计算机与计算思维

1、华 中 科 技 大 学 网 络 与 计 算 中 心,大 学 计 算 机 基 础,2020/7/6,网络与计算中心,2,主讲教师：李赤松 e-mail: chisong_ 电话:手机) 87543341 (办公室) 班级邮箱：fun_ 密码：20122013hust,大学计算机基础,2020/7/6,网络与计算中心,3,本课程教学目标,培养计算思维能力 掌握计算机软硬件的一些基础知识，了解信息技术的发展趋势。 熟悉典型的计算机（网络）操作环境及工作平台，具备使用常用软件工具处理日常事务的能力。 文档处理，演示文稿制作，电子表格 应用计算机进行信息处理的能力 数据库技术、

2、多媒体技术,2020/7/6,网络与计算中心,4,理论授课学时安排表,大学计算机基础门户网站地址:202.114.18.8,2020/7/6,网络与计算中心,5,平时成绩20% 课堂表现5%、上机表现5%和5次上机作业的完成情况10%（作业必须提交到作业系统） 考试系统的3次统一练习20% 每次练习可以完成多次，系统自动评分，取最高分作为本次练习的成绩。 三次上机测试60% 其中第一、二次为随堂测试（第2和4次上机时进行） 第三次为集中考试（在16周周末）,大学计算机基础门户网站地址:202.114.18.8,上机考试、内容与安排,2020/7/6,网络与计算中心,6,计算技术和计算机 是现代

3、社会、经济和科技的基石之一,2020/7/6,网络与计算中心,7,计算与计算设备的应用与发展是人类社会文明发展的必然产物计算问题不处不在、计算机“无所不能”,2020/7/6,网络与计算中心,8,8,为什么要用计算机？有哪些应用离开计算机是无法实现的？,科学计算 CAD应用 信息管理 人工智能 嵌入式系统 生物计算,1860 年，法国天文学家 Delaunay（ Charles Eugene Delaunay，1816-1872）为计算受到地球与太阳重力影响的月球运动轨迹，花了二十年,计算过程填满一本书，也只得到一个近似解 1970年, 用符号方程检查他的计算,计算机只花了20个小时,不但求出

4、更精确的近似解,还找出 Delaunay 的三个计算错误,2020/7/6,网络与计算中心,9,计算机应用领域,CAD/CAE： Computer Aided Design/Engineering,利用计算机的强大功能来支持人们进行产品开发与设计活动。 基本内容包括： 建立几何模型 工程分析与计算 动态模拟仿真 自动绘制工程图纸等,2020/7/6,9,2020/7/6,网络与计算中心,10,计算机应用领域,CAD/CAE： Computer Aided Design/Engineering,利用计算机的强大功能来支持人们进行产品开发与设计活动。 基本内容包括： 建立几何模型 工程分析与计算

5、动态模拟仿真 自动绘制工程图纸等,2020/7/6,10,2020/7/6,网络与计算中心,11,2020/7/6,11,学科交叉是创新的源泉： 学科交叉重构： XComputer! Computer-based + X,“多学科交叉融合是创新的源泉，推动了科学研究的重大突破与高新技术的产生。”,第一章 计算机与计算思维,2020/7/6,网络与计算中心,13,1 计算与计算思维 2 现代计算机的发展史 3 计算机基础知识 冯诺伊曼体系结构 计算机中的数据表示方式、形式 4 微型计算机硬件系统 5 总结,2020/7/6,网络与计算中心,14,1 计算与计算思维,2020/7/6,网络与计算中

6、心,15,计算思维的提出,Edsger_Dijkstra 我们所使用的工具影响着我们的思维方式和思维习惯,从而也将深刻的影响着我们的思维能力.,人工智能四大先驱之一 现代编程语言的主要贡献者之一 第七位图灵奖获得者,Jeannette M. Wing 周以真 卡内基-梅隆大学教授,Computational thinking will be a fundamental skill used by everyone in the world by the middle of the 21st Century.,2020/7/6,网络与计算中心,16,16,科学方法与科学思维,科学方法 实验方法、

