能都真，也不能都假。1.3.3计算思维计算思维的发展和以下几位人物有关。笛卡尔：笛卡尔发明了解析几何，他曾设想把现实问题化为数学问题，把数学问题化为代数问题，把代数问题化为代数方程求解问题，这些都体现了计算思维的思想。莱布尼茨：莱布尼茨提出了数理逻辑的思想，希望构造一种逻辑演算，使得逻辑判断能够用计算来解决。这也体现了计算思维的思想。希尔伯特：著名数学家希尔伯特在《几何基础》一书中，提出了从公理化走向机械化的思想。戴克斯特拉：戴克斯特拉曾提出：“我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯，从而也将深刻地影响我们的思维能力。”体现了计算思维的思想。周以真：周以发表了《计算思维》的论文，给出了计算思维的定义、论述了计算思维的特性，确立了计算思维的概念。1.3科学思维目录1.2计算机的基本概念CONTENTS1.1计算机的发展大学计算机基础（慕课版）1.4计算机中的信息表示1.4.1计算机中数的表示定点数常用的编码方案有4种。1234原码反码补码移码1.4.2计算机中非数值数据的表示信息一般表示为数据、图形、声音、文本和图像，在计算机中只能识别二进制，因此需要对其进行编码。字母和常用符号的编码汉字编码1.4.3进位计数制数制是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。其中，按照进位方式计数的数制称为进位计数制。在日常生活中，人们习惯用的进位计数制是十进制，而计算机则使用二进制，除此以外，还包括八进制和十六进制等。二进制顾名思义，就是逢二进一的数字表示方法；依此类推，十进制就是逢十进一，八进制就是逢八进一等。1.4.4不同数制之间的相互转换1．非十进制数转换为十进制数2．十进制数转换成其他进制数3．二进制数转换成八进制、十六进制数4．八进制、十六进制数转换成二进制数1.4.5二进制数的算术运算1．二进制的算术运算二进制的算术运算也就是通常所说的四则运算，包括加、减、乘、除。2．二进制的逻辑运算包括“与”“或”“非”“异或”4种。课后练习●选择题操作题课后练习（1）1946年诞生的世界上第一台电子计算机是（）。A．UNIVAC-I B．EDVAC C．ENIAC D．IBM（2）第二代计算机的划分年代是（）。A．1946～1957年 B．1958～1964年 C．1965～1970年 D．1971年至今（3）在关于数制的转换中，下列叙述正确的是（）。A．采用不同的数制表示同一个数时，基数（R）越大，则使用的位数越少B．采用不同的数制表示同一个数时，基数（R）越大，则使用的位数越多C．不同数制采用的数码是各不相同的，没有一个数码是一样的D．进位计数制中每个数码的数值不仅取决于数码本身（4）十进制数55转换成二进制数等于（）。A．111111 B．110111 C．111001 D．111011（5）与二进制数101101等值的十六进