计算机与网络

计算机基础

ElementaryComputerApplicationforMedicine路利军E-Mail:PhoneNo.61648287南方医科大学生物医学工程学院注意事项上课时间安排理论课时间：上机时间：理论教材、实验教材《医学信息技术基础教程》（第1版）《医学信息技术基础教程实验指导》（第1版）进度安排：《教学进度表》成绩的评定平时考勤、单元测验（实验课）（10%）期末考试（理论与上机操作同步）（90%）实验学习要求1.上实验课前要预习理论课本及实验指导，明确实验目标，理顺实验操作步骤。2.认真完成实验，并在实验中印证自己对概念的理解和操作的熟练程度，不断提高自学能力。3.实验后通过思考题，及时归纳总结，同时完成课外实验和测试练习。4.充分利用实验室开放时间上机。5.遵守实验室规章制度，要爱护机器设备。(其它事项请参照实验室规定)计算机课程结构与安排课程结构与安排：二个知识和能力的层次:计算机基础(必选)━━━计算机应用技术基础(选修)━━理论课与实验课的关系理论课---介绍计算机与网络系统概念和知识、信息处理方法，培养医学信息观念与计算思维、综合运用软件工具的能力。实验课---熟练掌握W.W.P.E.VB、SQL软件的基本操作，完成实验内容的要求并利用思考题深化掌握。计算机和网络的知识与软件技术；电子文稿和电子演示文稿的编辑应用；数据处理与数据存储、管理和利用；应用系统开发-程序设计。医学信息学基础、医学信息决策分析本课程内容安排第1至17周上理论及实验课，第18周期末考计算机和网络的知识中文Windows7操作系统、计算机互联网络电子文稿和电子演示文稿的编辑应用中文Word2010和中文PowerPoint2010的使用数据处理与数据存储、管理和利用中文Excel2010的使用、Access2010和SQL

Server2008初步应用系统开发-程序设计VisualBasic2010程序设计42学时(含实验课)48学时(含实验课)今天的内容§1.1计算机与网络信息时空的中枢——计算机信息时空的神经网络§1.4医学信息学概述§1.5现代信息化技术的应用与发展第1节小结获取网上教学资料计算机和网络是能够对各种信息进行自动存储、处理和传输的电子设备装置。1.1.1计算机§计算机工作原理组成§计算机内的信息表示和存储§计算机系统基本组成§计算机的发展及应用计算机(Computer、ElectronicBrain)能够对各种信息进行高速海量、自动存储和处理，由程序控制操作过程的电子装置。人类大脑思维的延伸与模拟的工具逻辑推理能力、智能化程度进一步展开人类思维空间高速运算能力和大容量存储能力弥补人类这方面的不足§-1计算机基本结构及工作原理

_(1)计算机基本结构_(P2)结构的三大特征：①采用二进制形式表示数据和指令；②指令数据事先存入存储器中，工作时能够自动高速地顺序从存储器中取指令，并执行；③由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备组成。输入信息

控制器运算器内存贮器输入设备输出设备

中央处理器CPU

外存贮器取数存数取数存数输出信息指令状态_(2)工作原理_(P2)根据要求编制计算机运行的程序将程序和原始数据经输入设备送入存储器中保存。按照预设程序指令顺序由控制器发出相应的控制命令，将已存入存储器中的数据取出送到运算器中进行运算。计算的中间结果或最后结果又由运算器送回存储器保存。由控制器发出控制命令，从存储器中取出结果，经输出设备转换成人们习惯的十进制数输出。_(3)指令、算法和程序_(P2)指令规定计算机执行一个基本操作的二进制序列命令码。一个计算机所能识别的一组不同指令的集合，称为计算机的指令集合或指令系统。算法使计算机完成某一问题的解题步骤。也可以认为是满足输入和输出之间关系的计算过程。程序人们根据预定的任务，设计一个算法，用某种计算机语言按照设计好的算法来编写的指令、语句和数据的序列。§-2计算机内的信息表示和存储数制数在计算机内的表示方法编码其他信息的编码二维信息的编码——二维信息具有两个变量。多维信息的编码——多维信息具有多个变量。其编码方法是降维至二维，然后按二维信息的编码方法进行编码。一、数制

