同济大学计算机前沿技术概论 第1章_课程概述_工学_高等PPT课件

2022/3/23
密码技术
3) Vigenere密码
–
–
这是一种典型的多表密码，即一个明文字母可
以表示为多个密文字母
设密钥k=k1k2…..kn,明文M=m1m2m3…..mn，加密
变换Ek(M)=c1c2…
其中 ci(mi+ki)mod26, i=1,2….n
例：消息data security,k=best.
发送者和接收者共享密钥 发送者和接收者共享密钥
安全信道
传输密文
明文
加密算法
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明文
解密算法
传统加密模型
密码技术
1) 棋盘密码
建立一张表，使每一个字符对应行列号
表4-1 棋盘密码
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密码技术
2) 恺撒密码
– 令26个字母分别对应于整数025，
a=1,b=2,…….y=25,z=0。恺撒密码变换实际上是 c
✓电子商务
✓城市信息化
✓企业信息化
✓农业信息化
✓服务业信息化
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➢软件新技术主要关注
✓嵌入式计算与嵌入式软件
✓基于构件的软件开发方法
✓中间件技术
✓数据中心的建设
✓可信网络计算平台
✓软件架构设计
✓SOA与RIA技术
✓软件产品线技术
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➢网络新技术包括
✓宽带无线与移动通信
✓光通信与智能光网络
✓家庭网络与智能终端
✓宽带多媒体网络
✓IPv6与下一代网络
✓分布式系统
✓网格计算
✓云计算
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➢计算机新技术主要关注
✓人机接口
✓高性能计算和高性能服务器

011 3 111 7 二进制数与八进制数相互转换对照表
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转换方法：以小数点为界，整数部分从右向左 每3位分为一组，若不够3位时，在左面补“0”，补 足3位；小数部分从左向右每3位一组，不够3位时 在右面补“0”，然后将每3位二进制数用1位八进制 数表示，即可完成转换。 【例】将二进制数(1001101.1101)2转换成八进制数。 (001 001 101 ．110 100)2 (1 1 5 ．6 4 )8 结果为(1001101.1101)2＝(115.64)8
将一个R进制数转换成为十进制数的方法是： 按权展开，然后按十进制运算法则将数值相加。 【例】将二进制数(11110.011)2转换为十进制数。 (11110.011)2 ＝1×24＋1×23＋1×22＋1×21＋0×20＋0×2-1＋ 1×2-2＋1×2-3 ＝16＋8＋4＋2＋0＋0＋0.25＋0.125 ＝(30.375)10
7
3. 信息处理：是指对大量信息进行存储、加工、 分类、统计、查询及报表等，通常用于办公 自动化、企业管理、物资管理、信息情报检 索和报表统计领域。 4. 信息化社会：是指在国民经济和社会各个领 域，不断推广和应用计算机、通信、网络等 信息技术和其他相关智能技术，达到全面提 高经济运行效率、劳动生产率、企业核心竞 争力和人民生活质量的目的。
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进位制 二进制 八进制 十进制
基数 数字符号 2 8 10 0，1 0，1，2，3，4，5，6，7 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 0，1，2，3，4，5，6，7，8，9， A，B，C，D，E，F
标识
十六进制 16
B O或Q D H
常见进位计数制的基数和数码表
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数制转换
1．将R进制数转换为十进制数