7、理论方法、计算方法 科学思维 实证思维（重现、自洽、预见）实验：物理 逻辑思维（公理、规则、结论）推理：数学 计算思维（能行、构造、模拟）使自动：计算机,2020/7/6,网络与计算中心,17,17,科学方法与科学思维,计算思维（能行、构造、模拟）使自动：计算机 运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。 本质：抽象，自动化,2020/7/6,网络与计算中心,18,模拟-应用之魂,实验和理论思维无法解决的问题 大量复杂问题求解、宏大系统建立、大型工程组织都可通过计算模拟 核爆炸、蛋白质生成、大型飞机、舰艇设计,18,2020/7/

8、6,网络与计算中心,19,程序代码 = 细胞自动机,19,美科学家Stephen Wolfram 科学巨著:A New Kind of Science 传统的科学建立在数学基础上 新的科学建立在计算机程序上,2020/7/6,网络与计算中心,20,2020/7/6,20,。,计算机是工具，帮助提升人的能力,计算机能干什么？ 多记一些数据、多接收一些信息、算得快一些,交流更方便些。 以亿次的计算,求解繁复的微分方程和方程组,描绘超乎想象的图像,模拟无法实现或耗资巨大的过程等等,网络通世界 计算晓天下 存储知古今,计算机不能干什么？,人类的需要缺啥补啥！,不能替人拿主意、定方案。 人机分界面恰在于

9、思考二字,即把计算机所不具备的直觉、综合、机敏,甚至艺术家的灵感留给人,由人来创造性地开发各种所需的算法、模型、方法,2020/7/6,网络与计算中心,21,计算思维的概念,计算思维的关键：用计算机模拟现实世界,2020/7/6,网络与计算中心,22,1912.6.231954.6.7 英国数学家、逻辑学家,Can Machines Think?,人工智能和 计算机科学之父,图灵机,提出了一种用于判定机器是否具有智能的试验方法 -图灵试验!,图灵机由一个控制器、一条可无限延伸的带子和一个在带子上左右移动的读写头组成。这个在概念上如此简单的机器，理论上却可以计算任何直观可计算的函数.,2020/

10、7/6,网络与计算中心,23,计算思维的概念,计算思维的关键：用计算机模拟现实世界,可计算性： 图灵机：不是一种具体的机器,而是一种思想模型,可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置,用来计算所有能想像得到的可计算函数。,什么能（有效地）自动进行 什么不能（有效地）自动进行,算法问题 ：计算过程的可行操作和效率问题 算法：是指解题方案准确而完整的描述，是一系列解决问题的清晰指令或步骤。,2020/7/6,网络与计算中心,24,计算思维理解,用四个字来概括： 抽象、算法 用八个字来概括： 合理抽象、高效算法,2020/7/6,网络与计算中心,25,考虑这些日常中的事例： 当你去上学校时，会把需

11、要的东西放进背包-这就是预置和缓存。 当你弄丢东西时，你会沿走过的路回寻-这就是回推。 在超市付账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。,计算思维在生活中的例子,2020/7/6,网络与计算中心,26,26,计算思维能力,计算思维能力 建立起利用计算机技术解决问题的思路，并理解问题的可求解性。 问题抽象、模型建立、算法设计、实现,2020/7/6,网络与计算中心,27,计算思维概念： 运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、以及人类行为理解的涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。 计算思维的本质： 抽象、

12、自动化（程序、算法） 计算思维能力： 建立起利用计算机技术解决问题的思路，并理解问题的可求解性。 问题抽象、模型建立、算法设计、实现,小结,2020/7/6,网络与计算中心,28,2 计算机发展史,2020/7/6,网络与计算中心,29,人类追求的计算工具,2020/7/6,网络与计算中心,30,电子管时代(1945-1956),1904年,世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生。 电子管不但可以作为放大器件，也可以作为开关器件。,2020/7/6,网络与计算中心,31,内 存 延迟线或磁芯 外 存 纸带、卡片或磁带 工作速度 几千一万次秒 软 件 机器语言或汇编语言 应 用 科学计

13、算 代表机型 ENIAC 特 点 体积庞大，运算速度低，成本高,电子管时代(1945-1956),2020/7/6,网络与计算中心,32,1946年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator)在美国宾夕法尼亚大学诞生 发明人：莫奇来和爱克特 5000次加法/秒 体重28吨 占地170m2 18,000多只电子管 1500个继电器 功率150KW,世界上第一台电子管计算机ENIAC,埃尼阿克” 计算炮弹弹道只需要3秒钟，而在此之前，则需要200人手工计算两个月。 除了常规的弹道计算外，它后来还涉及诸多的科

