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计算机导论上课课件(第1讲：思考)概要

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计算机科学导论电子教案课堂PPT

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对计算机科学者来说，除去数据的输入与输出，更关
心数据处理系统中的数据处理过程。因为包括数据的输入 与输出在内的整个数据处理都是计算机科学研究的对象。
美籍匈牙利数学家冯•诺伊曼(Von Neumann)于1945年 奠定了现代计算机科学的基本理论。
现代计算机的特点是具有速度快精度高、逻辑判断与
记忆功能的、高度的自动化与灵活性。
如：整数-25的Excess-127数据表示为01100110
D-25+D127=D102=B1100110=B01100110
.
27
浮点数表示法
浮点数可以扩大数的表示范围。
浮点数由两部分组成，一部分用以表示数
据的有效位，称为尾数；一部分用于表示该数 的小数点位置，称为阶码。
一般阶码用整数表示，尾数大多用小数表
零的表示有两种：
正零为0.0…0，负零为1.1…1。
.
26
Excess系统
特点:能同时存储正负数,易于二与十进制数转换。 正数（幻数）用于转换过程，在8位模式下幻数为 （2 n-1）=128 或（2 n-1）-1=127，并分别称 Excess-128与Excess-127。
Excess系统数据表示法（数据转换法）：将十进 制整数与幻数之和转换为二进制数，并补足N位。
4．第四代计算机（1974年至今）
其主要特征是以大规模和超大规模集成电路为计算机
的主要功能部件。
----------------- 注：与教材所讲有不同
.
10
第二章 数据的表示
• 数据的类型 • 计算机内部的数据 • 表示数据 • 十六进制表示法 • 八进制表示法
.
11
数据的类型
计算机能处理的数据分类为：

计算机导论之绪论介绍课件

计算机导论之绪论介绍课件

03
课程论文：撰写 一篇关于计算机 导论的论文，包 括选题、文献综 述、研究方法、 结果与讨论等
04
课堂参与：参 与课堂讨论、 回答问题等， 占总成绩的一 定比例
谢谢
计算机导论之绪论介绍课件演 Nhomakorabea人目录
01. 计算机导论概述 02. 计算机发展历程 03. 计算机的基本概念 04. 计算机导论课程安排
计算机导论概述
导论的重要性
计算机导论是计算机学科的基础课程，为后续专业 课程的学习打下基础。
计算机导论可以帮助学生了解计算机的基本概念、 原理和方法，培养计算机思维和解决问题的能力。
4
计算机的应用：从军事到科研，再到商 业和日常生活，逐渐普及
计算机的发展阶段
01
电子管时代（19461958）：第一代计 算机，使用电子管作 为主要元件，体积庞 大，运算速度慢，主 要用于科学计算。
02
晶体管时代（19591964）：第二代计 算机，使用晶体管作 为主要元件，体积减 小，运算速度提高， 开始应用于商业和工 业领域。
设计
人工智能：如语音识别、 图像识别、自然语言处理
等领域的人工智能应用
通信与网络：如电子邮件、 网络购物、在线游戏等领
域的通信与网络应用
计算机导论课程安排
课程内容
计算机基础知识：包括计算 机的发展历史、基本概念、
硬件组成、软件系统等
计算机网络：包括网络基础、 网络协议、网络安全等
操作系统：包括操作系统的 概念、功能、分类、典型操
计算机的未来趋势
云计算：将计算 资源集中到云端， 实现按需分配和 共享
人工智能：计算 机将具备自主学 习和决策能力， 实现智能化应用
量子计算：利用 量子力学原理， 实现超高速、超 低能耗的计算

计算机科学与技术导论课件

计算机科学与技术导论课件

8 1000
9 1001
( 1 0 0 1 ) 2 1 2 3 0 2 2 0 2 1 1 2 0 9
二进制数四则运算
加法运算 ，采用“逢二进一”的法则 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
减法运算，采用“借一当二”的法则 0-0=0 1-0=1 1-1=0 10-1=1
乘法运算 0×0=0 1×0=0 0×1=0 1×1=1
除法运算
二进制数运算示例
十进制与二进制之间的转换
二进制数转换成十进制数 1 0 1 . 1 0 1 1 2 2 + 0 2 1 1 2 0 1 2 1 0 2 2 1 2 3 5 . 6 2 5
十进制数转换成二进制数:整数部分除2取余；小数部分乘2 取整。
1964年，世界上第一个采用集成电路的通用计算机IBM 360
1973年8月，我国第一台每秒钟运算100万次的集成电路电
子计算机在北京试制成功。
返回
第四代电子计算机(1976～至今)
大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件， 超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件，后 来的ULSI将数字扩充到百万级。
2.2存储程序式计算机的 基本结构与工作原理
冯·诺伊曼原理（“存贮程序控制”原理）
1. 采用二进制形式表示数据和指令； 2. 将程序（数据和指令序列）预先存放在主存贮器中，使计算
机在工作时能够自动高速地从存贮器中取出指令，并加以执 行； 3. 由运算器 、存贮器、控制器、输入设备、输出设备五大基 本部件组成计算机系统，并规定了这五大部件的基本功能。
第一代计算机(1946～1956)
世界上第一台电子计算机1946年诞生于美国宾夕法尼亚大 学，即ENIAC(The Electronic Numerical Integrator and Computer) ，重30吨，占地170平方米,使用了18000个电子 管，70000个电阻器，有5百万个焊接点，耗电160千瓦。