_(1)数制的定义(p3)458.763=4102+5101+8100+710-1+610-2+310-3

数制用一组规定的符号和规则来表示数的方法。任何一种进位计数制都可以写成基数：进位计数制中所用的数字符号的个数。位权：在进位计数制中，把基数的若干次幂称为“位权”。b-基数；ai-第i位上的数字符号；bi-位权；n和m分别是数的整数部分和小数部分的位数。权基数注意：不论采用何种进位制，它仅仅是对同一数量的表示方法不同，其所表示的值是相同的。_(2)几种数制的介绍十进制(decimal) 基数：10，逢十进一，表示方法：D(decimal) 101二进制(binary) 基数：2，逢二进一，表示方法：B(binary)101B八进制(octal)基数：8，逢八进一，表示方法：O(octal)101O十六进制(hexadecimal)基数：16，逢十六进一，表示方法：H(hexadecimal)101HBCD码（十进制的二进制编码）(110000010)2表示方法：用四位二进制数表示一位十进制数 386 十进制数 001110000110 BCD码_几种数制的介绍_续1十六进制与计算机内部信息表示的二进制有着某种特殊的关系十六进制

二进制

十六进制

二进制

0

0000

8

1000

1

0001

9

1001

2

0010

A

1010

3

0011

B

1011

4

0100

C

1100

5

0101

D

1101

6

0110

E

1110

7

0111

F

1111

_(3)数制间的转换_(P4-5)二、八、十六进制数转换为十进制数按公式计算(1101.101)2=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=8+4+1+0+0.5+0.125=(13.625)10(1AB)16=1×162＋10×161＋11×160=256+160+11=427_数制间的转换_续1(P4)十进制数转换为二进制数整数部分转换采用“除2取余”，直至商为0小数的转换采用“乘2取整”，直到余下的纯小数部分为0或达到所要求的精度为止。例：（25.827)10整数部分：2525………..122222………..0………..0………..1………..1126310(最低位)(最高位)(11001)2×21.654×21.308×20.616×21.232=(.1101)2最高位小数部分(0.827)10转换为二进制:0.827(25.827)10=(11001.1101)2_数制间的转换_续2(P5)二进制→十六进制:每四位二进制数对应一位十六进制数,以小数点为界,整数部分从低到高,小数部分从高到低,四位一组,不足四位补零。例:(000110111101.01110100)2 (1 B D . 7 4)16二进制→八进制:每三位二进制数对应一位八进制数，转换方法与上相似。(000110111101.011101000)2 (0675. 3 50)8二、数在计算机内的表示方法_(P)二进制数在计算机内有三种存储方式。以8位二进制示例原码（TrueForm）正数真值负数正数真值的最高位置1反码（One’sComplement）正数与原码相同负数在原码的基础上按位取反补码（Two’sComplement）正数与原码相同负数在原码的基础上按位取反，最后位加1。浮点数（floatingpointnumbers）[+0]=[00000000][-0]=[1000000][+25]原=[00011001][-25]原=[10011001]计算机内数据用二进制形式来表示。[+25]反=[+25]原=[00011001][-25]反=[11100110][-25]补=[-25]反+1=[11100111]三、编码

_(1)编码的定义(P1-1)字符及字符编码字符：英文字母、数字符号、运算符号、标点符号、分隔符号、各种特殊符号和控制符号字符编码：规定如何用二进制数来表示字符。ASCII码：《美国信息交换标准码》采用7位二进制编码，通常用一个字节表示，其中最高位用作奇偶校验。可以表示128个字符(p12)计算机中信息处理的基本单位：字节Byte八位的ASCII码，表示256个字符，前128个字符与ANSI一致，后128个字符是IBMPC系统的扩充字符。AmericanStandardCodeforInformationInterchange七位ASCII码表：高位000001010011100101110111低位0000NULDLESP0@P、p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB’7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;K[k{1100FFFS,<L\l|1101CRGS-=M]m}1110SORS.>N^n~1111SIUS/?O_oDELcharacterForexample,theASCIIcodeforuppercaseA1000001_(2)信息度量的单位(P)位(Bit):一个二进制位;字节(Byte):8位的二进制数