14、研领域，曾在第一颗原子弹的研制过程中发挥了重要作用。 1955年10月2日，“ENIAC埃尼阿克”宣告“退役”后，被陈列在华盛顿的一家博物馆里。,2020/7/6,网络与计算中心,33,世界上第一台电子管计算机ENIAC,程序指令存放在机器的外部电路里，利用硬件即利用插线板和转换开关所连接的逻辑电路来控制运算 需要计算某个题目，必须首先用人工 接通数百条线路，需要几十人干好几天之后，才可进行几分钟运算,没有存储器，程序与计算分离,2020/7/6,网络与计算中心,34,世界上第一台存储控制计算机EDSAC,第一台采用冯诺依曼体系结构的计算机 在执行新的计算时，其线路或开关无需切换,1949年，

15、英国剑桥大学莫里斯.文森特.威尔克斯,2020/7/6,网络与计算中心,35,EDVAC,1952年1月， 由冯诺伊曼设计的计算机EDVAC问世。,EDVAC总共采用了2300个电子管，运算速度却比拥有18000个电子管的“埃尼阿克”提高了10倍，冯诺伊曼的设想在这台计算机上得到了圆满的体现。,2020/7/6,网络与计算中心,36,水银延迟线存储器,电子管是否导通代表 “1” 或 “0” ，代表一位的数据。当输入端的信号撤出后，真空管的通、断状态将会改变，所以电子管自身没有记忆功能，无法完成数据的存储。,将一块石头掷入水中，形成波浪，波头经过一段时间才能传播到远方某处，这段时间就是信号的存储

16、时间 通过不断刷新，数据就被存储下来,电脉冲信号-超声波-电脉冲信号,2020/7/6,网络与计算中心,37,威廉管存储器,水银延迟线存储器装置体积过于庞大，又十分笨重，而且数据存取速度很慢，所以不久就被静电存储管（Electrostatic Storage Tube）所取代,静电存储管实质上就是一种阴极射线管(Cathode Ray Tube，简称CRT)，是英国曼彻斯特大学的科学家威廉（Freddie C. Williams）于1948年设计的，因此也称作威廉管（Williams tube）。,每一次电子发射不仅会在屏幕的磷光物质上留下一个亮点，而且会把电荷留在屏幕上，大约0.2秒后静电才

17、会释放掉。利用这一时间延迟，正好可以实现信息的存储。,2020/7/6,网络与计算中心,38,磁鼓存储器,与水银延迟线和阴极射线存储管相比，磁鼓在存取速度和存储容量方面都具有明显优势，同时其体积也比较小，所以很快取代了前两种存储器作为主存储器的位置。,磁鼓的记忆体是位于金属圆筒表面的铁氧体磁性涂层，写数据时电磁线圈中流过电流，在磁性涂层中感应出方向上与写电流方向对应的磁极；读数据时再由这些磁极在读磁头中感应出微弱的电流来。,电磁感应,2020/7/6,网络与计算中心,39,磁芯存储器,在铁氧体磁环里穿进一根导线，导线中流过不同方向的电流时，可使磁环按两种不同方向磁化，代表“1”或“0”的信息便

18、以磁场形式储存下来,华人科学家王安博士利用这一思想研制的“脉冲传输控制装置（Pulse transfer controlling device）”于1949年获得了美国专利,2020/7/6,网络与计算中心,40,磁芯存储器,随机存储器 非易失性存储器,2020/7/6,网络与计算中心,41,晶体管时代 (1956-1963),1947年12月23号，贝尔实验室的肖克利(William B. Shockley)，布拉顿(John Bardeen)，巴丁(Walter H. Brattain)创造出了世界上第一只半导体放大器件，他们将这种器件重新命名为“晶体管“,2020/7/6,网络与计算中心

19、,42,1954年在贝尔实验室研制成功 800只晶体管,世界上第一台全晶体管计算机TRADIC,2020/7/6,网络与计算中心,43,晶体管时代 (1956-1963),物理元件 晶体管 内 存 磁芯 外 存 磁带或磁盘 工作速度 几十万次秒 软 件 高级算法语言 应 用 事务管理及工业控制 代表机型 IBM 7000 系列 优 点 体积小，寿命长，速度快，能耗少，可靠性高,2020/7/6,网络与计算中心,44,IBM 7090,1962年，IBM发布7090型大型计算机，用于美国航空公司的订票系统。该系统通过电话线提供“实时服务“，将坐落于50多座城市的高性能计算机彼此连通，处理票务数据