计算机导论教材课件ch

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计算机发展历程及重要事件
• 第一代计算机（1946-1957年）：电子管时代，主要特点是采用电子管作为 基本电子元件，使用机器语言和汇编语言编程，主要应用于科学计算和军事方 面。
• 第二代计算机（1958-1964年）：晶体管时代，主要特点是采用晶体管作为 基本电子元件，出现了高级程序设计语言，计算机的应用范围开始扩展到数据 处理和事务处理等领域。
语言处理技术简介
要点一
语言处理基本概念
语言处理是指对自然语言或编程语言 进行的分析、理解、生成和转换等一 系列技术。
要点二
语言处理技术分类
根据处理对象的不同，语言处理技术 可分为自然语言处理和编程语言处理 两大类。自然语言处理主要关注对自 然语言文本的分析和理解，而编程语 言处理则关注对编程语言的编译、解 释和执行等过程。
应用领域拓展
随着计算机技术的不断发展，多媒体技术的应用领域也在不 断拓展。目前，多媒体技术已经广泛应用于教育、娱乐、广 告、艺术、医疗、军事等领域，为人们的生活和工作带来了 极大的便利和乐趣。
07
数据库系统、数据挖掘与 知识发现技术
数据库系统概述及关系数据库设计原则
数据库系统概述
数据库系统是由数据库、数据库管理 系统、应用程序和数据库管理员组成 的存储、管理和处理数据的系统。
利用光子作为信息的载体进行 信息处理的计算机，具有速度 快、容量大、可并行处理等优 点。与光计算机相似，但光子 计算机的基本电子元件是光子 而不是光。
02
计算机系统组成与工作原 理
硬件系统组成及功能
输入设备
存储器
存放数据和程序，包括主存（内 存）和辅存（硬盘、光盘等）。
将信息输入计算机，如键盘、鼠 标、扫描仪等。

计算机引论课件第1章 计算机概述

计算机引论课件第1章 计算机概述

2020年7月2日星期四
计算机引论
18
1.5 本章小结
本章按采用的电子器件对计算机进行了年代划分，电 子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路，根据不 同的分类标准对计算机进行了分类，按照规模和性能 分为巨型机、大中型计算机、小型计算机、微型机和 单板机。此外还介绍了计算机的特点，运算速度快、 计算精度高、存储容量大、复杂的逻辑判断和按程序 自动运行。计算机应用领域有科学计算、数据处理、 计算机辅助技术、过程控制、人工智能和网络应用等 。学习本章内容之后，应对计算机有一个整体的了解 ，为以后对计算机相关知识的学习建立基础。
1642年，法国著名的数学家和哲学家帕斯卡 （BlaséPascal）利用齿轮发明了一个用来进行加 减运算的计算机器。
2020年7月2日星期四
计算机引论
5
1.2 计算机的产生与发展
机电式计算机 机电式计算机使用电力做动力，但进行计算
的机构还是机械的。
IBM公司在哈佛大学发起创建了一项工程，在艾 肯（Howard Aiken）的直接领导下建造了一台能 够自动进行序列控制演算的计算机（Mark I）， 由此，奠定了IBM公司在计算机产业中的地位。
计算机引论
7
1.2 计算机的产生与发展
1936年，图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论 文，题为《论可计算数及其在判定问题中的应 用》。图灵给“可计算性”下了一个严格的数学 定义，并提出著名的有限状态自动机也就是图灵 机的概念。
2020年7月2日星期四
计算机引论
8
1.2 计算机的产生与发展
冯·诺依曼是美藉匈牙利数学家，提出的存储程序 和程序控制原理，按该原理构造的计算机又称 冯·诺依曼计算机，其体系结构称为冯·诺依曼结 构。该原理的思想是：