（1字节相当于一个英文字母）;字(word)两个字节16位千字(KB):1KB=1024B;兆(MB):1MB=1024KB;吉(GB):1GB=1024MB;(TB):1TB=1024GB._(3)汉字编码(P5-6)

汉字内码、汉字输入码、汉字输出码汉字内码计算机内处理和存储汉字所用的代码，简称内码。在计算机内汉字用二个字节存储。GB2312-80《信息交换用汉字编码字符集—基本集》国标码汉字6763（一级汉字3755个、二级汉字3008个）非汉字图形字符代码682个区位码：一个四位十进制数

国标码：两个字节的十六进制数

汉字的国标码分别加上80H，即构成内码。一个汉字占2字节。16个Bit可以表示多少个汉字？印度数学家西萨班·达依尔关于象棋盘上的麦粒的故事。区→国的转换：将区位码的区号和位号分别转为十六进制数,再分别加上”20H”_(3)汉字编码(P6)_续1位区 0102…… 9401－ 图形字符；0910－ 空闲未用1516－ 一级汉字，按汉语拼音顺序排列5556－ 二级汉字，按偏旁部首及笔划数排列8788－ 空闲未用，留作扩展时用94区位码：一个四位十进制数国标码：两个字节的十六进制数_(3)汉字编码(P6)_续2

汉字输入码、汉字输出码输入码以字母数字键的组合对汉字进行的编码，叫做汉字输入码或外码。数码：如区位码、电报码等。音码：拼音方案中还有全拼、简拼和双拼等方案。形码：如五笔字型码、表形码、首尾码等。音形码：如自然码、声韵部形码、快速输入码等。输出码汉字在显示和打印输出时，以汉字字形信息表示的代码。也叫做字形码或字模点阵码。§-3计算机系统与多媒体计算机

_(1)微型计算机硬件组成(P7)

_(2)软件系统_(3)计算机主要技术指标(P8-9)1）CPU类型2）机器字长3）时钟频率和机器周期4）运算速度5）存取速度6）存储器容量系统软件操作系统系统服务软件网络软件各种语言的处理程序数据库管理系统应用软件文字处理软件图形处理软件财务管理系统辅助教学软件数据统计软件包某专用设备上的控制程序§-4计算机发展及应用计算机的发展、分类和特点(自学P10-12)谁？发展历程？如何分类？有什么特点？(通过习题学习)计算机的应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。目前计算机正在向面向人工智能、神经元网络计算机和生物芯片方向发展。未来计算机随着应用领域的拓展，在功能、体积等方面将分别朝着巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化的方向发展。

1.1.2信息时空的神经网络§计算机网络的概念和分类§计算机网络拓扑结构§小型网络的组网§计算机网络安全与病毒防范§互联网的基础概念（）§-1.计算机网络的概念和分类

计算机网络的定义(P13)计算机网络（ComputerNetwork）利用通信设备和通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统按不同的拓扑结构形式连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议管理和协调下，实现资源共享和信息传递的系统。§-1.续

计算机网络分类与功能(P13-14)计算机网络的分类规模位置局域网（LocalAreaNetwork，LAN）广域网（WideAreaNetwork，WAN）城域网（Metropolitanareanetwork，MAN）功能：公用事业网、专用网按网络拓扑结构：星型、环型、总线型和混合形计算机网络的功能数据通讯资源共享（数据、软件、硬件资源）提高计算机的可靠性（后备）便于进行分布式处理综合信息服务§-2.计算机网络拓扑结构网络拓扑结构定义网络上各节点的连接方式常见的拓扑结构星型、环型、总线型、树型和混合型§-3.小型网络的组网