20、。,2020/7/6,网络与计算中心,45,集成电路时代(6470),物理元件 中小规模集成电路（硅） 内 存 半导体存储器 外 存 磁带或磁盘 工作速度 几十万几百万次/秒 软 件 高级算法语言、操作系统 应 用 计算、管理及控制 代表机型 IBM System /360 优 点 体积更小、速度更快、能耗更小、寿命更长 发展特点 计算机设计出现了标准化、通用化、系列化的局面,2020/7/6,网络与计算中心,46,世界上第一台集成电路计算机 IBM360,IBM System/360 大型机是第一个可涵盖全范围应用软件的计算机，大大小小的软件，从商业到科学，都可以进行安装应用。,2020/7

21、/6,网络与计算中心,47,IntelPENTIUM,超大规模集成电路时代（1970）,物理元件 （超）大规模集成电路 内 存 半导体存储器 外 存 磁盘和光盘 工作速度 几百万几千万次秒 软 件 操作系统和应用软件 应 用 以计算机网络为特征,2020/7/6,网络与计算中心,48,IntelPENTIUM,超大规模集成电路时代（1970）,1976年，苹果电脑Apple I,苹果公司的第一款产品 价格666美元 消费者需自己购买相应键盘、显示器等配套设备,2020/7/6,网络与计算中心,49,超大规模集成电路时代（1970）,1981年，IBM个人电脑产生。它拥有独立的键盘、打印机以及显

22、示器,它的产生使得个人手工制造电脑成为历史，电脑的生产开始进入公司化生产。,2020/7/6,网络与计算中心,50,智能化时代,让计算机具有人的听、说、读、写和思维推理能力,神经网络计算机 用数据单元模拟人脑的神经元，并利用神经元结点的分布式存储和相互关联来模拟人脑活动,生物计算机 使用蛋白分子为主要原料制成的生物芯片构成，存储能力巨大，而且以波的形式来传播信息,2020/7/6,网络与计算中心,51,计算机发展趋势,巨型化 微型化 网络化 智能化,CRAY-,2020/7/6,网络与计算中心,52,功能巨型化 天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像 处理等大量科学计算的高科技领域。

23、 体积微型化,ENIAC,计算机发展趋势,2020/7/6,网络与计算中心,53,资源网络化 使用远程资源，共享程序、数据和信息资源，网络用户 的通讯和合作。,Deepblue,处理智能化 “总有一天，人类会造出一些举止跟人 一样的没有灵魂的机械来”。 笛卡尔,计算机发展趋势,2020/7/6,网络与计算中心,54,云计算,通过网络提供可动态伸缩的廉价计算能力。 云计算是一种资源交付和使用模式， 它通过网络将大量硬件、平台、软件构成的资源池中的资源，以按需服务的形式交付给最终用户。,从为我所有到为我所用买服务这种不需要额外代价就能获得信息资源使用上的柔性，按需获取，在IT历史上前所未有。,30

24、年前，电脑被送进千家万户 20年前，网络被送进千家万户现在，服务被送进千家万户 ,2020/7/6,网络与计算中心,55,一个无处不网、无时不网、人人上网、时时在线的时代！ 网络环境下每18个月产生的数据量等于过去几千年的数据量之和。,2020/7/6,网络与计算中心,56,计算机的分类,巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机 工作站,2020/7/6,网络与计算中心,57,3 计算机基础知识,2020/7/6,网络与计算中心,58,计算机的数制及编码,数制（计数制） 指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。 编码 是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技

25、术。 计算机只认识“0”和“1”，任何信息必须转换成二进制形式数据后才能由计算机进行处理、存储和传输。,2020/7/6,网络与计算中心,59,基数：每个数位上所能使用的数码的个数。 位权：处在某一位上的“1”所表示的数值的大小。,进位计数制,十进制(101.1)10110201011100110-1 二进制(101.1)212202112012-1 (5.5) 10 八进制(101.1)818208118018-1 (65.125)10 十六进制 (101.1)16116201611160116-1 (257.0625)10,位权是基数的整数幂,2020/7/6,网络与计算中心,60,进位计