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＝ （302.578125）10
.
27
一般地，任意一个八进制数可以表示为： C ＝ c n－18 n－1 +c n－28 n－2 +…+c 18 1 +
c 08 0+c－18－1 +…+c－m8－m
在上式中，C i 只能取0～7之一的值；八进制 的基数是8。
.
28
（4）十六进制
十六进制记数法也有两个特点：
.
40
必须注意:
逐次除2取余的余数是按从低位到高位的 排列顺序与二进制整数数位相对应的；逐 次乘2取整的整数是按从高位向低位的排列 顺序与二进制小数数位相对应的。其共同 特点是以小数点为中心，逐次向左、右两 边排列。
.
41
（1）八进制、十六进制数转换成十进制数
同二进制数到十进制数的转换，分别套用 相应公式 。
.
24
例如： （10110.1）2 ＝ 1×2 4 ＋0×2 3 ＋1×2 1 ＋0×2 0 ＋1×2－1 ＝ （22.5）10
任意一个二进制数B，可以展开成多项式之和, 即
B = b n－12 n－1 +b n－22 n－2 +…+b 12 1+b 02 0+
b－12－1 +…+b－m2－m
.
25
.
30
一个任意的十六进制数可以表示为： D ＝ d n－116 n－1 +d n－216 n－2 +…
+d 116 1+d 016 0 +d －116－1 +…+d－m16－m 在上式中，d i可以取0～F之一的值；十六进制 的基数是16。
.

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就其规模而言，可分为巨型、大型、中型、小型和 微型计算机。 就功能而言，可分为通用计算机和专用计算机。
2020年12月11日星期五
11
计算机发展四个主要阶段：
1．第一代计算机（1946～1958年） 主要元器件： 电子管
2．第二代计算机（1958～1964年） 主要元器件： 晶体管
3．第三代计算机（1964～1974年） 主要元器件：中小规模集成电路
感测与识别 刷卡、存钱
输入
2020年12月11日星期五
控制与显示 刷卡、吃饭
输出 8
1.4 信息化社会
信息化可以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。
信息化社会特征： 信息化、网络化、全球化、虚拟化
2020年12月11日星期五
9
1.4 计算机
什么是计算机？
通常，计算机指电子计算机中用的个人电脑。 计算机是一种能够按照指令对各种数据和信 息进行自动加工和处理的电子设备。
2
1.1 信息
所谓信息，通常是指对人有用的消息。 世间一切事物都在运动，都具有一定的 运动状态，这些运动状态都按某种运动方式 发生变化，因而都产生信息。 哪里有运动的事物，哪里就存在信息。
3
信息是事物运动的状态及状态变换的方式 信息是认识主体所感知或表述的事物运动及 其变化的形式、内容和效用
信息是指现实世界事物的存在方式或运动状 态的反应
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
1 0 0 1 0 1 0 1 =27+ 24+ 22+ 20 =149
K
1K = 1024 byte
M（兆） 1M = 1024 K
G（吉） 1G = 1024 M

计算机导论课件

组，不够4位补0，分完组后对应成十六进制数即可。
2.1.1 计算机中的数制
• 二进制转换成其他进制示例 (1011001.10111)2 = 1×26 +1×24 +1×23 +1×20 +1×2-1 +1×2-3 +1×2-4+1×2-5 = 64+16+8+1+0.5+0.125+0.0625+0.03125+0.015625 = (99.734375) 10 (1011001.10111)2 = (001 011 001 . 101 110)2 = (131.56)8 (1011001.10111)2 = (0101 1001 . 1011 1000)2 = (59.B8)16
• BCD码与ASCII码
❖BCD码：是一种二－十进制的编码，使用四位二进制数表示一位十进制数。
❖十进制数与BCD码之间的转换：可按位（或四位二进制数组）直接进行。
❖ASCII(American Standards Committee of Iformation)码:是由美国信息
交换标准委员会制定的、国际上使用最广泛的字符编码方案。
• 常用的字符型数据编码
• ASCII码（美国标准信息交换码的简称）
• 使用一个字节表示一个ASCII码字符。 • 主要用于小型机和微型机。
• EBCDIC码（扩展BCD码）
• BCD 码又称二—十进制编码，用二进制编码形式表示十进制数。 • 在BCD码的基础上，又增加了一些符号和英文字母的表示。 • 主要用于超级计算机和大型计算机。
• 机器数的符号
• 在计算机内部，任何数据（符号）都只能用二进制的两个数码0和1来表 示。