计算机网络设备、协议、外联(P15-16)（1）局域网的组成设备服务器—管理网络资源与提供服务的核心设备。工作站—与网络连接的用户机。网络适配器—提供工作站与网络之间的连接接口和物理通信协议。网络传输介质——用于网络中各结点之间数据传输的物理介质。同轴电缆—50Ω的同轴电缆（传输数字信号）和75Ω的同轴电缆（传输模拟信号）双绞线—绞合在一起的一队导线光纤—光导纤维其他设备：中继器、集线器(HUB)、交换机(Switch)、调制解调器(Modem)、网桥、路由器(Route)。传输介质以及其他的一些连接设备外壳绝缘层(PVC,Teflon)传导铜芯铜网或铝网屏蔽层光纤连接器（尾纤、SC、ST头跳线光纤（芯）玻璃覆层保护外壳(jacket)减弱的信号再生的信号中继器RepeaterOn-boardExternal网络适配器组网中几个关键的要点网络中计算机的服务方式专用服务器结构各工作站之间的通信必须通过服务器主从式结构各工作站除了跟服务器对话，也可以相互间直接交互信息对等式结构网络中各计算机的地位对等介质访问控制方式竞争方式（总线型逻辑拓扑）令牌传送方式（环型逻辑拓扑）协议及其作用计算机之间的通讯交互规则，称为协议。（三大要素）开放系统互连参考模型的七层协议（ISO组织的OSI模型）物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层常用的网络协议①TCP/IP：广域网工业标准协议集(Internet的基础协议);②IPX/SPX;③NETBEUI协议;④APPLETALK语法：如何讲语义：讲什么同步：讲话次序组网中几个关键的要点的实现网络软件网络操作系统—支持、执行用户的网络操作。如：Unix,Netware,WindowsNT网络协议软件—使机器执行某个协议的工具联机服务软件—提供上网获取信息的功能。通讯软件—用户获取通信服务。网络管理软件—网络设备（服务器、交换机）的能力、参数网络安全软件—保证外拒入侵者，内防泄密者（防火墙软件）§-3续

计算机网络联接（2）以太网(Ethernet)以太网采用总线结构，所有的节点通过以太网卡连接到一条总线上。为了实现总线上任意两个节点之间的通信，局域网中的每个节点都有一个唯一的地址，称为介质访问地址（MAC）。当一发送节点发送一帧信息时，这个帧必须包含该节点的MAC地址和接收节点的MAC地址。每次通信时，连接在总线上的所有节点，都要检测信息帧中的MAC地址，决定是否应该接收该信息帧，这个任务也是由每个节点的网卡完成的。信息帧的接收方可以是一个节点，也可以是一组节点(称为组播)，甚至是网络上所有其他的节点(称为广播)。（3）交换式局域网交换式局域网是一种星形拓扑结构的网络，其基本组成部件是一个电子交换器，许多计算机都连接在交换器上，并通过交换器进行相互通信。（4）无线局域网(WLAN)采用红外线（IR）或者无线电波（RF）进行数据通信，能提供有线局域网的所有功能，同时还能按照用户的需要方便地移动或改变网络。§-4.计算机网络安全与病毒防范

计算机网络安全(P16-17)计算机网络安全安全威胁传输中断会影响数据的可用性，信息被窃听将危及数据的机密性，信息被篡改将破坏数据的完整性，伪造信息则失去了数据的真实性。网络安全的具体内容①运行系统的安全②网络上系统信息的安全③网络上信息传播的安全④网络上信息内容的安全网络安全技术数据加密技术、身份验证、访问控制、访问授权、虚拟网络技术主动防御技术网络防火墙、安全扫描器、密码检查器、审计、路由过滤、物理及管理安全§-4.续

计算机病毒及分类、黑客计算机病毒的基本知识病毒(Virus)

：具有自我繁殖,相互传染和破坏作用的计算机程序。特点：破坏性、传染性、隐蔽性、潜伏性分类：文件型病毒、引导区型病毒、宏病毒、混合型病毒。

病毒的清除：使用防杀毒软件例KV300、瑞星杀毒软件、Norton等黑客（Hacker）:原指用斧头制作家具的人。1976年该词开始是指技术高超的有强制力的计算机程序员。现专门从事未授权的非法访问网络站点，窃取信息、删改数据、破坏系统；对用户造成的损失和破坏远大于病毒，是网上的犯罪行为。防黑客的方法：不允许他人或单位储存你的信用卡资料；使用数字和字母混排的密码并经常变更；确认你交流网站的网址，不要输入不安全的网址；不要打开不明来历的电子邮件及附件。§-4.续

防火墙（3）防火墙技术防火墙（Firewall）是一个位于计算机（或内网）和它所连接的网络之间的软件或硬件。防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成。部分在使用的防火墙Windows内嵌的奇虎360（安全卫士、木马防火墙、流量防火墙）、金山、瑞星等§1.4医学信息学概述