26、数制,2020/7/6,网络与计算中心,61,二进制数与其它数制的对照表,2020/7/6,网络与计算中心,62,One-input diode NOT gate,2020/7/6,网络与计算中心,63,Two-input diode AND gate,2020/7/6,网络与计算中心,64,Two-input diode OR gate,2020/7/6,网络与计算中心,65,Half adder,2020/7/6,网络与计算中心,66,不同进制数之间的转换,2020/7/6,网络与计算中心,67,例： (1999.8)10=1103+9 102+9 101+9 100+8 10-1,“权”

27、,(1101.1)2=123+1 22+0 21+1 20+1 2-1 =（8+4+1+0.5）10 =（13.5）10,二进制数转换为十进制数,规则：按“权”展开，求和。,2020/7/6,网络与计算中心,68,十进制整数转换为二进制整数,规则：除二取余，直到商为零为止，从低到高读数。 例：将十进制数86转化为二进制 2 | 86 0 2 | 43 1 2 | 21 1 2 | 10 0 2 | 5 1 2 | 2 0 2 | 1 1 0 所以,(86)10=(1010110)2,高,低,2020/7/6,网络与计算中心,69,规则：乘二取整，直到小数部分为零或给定的精度为止，从高到低读数。

28、,十进制小数转换为二进制小数,0.8125,2,X,1.6250, 1,整数,0.625,2,1.250, 1,0.25,2,0.5, 0,0.5,2,1.0, 1,高位,低位,X,X,X,2020/7/6,网络与计算中心,70,整数部分转化方法为：除R取余法 小数部分的转化方法为：乘R取整法,十进制数转换为其他(R)进制数,2020/7/6,网络与计算中心,71,二进制转换为八进制,方法三合一法 整数部分：自右向左，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。 小数部分：自左向右，三个一组，不够补零，每组对应一个八进制数码。,2020/7/6,网络与计算中心,72,一分为三法 八进制 0 1

29、 2 3 4 5 6 7 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 例如：将（207.54）8转换成二进制： 2 0 7. 5 4 010 000 111.101 100 所以， （207.54）8=（010000111.101100）2 =（10000111.1011）2,八进制转换为二进制,2020/7/6,网络与计算中心,73,二进制转换为十六进制,方法四合一法 整数部分：自右向左，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。 小数部分：自左向右，四个一组，不够补零，每组对应一个十六进制数码。 例： (11001111.01111)2 = (1100 11

30、11 .0111 1000)2 = ( C F . 7 8)16,2020/7/6,网络与计算中心,74,十六进制转换成二进制,方法一分为四法 十六进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 十六进制 8 9 A B C D E F 二进制 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 例如（1E4.2A）16=（0001 1110 0100. 0010 1010） 2 =（111100100.0010101） 2,2020/7/6,网络与计算中心,75,数据在计算机中的表示,存

31、储单元结构 位（bit）,字节（byte）,字 (word) 1Byte=8bit 1word=2Byte 字长,1K=1024 1M=1024K 1G=1024M 1T=1024G,2020/7/6,网络与计算中心,76,真值：带符号位的二进制数 如: ( + 1001110 )2 、 ( - 1001110 )2,机器数：将符号位数字化的二进制数 如: ( 1 1001110 )2 、 ( 0 1001110 )2,数据在计算机中的表示,整数在计算机内的表示,2020/7/6,网络与计算中心,77,例如：,X1 = +1010110 X1原= 01010110 X2 = + 0.10101

32、10 X2原= 0.1010110,X1 = - 1010110 X1原= 11010110 X2 = - 0.1010110 X2原= 1.1010110,0的原码表示有两种形式： +0原 = 00000000 -0原 = 10000000,原码,2020/7/6,网络与计算中心,78,例如：,X1 = +1010110 X1反= 01010110 X2 = + 0.1010110 X2反= 0.1010110,X1 = - 1010110 X1反= 10101001 X2 = - 0.1010110 X2反= 1.0101001,0的反码表示有两种形式： +0反 = 00000000 -0

33、反 = 11111111,反码,2020/7/6,网络与计算中心,79,例如：,X1 = +1010110 X1补= 01010110 X2 = + 0.1010110 X2补= 0.1010110,X1 = - 1010110 X1补= 10101010 X2 = - 0.1010110 X2补= 1.0101010,0的补码表示唯一： +0补 = 00000000 -0补 = 00000000,补码,2020/7/6,网络与计算中心,80,对时操作:（假设将时针对为1时） 一是将时针退 10-9=1 ； 一是将时针向前拨 10+3=13。 这两种方法都能对准到1时。 由此可以看出，减9和加