优点：数据处理能力超强；充分利用网上的闲置处理能力。 示例：
9
3．中间件技术
中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件
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1.1.6 未来新型计算机
1．光计算机 利用光子取代电子进行
数据运算、传输和存储。 不同波长的表示不同的
数据 优点：超高速 缺点：体积庞大
2．生物计算机（分子计算机） 20世纪80年代中期开始研制 采用了生物芯片
计算机系统
8
1.1.5 计算机的新技术
1．嵌入式技术
将计算机作为一个信息处理部件，嵌入到应用系统之中的一 种技术。
系统和功能软件固化起来，类似BIOS的工作方式。 应用：各种家电、数码相机等
2．网格计算
利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的 超级计算机”，其中每一台的计算机就是一个“节点”，而整个计算 是由成千上万个“节点”组成图1的.1.6 D2O“L网格计一算 张网格”。
2
1.1.1 近代计算机
1.差分机和分析机
查尔斯.巴贝奇
1822年差分机
1834年分析机
史料：查尔斯.巴贝奇
三部分组成：
(1)由许多轮子组成的保存数据的存储库；
(2)运算装置；
(3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的数
据以及输出结果的装置。
3
2. MARK I 1944年
Howard Aiken博士发现了查尔斯.巴贝奇的论文 在IBM的支持下，用机电方式制造了MARK I MARK II和 MARK III是电子计算机
3．量子计算机 利用处于多现实态下的原子进行运算的计算机， 这种多现实态是量子力学的标志。
11
1.2 信息技术概述
1.2.1 信息技术基础知识

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1.1.2 计算机的产生
计20算19/1机2/29 科学导论
1. 图灵 • 1936年，阿伦•图灵(Alan
Turing：1912—1954年)在 他的一篇具有划时代意义 的论文——《论可计算数 及其在判定问题中的应用》 (On Computer Numbers With an Application to the Entscheidungs Problem)中， 论述了一种假想的通用计 算器，也就是理想计算机， 被后人称为“图灵 机”(Turing Machine—— TM)。
每年由美国计算机学会(Association for
Computing Machinery——ACM)颁发“图灵
奖”(Turing Award)给世界上最优秀的电脑科学
计20家算19/1。机2/29 科学导论
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图灵纪念馆
计20算19/1机2/29 科学导论
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2. ENIAC和冯·诺依曼
• 1946年2月，美国宾夕法尼亚大学成功研制出了 ENIAC，这是世界上第一台数字电子计算机。
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2. ENIAC和冯·诺依曼
• 1946年，英国剑桥大学威尔克斯(M.Wilkes)教授， 到宾夕法尼亚大学参加冯•诺依曼主持的培训班， 完全接受了冯•诺依曼存储程序的设计思想。
• 1949年5月，威尔克斯研制成来自一台由3000只电子管为主要元件的计算机，命名为电子储存程序计
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2. ENIAC和冯·诺依曼
这台名为 ENIAC (电子数字积分计 算机的缩写）的机 器，使用18800个 电子管，1500多 个继电器，耗电 150千瓦，占地 170平方米，重达 30吨，可谓“庞然 大物”也。