(P45-48)信息香农（C.E.Shannon）的“信息”定义信息是用来消除某种不确定性的东西。维纳的“信息”定义信息就是在适应外部世界，并且使这种适应反作用于外部世界的过程中同外部世界进行相互交互的内容的名称。简单地说：信息就是人们对于客观事物的描述。人类社会最基本的三个要素物质、能量和信息。物质是基础，能量是动力，而信息则是社会经济系统赖以构造和协调的纽带，是合理配置、正确调度的依据，是社会生产力的倍增器。三要素的区别信息与物质的区别信息与能量的区别①物质被转移后，原位不再存在该物体。但人把拥有的信息传递出去后，他并未丢失或减少具有的信息。②任何物质都具有质量。信息离不开物质载体，但它本身却没有质量，它并不依赖某一特定的物质载体。①信息的内容取决于信源，信息所起的作用则取决于信息的内容和信宿的条件。②能量可以互相转化而且是守恒的，信息则不遵守守恒定律，常常由于传递过程中所受到的干扰，造成信息丢失。事物及其运动状态的表征，信息通过物质载体以消息、情报、数据和信号等方式被表达，并进行传递和交换。§1.4续信息的基本特征信息学将信息作为研究对象，是研究信息的特点及活动过程和规律的科学。人的基本信息活动——信息获取、信息传递、信息处理与再加工、信息使用等过程。客观性、抽象性、整体性、时效性、层次性、不完全性普遍性、寄载性、共享性、时效性、可识别性、可表征性、可处理性3737℃？温度§1.4续医学信息学（MedicalInformatics）以医学信息为主要研究对象，以医学信息的运动规律及应用方法为主要内容，以现代计算机为主要工具，以解决医药工作人员在处理医学信息过程中的各种问题为主要目标的学科。作用：延伸医学工作者的感觉功能、思维的功能、执行能力医学信息学研究的对象医学信息医学信息学研究的内容①医药信息标准；②医学专家系统；③大系统理论与临床计算机仿真；④医药信息工程与医院信息系统；⑤远程医学等。医学信息学主要研究范围归纳为：①医学信息的概念、属性、本质，表征和度量。②医学信息系统的概念、构成、功能、原理、方法和手段。③利用医学信息进行控制的原理和方法。④实现医学信息系统最佳组织的原理和方法。§1.4续医学、医学信息、医学信息学三者的关系为了生命科学，医学工作者企望寻求和探索医学问题中蕴涵的医学信息；医学信息学则是达成这种实现的桥梁，在医学信息学领域中从事信息技术工作的人员研究和开发挖掘和发现其中信息的方法与技术工具。医学信息医学医学信息学§1.4续

（HospitalManagementInformationSystem,HMIS）医院管理信息系统利用计算机软硬件技术、网络通信技术等现代化手段，对医院及其所属各部门的人流、物流、财流进行综合管理，对在医疗活动各阶段产生的数据进行采集、储存、处理、提取、传输、汇总、加工生成各种信息，从而为医院的整体运行提供全面的、自动化的管理及各种服务的信息系统。医院管理信息系统的主要目标支持医院的行政管理与事务处理业务，减轻事务处理人员劳动强度，辅助医院管理，辅助高层领导决策，提高医院工作效率，从而使医院能够以少的投入获得更好的社会效益与经济效益。§1.5现代信息化技术的应用与发展_(P49-54)计算机与网络在医学应用医院信息系统(HIS)医学信息高度共享与网络的应用。医学数据的计算与数据处理统计计算，科学计算，可视化计算。医学信息检索与网络医学信息资源检索及社区保健、远程会诊、继续医学教育、学术研究和信息交流。智能化医疗仪器和医学图象处理获取病原数据，处理数据提取诊断信息。医学专家系统与计算机辅助教学知识的表达、存储及应用—辅助诊断及教学。“数字化人”、“人类基因组计划”中国癌症信息库1.5.1医疗中的物联网

物联网_续1医疗中的物联网物联网一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。3个重要特征普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化物联网的三层结构感知层——各种传感器以及传感器网关网络层——各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成应用层——物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。1.5.1医疗中的物联网

物联网_续2物联网的关键技术射频识别技术RFID射频识别（RadioFrequencyI