34、3是等价的，就是说3是(-9)对12的补码，可以用数学公式表示：-9+3 mod12,结论：负数用补码表示时,可以把减法转化为加法。,补码的举例1,2020/7/6,网络与计算中心,81,用做加法代替做减法 9-2=9+(-2) 9补=00001001 -2补=11111110 9补+-2补= 00001001+ 11111110,结果: 超过8位，最高位丢失。 故: 9补+-2补= 00000111 结果为7,00001001,+) 11111110,00000111,1,补码的举例2,2020/7/6,网络与计算中心,82,正机器数：符号位用0表示，数值不变。 X1原= X1反= X1补,

35、负机器数： 原码符号位用1表示，数值不变。 反码符号位用1表示，数值按位取反。 补码符号位用1表示，数值按位取反+1; 或反码+1,数据在计算机中的表示,2020/7/6,网络与计算中心,83,BCD(二 - 十进制编码）,BCD(Binary Code Decimal)码 用4个二进制表示一个十进制数的编码， BCD码有多种编码方法，常用的有8421码。 8421码是将十进制数码09中的每个数分别用4位二进制编码表示，对于多位数，只须将它的每一位数字用8421码直接列出即可。,2020/7/6,网络与计算中心,84,十进制数的编码与表示,2020/7/6,网络与计算中心,85,西文信息的编码

36、与表示,字符编码(Character Code)就是用二进制编码来表示字母、数字以及专门的符号。 在计算机系统中有两种重要的字符编码方式：ASCII和EBCDIC。 EBCDIC(扩展的二十进制交换码)是西文字符的一种编码。采用8位二进制表示，共有256种不同的编码，可表示256个字符。 目前计算机中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码，即美国信息交换标准代码。,2020/7/6,网络与计算中心,86,西文信息的编码与表示,字符编码：每个字符对应一个整数值 字符编码标准： ASCII码：美国标准信息交换

37、代码(American Standard Code for Information Interchange) 规定：字节(位)最高位为,位给出128个编码,2020/7/6,网络与计算中心,87,西文信息的编码与表示,128种字符：95个可见字符，33个控制字符;,2020/7/6,网络与计算中心,88,汉字编码,汉字也是字符，是中文的基本组成单位。 汉字数量大(目前汉字的总数已超过6万个)、字形复杂、异体字多、同音字多。 要想能在计算机中处理汉字，必须解决汉字的输入编码、存储编码、显示和打印字符的编码问题。,2020/7/6,网络与计算中心,89,汉字编码,汉字字符集与编码 1981年，GB

38、2312-80国家标准，其中有6763个汉字和682个非汉字字符，其字符及编码称为国标码又叫国际交换码。 GB2312字符集的构成： 一级常用汉字3755个，按汉语拼音排列 二级常用汉字3008个，按偏旁部首排列 非汉字字符682个,2020/7/6,网络与计算中心,90,汉字编码,输入码 解决汉字输入采用的编码，如“国标区位码”、“全拼”、“五笔”、“智能ABC”、“紫光华宇拼音”等输入编码。 我国在1980年制定了信息交换用汉字编码字符集基本集作为国家标准GB2312-80编码字符集，称为国标码。 在国家标准GB2312-80中，每个汉字采用双字节表示。,2020/7/6,网络与计算中心,

39、91,汉字编码,汉字国标码（输入码） 采用两个字节来编码，每个字节使用低7位，最高位为0,2020/7/6,网络与计算中心,92,汉字编码,将汉字国标码用于计算机内部存储传输，则汉字国标码的每个字节和标准ASCII码就没法区别了,汉字机内码 计算机系统内部为存储、处理和传输汉字而使用的代码 汉字机内码是在汉字国标码的基础上把每个字节的最高位由0变1，其他位不变,2020/7/6,网络与计算中心,93,2020/7/6,网络与计算中心,94,汉字编码,汉字的输出：如要显示或打印出来，必须把汉字的机内码转换成人们可以阅读的方块字形式。,汉字信息处理的工作过程,2020/7/6,网络与计算中心,95