有“数制”和“码制”两类形式，前者可直 接进行数学运算，后者则用于表示不同对象 的属性
-
43
2.1 概述
Number System
“计数（或记数）体制”
多位数中每一位的构成方法以及实现从低位到 高位的进位规则，也叫做进制
数学家们研究数制的规则和规律
计算机科学中
将数制规则和规律通过电路实现
个人计算机（PC）在这个时期得以发展。
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25
1.4 计算机系统
1. 硬件系统
计算机的类型
按计算机的规模及销售价划分
巨型计算机（ Supercomputer） 大型计算机（ Mainframe Computer） 小型计算机（ Minicomputer） 微型计算机（ Microcomputer
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36
1.7 计算机文化和计算思维
计算机从装置成为学科再发展为文化 计算机文化（Computer Literacy）
能够理解计算机是什么 它如何被作为资源使用
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1.7 计算机文化和计算思维
计算机从装置成为学科再发展为文化 计算机文化（Computer Literacy） 计算思维（Computational Thinking）
课程成绩计算
平时成绩 40%
期末考试 60%
考勤 10%
考试时间 110 分钟
作业 10% 操作测试 20%
期末考试卷面成绩低 于 40 分，或平时成绩不 及格，则课程成绩不予及 格！
题型：
单选题 双选题 判断题 填空题 简答题
-
1
第 1 章 引论
第 2 章 数据表示及逻辑基础
运用计算机科学的基础概念进行问题求解、 系统设计、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
Ø具有计算意向，即控制程序运行
学 之
Ø能够连续执行指令
父
人工智能之父
计算机的诞生
1946年2月,世界上第一台数字电子计 算机 ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Calculator 电子数字积 分计算机)在美国宾夕法尼亚大学诞生。它的 诞生是基于军事的考虑，是为了精确计算复 杂的弹道特性和火力射程表。
1936年 英国人 阿兰·麦席森·图灵 图灵机
它是一种抽象的计算模型， 用来精确定义可计算函数。它是 由一个控制器，一条可以无限延 伸的带子和一个在带子上左右移 动的读写头组成的。
图灵提出该机器应具备一些基本功能：
Ø具有存储设备，可以存储数据
计
Ø具有一种语言，方便编程和运算
算
Ø具有输入设备，通过扫描方式
162 161 160 16-1
位置计数法
按权展开
数制表示 方法 名称
基数R
位权Rk
数字符号
进位规则
计算机中数制的表示
十进制
二进制
八进制
十六进制
10
2
8
16
10k
2k
8k
16k
0~9
逢十进一
0，1
逢二进一
0~7
逢八进一
0~9 A~F
逢十六 进一
各数制间的转换
1、R进制转换为十进制 2、十进制转换成二进制 3、十进制转换成十六进制 3、二进制与八进制之间的转换 4、二进制与十六进制之间的转换
(3)工作站：建立在RISC/UNIX平台上的计 算机，主要用于图形图象处理和计算机辅助设 计中，实际上是一台性能更高的微机。

RadioButton4
Name Text
Name Text
rdbl 讲师
rdbvp 副教授
RadioButton5
Name Text
rdbp 教授
private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { if (rdbf.Checked)//等价于if (rdbf.Checked==true) tbinf.Text = tbname.Text + " 女"; else tbinf.Text = tbname.Text + " 男"; if (rdbl.Checked) tbinf.Text += " 讲师"; else if (rdbvp.Checked) tbinf.Text += " 副教授"; else tbinf.Text += " 教授";
Name Text Name Text Name Text Name Text
爱好
cbs 运动 cbtp 摄影 cbm 音乐 cbp 话剧
private void btnok_Click(object sender, EventArgs e) { tbhob .Text =tbname .Text+"爱好：" ; if (cbs.Checked) tbhob.Text += " 运动"; if (cbtp.Checked) tbhob.Text += " 摄影"; if (cbm.Checked) tbhob.Text += " 音乐"; if (cbp.Checked) tbhob.Text += " 话剧&击“确定”按钮后，在右边的文本框中显 示有关信息。

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2021年3月19日
4.战争的预测与评估问题
甲乙双方军备竞赛的数学模型:
dx dt
cx
ay
(1)
dy
dt
bx
dy
微分方程模型！
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2021年3月19日
第一章 绪论
❖ 1.1 计算方法的意义 ❖ 1.2 误差及有关概念 ❖ 1.3 数值计算中必须注意的几个原则
1.1 计算方法的意义
主要内容：
❖ 实际计算中， 由于真值 x总是未知的， 通常取
__
(x)
x
__
x x
__
__
x
x
作为 x的相对误差.
相对误差也可正可负，它的绝对值上界叫做相对误差限，
记作 r ， 即 r
__
.
|x|
根据定义，上例中 x与 的y 相对误差限分别为
x
__
10%,
x
y
__
0.5%
y
可见 _y近_ 似 的y程度比 近_x_似 的程x度好.
❖ 通常准确值x 是未知的， 因此误差 也x 是未知的.
若能根据测量工具或计算情况估计出误差绝对值的一个
上界，即
__
x x x
则 叫做近似值的误差限， 它总是正数.
例如，用毫米刻度的米尺测量一长度 x，读出和该长
__
度接近的刻度 x，
_x_是
x的近似值， 它的误差限是 0 .5 m，m
于是
课程简介
科学和工程计算是工程类硕士研究生的一 门应用性很强的 重要基础课程，是计算机 科学的重要内容。 科学计算是工程实践的重要工具，本课程 主要研究用计算机求解各种数学问题的 数值计算方法 及其理论，简称数值计算方 法或数值分析。