第01章-计算机概述课件


2020/11/27
第01章-计算机概述
第一讲 计算机概论
教学重点和难点
1.1.1 什么是计算机 1.1.2 计算机的特点 1.1.3 计算机的应用领域 1.1.4 计算机的分类 1.1.5 计算机的发展趋势 1.1.6 计算机系统的组成
2020/11/27
第01章-计算机概述
1.1.1 什么是计算机
集成 电路
超大规模 集成电路
磁芯、半 导体
外存普遍采 用磁带、磁 盘
半导体
各种专用外 设，大容量 磁盘、光盘 等普遍使用
软件
机器语言、 汇编语言
高级语言、管 理程序、监控 程序、简单的 操作系统
多种功能较强 的操作系统、 会话式语言
可视化操作系 统、数据库、 多媒体、网络 软件
应用领域
科学计算
科学计算、数据处 理、事务管理
电子管
水银延迟 输入输出主
线、磁鼓、 要采用穿孔
磁芯
卡片
第 1958 二~ 代 1964
IBM7090 ATLAS
晶体管
普遍采 用磁芯
外存开始采 用磁带、磁 盘
第 1965 三~ 代 1970
第 四 代
1970 至今
IBM-360 CDC6000 PDP-11 NOVA
IBM4300 VAX-11 IBM-PC
(2) 模拟计算机:该类计算机输入、处理、输出和存储的数据都是 模拟量（如电压、电流、温度等），这些数据在时间上是连续 的。模拟计算机不如数字计算机精确、通用性不强，但解题速 度快，主要用于过程控制的模拟仿真。
(3) 数字模拟混合计算机:该类计算机将数字技术和模拟技术相混 合，兼有数字计算机和模拟计算机的功能。