40、,汉字编码,输出码：又称字型码或字模点阵码。 点阵字形（“1”表示对应位置是黑点、“0”表示是空白） 轮廓字形（用曲线描述，精度高、字形可变，如：Windows中的TrueType）,2020/7/6,网络与计算中心,96,汉字编码,汉字字形码 点阵：汉字字形点阵的代码 有1616、2424、3232、4848等编码、存储方式简单、无需转换直接输出，放大后产生的效果差 矢量：存储的是描述汉字字形的轮廓特征 矢量方式特点正好与点阵相反,2020/7/6,网络与计算中心,97,”存储器为中心，程序控制“计算机,冯诺依曼体系结构,数字计算机的数制采用二进制 计算机应该按照程序顺序执行,2020/7/

41、6,网络与计算中心,98,冯诺依曼体系结构,把程序和数据一起存储在存储器里 让计算机自己负责从存储器里提取指令，执行指令 计算机在执行程序的过程中，完全摆脱外界的影响，自动地运行,2020/7/6,网络与计算中心,99,冯诺依曼体系结构,把需要的程序和数据送至计算机中。 必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。 能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。 能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。 能够按照要求将处理结果输出给用户。,输入设备,存储器,运算器,控制器,输出设备,计算机的硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五

42、大部分组成。,2020/7/6,网络与计算中心,100,控制器按预先存放在计算机存储器中的程序的流程自动地连续取出指令并执行,运算器,输出设备,控制器,输入设备,存储器,冯诺依曼体系结构,2020/7/6,网络与计算中心,101,冯诺依曼体系结构,程序和数据以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址确定 控制器根据存放在存储器中地指令序列（程序）进行工作，并由一个程序计数器控制指令地执行 控制器具有判断能力，能根据计算结果选择不同的工作流程。,2020/7/6,网络与计算中心,102,3,+,5,输入命令,3,3,5,5,+,+,取加法指令,取操作数,加法 运算,8,存储结果,输

43、出命令,8,8,实例：计算机如何完成3+5=8运算的,2020/7/6,网络与计算中心,103,4 微型计算机硬件系统,2020/7/6,网络与计算中心,104,主机,控制器 运算器 存储器 输入设备 输出设备,CPU 运算器 控制器 存储器 I/O设备 输入设备 输出设备,2020/7/6,网络与计算中心,105,中央处理器 (CPU) 是执行所有工作、思考所有问题或进行所有处理的计算机部件 CPU 的部件 算术逻辑单元 ； 控制单元 ； 算术逻辑单元 (ALU) 负责计算机执行的所有数学与逻辑功能 控制单元控制计算机的所有其他部件,中央处理器,2020/7/6,网络与计算中心,106,计算

44、机要执行的指令，要读取的数据，都要放到内存当中才可以被访问。 计算机存储器基本分为两种类型：内存/外存,计算机的存储器,2020/7/6,网络与计算中心,107,四级存储结构,2020/7/6,网络与计算中心,108,内存,CPU能够直接存取的存储设备叫做内存 计算机主存储器分为： 高速缓存 (Cache),位于CPU内部 随机访问存储器 (RAM) 只读存储器 (ROM),保存有BIOS、开机自检程序,2020/7/6,网络与计算中心,109,计算机外存 软盘 硬盘 光盘 U盘 存储卡,外存,2020/7/6,网络与计算中心,110,硬盘的物理结构 盘片和磁头 硬盘的数据结构 磁道 扇区 柱

45、面,硬盘,2020/7/6,网络与计算中心,111,硬盘的工作原理,2020/7/6,网络与计算中心,112,硬盘的常用术语 容量/平均寻道时间/转速/缓存 界面接口 SATA (serial Advanced Technology Attachment) IDE (Integrated Device Electronics ) SCSI (Small Computer System Interface),硬盘,2020/7/6,网络与计算中心,113,CD-ROM,DVD-ROM,光盘刻录机,光盘,光盘的特点: 存储容量大 价格便宜 重量轻携带方便 使用寿命长,2020/7/6,网络与计算中心,114,计算机输入设备 键盘 鼠标 扫描仪 数码相机 摄像头等 计算机输出设备 显示器 音箱 打印机等,I/O设备,2020/7/6,网络与计算中心,115,扫描仪 扫描精度 光学分辨率 最大分辨率