信息技术主要在以下几个方面得到突飞猛进的发展和应用
信息高速公路
行业信息化建设 远程教育
远程医疗
1.2信息技术基础 ■信息技术的基本内容
信息基础技术
信息系统技术
信息应用技术
1.2信息技术基础 ■信息技术的基本内容
信息基础技术 ：包括新材料、新器件的开发和制造技术。 近几十年来，对信息技术的发展影响最大的是微电子技术和 光电子技术。 微电子技术：衡量微电子技术进步的标志主要有三点：一是 缩小了芯片中器件结构的尺寸；二是增加芯片中所包含器件 的数量，即扩大集成规模；三是开发有针对性的设计应用 光电子技术：光电子技术它包括信息传输，如光纤通信等； 信息处理，信息获取，信息存储，信息显示
（3）信息的时效性
（4）信息的可传递性和共享性 （5）信息的可压缩性 （6）信息的社会化 （7）信息的规律性
1.2信息技术基础 ■信息技术基础
信息技术（information technology, IT）是指信息的收 集、识别、提取、处理、存储、传递、控制、检测、分析 和利用的技术。
信息技术的核心主要包括传感技术、通信技术、计算机技 术及微电子技术等。传感器收集信息的功能；通信技术起 传递信息的功能；计算机技术起处理信息和进行决策的功 能；而利用微电子技术可大批量生产出高可靠性的微电子 模块，用于信息的控制。
1.2信息技术基础 ■信息技术的基本内容
信息系统技术 ：指关于信息的获取、传输、控制的设备 与 系统的技术。传感技术、通信技术、计算机技术和控 制技术是其核心和支撑技术。
信息获取
信息传输
信息处理
信息存储
信息利用
信息应用技术是针对各种目的—信息管理、信息控制、信 息决策而发展起来的技术。

n “最具有深远意义的是那些从人们注意力中消失的技 术，这些技术已经渗透到人们的日常生活中究计划
1. Don Norman的“Invisible Computer”； 2. CMU的Aura计划； 3. 欧盟的“Disappearing Computer”计划； 4. MIT的Oxygen计划； 5. MERL实验室的Interactive Table计划； 6. MIT Media Lab的Things That Think项目； 7. HP的Cool Town计划； 8. 清华大学的Smart Classroom等。
计算模式的发展趋势
普适计算思想的发展
n 强调把计算机嵌入到环境或日常工具中去，让计算 机本身从人们的视线中消失，让人们注意的中心回 归到要完成的任务本身
n Weiser的思想在90年代后期开始在国际上得到广泛关 注和接受，目前已经成为一个极具活力和影响力的 研究领域。
n 重要标志：
– 1999年开始的Ubicomp国际会议 – 2000年开始的Pervasive Computing国际会议 – 2002年IEEE Pervasive Computing期刊的创刊
当前计算机技术发展的特点
n 计算、通信和数字媒体技术的互相渗 透和结合，其集中的体现就是互联网 的发展；
n 计算机在计算能力和存储容量提高的 同时体积也越来越小，其发展趋势是 把计算能力嵌入到各种设备中去，而 且这些设备可联网使用。
计算模式的发展
n 计算模式（Computing Paradigm）在20 世纪80年代经历了从主机计算 (Mainframe Computing)到桌面计算 (Desktop Computing)的革新。
普适计算研究动力
Satyanarayanan认为：从分布式计算、移动计算到普适 计算的发展历程来看，研究普适计算的动力在于四个 方面：智能空间的有效运用（effective use of smart spaces）、不可见性（invisibility）、本地或局部可伸 缩性（localized scalability）和屏蔽非均衡条件 （masking uneven conditioning）。