计算机科学导论第1章概述


• 英国剑桥大学著名科学家查理 斯•巴贝奇(Charles Babbage： 1792—1871年)在1822年研制出 第一台差分机。
* 阿达•奥古斯塔(Ada Augusta： 1815—1852年)是计算机领域著 名的女程序员。
计20算19/7机/30 科学导论
10
6. 模拟计算机
计20算19/7机/30 科学导论
11
Z－3
重建Z－1
Z－4
•
老年楚泽（中）
计20算19/7机/30 科学导论
数字计算机之父
12
1.1.2 计算机的产生
计20算19/7机/30 科学导论
1. 图灵
• 1936年，阿兰•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)。
计20算19/7机/30 科学导论
34
1.2.3 计算机的特点
• 1．运算速度快、精度高 • 2．具有逻辑判断和记忆能力 • 3．高度的自动化和灵活性
计20算19/7机/30 科学导论
35
1.2.5 计算机的分类
• 根据计算机工作原理和运算方式的不同，以及计算机 中信息表示形式和处理方式的不同，计算机可分为数 字式电子计算机(Digital Computer)、模拟式电子计算 机(Analog Computer)和数字模拟混合计算机(Hybrid Computer)。
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课程Байду номын сангаас容
第1讲 计算机如何思考 第2讲 计算机如何记忆 第3讲 计算机如何工作 第4讲 计算机如何处理信息 第5讲 计算机如何通信 第6讲 计算机的前世今生 第7讲 常用软件的使用
1
参考书目
使用教材： （美）帕森斯,（美）奥贾 著, 吕云翔, 傅尔也 译. 计 算机文化（原书第13版）[M]. 机械工业出版社， 2011.7. 参考书： Brookshear J G. 计算机科学概论(第11版)[M]. 人 民邮电出版社., 2011.10 战德臣，聂兰顺等. 大学计算机——计算思维导论 [M]. 电子工业出版社. 2013.7 吴军. 浪潮之巅[M]. 人民邮电出版社.2013.7
计算机怎样下棋？
明白下棋的规则（存储指令集/程序）
表示棋盘和棋子（数据）
知道对方的走棋（输入）
算出我方的对策（数据处理）
告知别人我方如何走棋（输出）
记住棋局（存储数据）
1.1 计算机系统及其基本功能
计算机系统
计算机的数据输入设备（键盘）
计算机的数据输入设备（鼠标）
其他输入设备
什么是输出？ 计算机产生的结果 举例： 频幕上的文字、符号、图像… 打印出来的文字、符号、图像… 发出的声音…
数据的处理
什么是数据处理？ 对输入的数据进行加工处理。 举例： 将对方鼠标点击的棋格转变成棋盘上的位置 （1,2） 计算出我方最佳走棋 哪些是数据处理？ 拷贝照片，放大照片，删除照片
1946年6月冯·诺依曼与戈德斯坦（H.Goldstine）等发表 了《电子计算机装置逻辑结构初探》的论文，成为EDVAC的设 计基础。 1952年完成了EDVAC机的建造工作，并投入运行，用于核 武器的理论计算。 EDVAC是电子离散变量计算 机的缩写。它的主要改进有两 点：一是为了充分发挥电子元 件的高速性能而采用了二进制； 二是把指令和数据都存储起来， 让机器能自动地执行程序。由 于它利用水银延时线作主存， 用磁鼓作辅存，其运算速度比 ENIAC提高了240倍。
下棋的指令为何与指令的机内形式令有这么 大的区别？
什么是指令集？ 每一种微处理器对应的一套预设指令，可以 指挥微处理器完成所有的任务。 一个复杂的任务可以用一系列基本的指令完成。 微处理器的指令都是二进制（0,1）形式的，也 称机器指令。 复杂的任务可以用人们易懂的高级语言编写的 程序表示。 高级语言程序需要“翻译”（编译或解释）成微 处理器可以理解的机器指令。
冯·诺依曼1903年出生，1921年至1925 年他先后在柏林和苏黎世学习化学，1926 年获得苏黎世化学工程文凭和布达佩斯数 学博士证书。1930年他以客座讲师身份到 美国普林斯顿大学讲学，次年应聘为普林 斯顿大学教授。 冯· 诺依曼介入ENIAC的工作是偶然的。冯· 诺依曼到达莫尔学 院计算机研究实验室看了研制中的计算机之后，提的第一个问题 就是这台计算机的逻辑装置和结构，而这正是莫克利等人所谓判 别真正的天才的标志。 冯·诺依曼对 ENIAC 机不足之处进行认真分析，并讨论全新 的存储程序的通用计算机方案。当军方要求比 ENIAC 性能更好的 计算机时，他便提出EDVAC（埃德瓦克）方案。
询问对方出棋 针对每个棋子 针对棋盘上的每个位置 是否允许落子？ 如果允许，判断是否有危险？ 如果有危险，换下一个位置； 如果没有危险，确定我方走棋位置，输出， 结束。 如果不允许，换下一个位置，继续判断。 如果尚未走棋，换下一个棋子继续判断 结束
20
指令在计算机内的表示形式
0100010000100 1001001000100… 为什么是这样？ 因为微处理器是由门电路组成的，也称开关 电路，擅长表示两种状态： 开——0 关——1
指令和数据在外观上有差别吗？
微处理器既需要读指令，也需要读数据。 指令和数据从外观上没有差别，需要根据当 前的状态和数据的内容判断是指令还是数据， 以及何种指令。 例如：“00000100” 既代表指令“加”，也代 表数据“4”。 这类计算机称为冯· 诺依曼结构也称普林斯 顿结构。即将程序指令和数据放在同一个存 储器的不同物理位置。
执行指令的中央处理器（CPU）
18
数据的存储
什么是数据存储？ 将数据保存起来，以便进行加工处理。 数据保存的地点： 内存（大脑） 外存（存储器上的文件）（记事本） 问题： 计算机下棋时，要记住那些数据？ 为什么要记住这些数据？
指令
什么是指令？ 计算机的一系列执行步骤。 也称为程序或软件。 举例： 开始
什么是数据？ 那些能够表示某些事实、对象和思想的符号 举例： 棋盘 棋子 走棋动作
问题：怎样区分敌方和我方的棋子？
数据的输入与输出
什么是输入？ 送入计算机系统的一切数据 例如： 棋子的位置 键盘上的动作 鼠标的动作 声音、文字、图像…
数据的输入与输出
穿孔卡片
手写板
手柄
条码扫描器
姿势感应
触摸屏
计算机的输出设备
3D打印机
计算机的基本功能
什么是计算机？ 一种在存储指令集的控制下，接受输 入，处理数据、存储数据，并产生输 出的多用途设备。 问题：那个是计算机，那个不是？ 照相机 电视机 机器人
1.2 数据和指令的概念
14
数据
2
第1讲 计算机如何思考
本章内容
1.1 计算机系统及其基本功能
1.2 数据和指令的概念
1.3 CPU的工作原理
1.4 程序和算法的概念
1.5 人工智能的概念
卡斯帕罗夫对阵深蓝
1996年2月10日，超级电脑深蓝首次挑战国际象棋世界冠军卡斯 帕罗夫，但以2-4落败。比赛在2月17日结束。 其后研究小组把深蓝加以改良，1997年5月再度挑战卡斯帕罗夫， 比赛在5月11日结束，最终深蓝电脑以3.5–2.5击败卡斯帕罗夫， 成为首个在标准比赛时限内击败国际象棋世界冠军的电脑系统。 IBM在比赛后宣布深蓝退役。