大學(xué)計算機貝依林課程目標(biāo)：使學(xué)生了解計算機的基礎(chǔ)知識和工作原理，掌握計算機的基本操作技能，并建立計算思維能力。本課程為泰山學(xué)院本?？茖W(xué)生必修課所有同學(xué)必須報名參加學(xué)校統(tǒng)一組織的大學(xué)IT課程考試（機試）且考試合格方可具有畢業(yè)資格考試允許補考2課程簡介計算機是什么?是改造自然的一種工具是各種機器的大腦是看不見摸不著但又可為我們服務(wù)的軟件是可以為我們創(chuàng)造另一個世界-虛擬世界的工具是可以使我們跨越時空距離的工具它是……是幫助我們進(jìn)行各種計算的工具緒論—計算機是什么？3Computersareeverywhere！緒論—計算機是什么？Computersareeverything！4引子非計算機專業(yè)學(xué)生關(guān)注點是什么？5緒論—計算思維生活技能工作技能專業(yè)技能智能家居智慧城市電子娛樂辦公自動化數(shù)據(jù)管理能力網(wǎng)絡(luò)查詢能力遠(yuǎn)程協(xié)作能力計算物理計算化學(xué)計算生物學(xué)計算金融計算廣告學(xué)……支持各學(xué)科研究創(chuàng)新的新型計算手段Gap計算思維/計算能力計算機及其通用計算手段的應(yīng)用當(dāng)前的非計算機專業(yè)計算機關(guān)注點應(yīng)用計算手段進(jìn)行各學(xué)科研究和創(chuàng)新非計算機專業(yè)學(xué)生的未來計算能力知識/技能計算思維的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練1998年諾貝爾化學(xué)獎獎勵給一個計算手段的研究者--JohnPople化學(xué)學(xué)科工作者利用計算手段進(jìn)行本學(xué)科的科學(xué)研究支持面向化學(xué)學(xué)科計算手段研究的計算思維--符號化計算化自動化--算法、程序與計算系統(tǒng)--數(shù)據(jù)化與網(wǎng)絡(luò)化思維……GAUSSIAN軟件包舉例6引子大學(xué)計算機課程應(yīng)該學(xué)什么？7緒論—計算思維計算與計算思維計算機網(wǎng)絡(luò)基本原理計算機軟硬件基本知識辦公自動化和常用軟件各學(xué)科人才需要計算思維，以便形成復(fù)合型的創(chuàng)造性思維“計算機”的思維利用計算機的思維計算思維(ComputationalThinking)緒論—計算思維引子幾個概念之區(qū)分計算機是如何工作的?計算機的功能是如何越來越強大的?現(xiàn)實世界的各種事物，如何利用計算機來進(jìn)行控制和處理?是運用計算機科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計系統(tǒng)和理解人類行為，其本質(zhì)是抽象和自動化。8大學(xué)計算機課程，能否學(xué)好取決于以下要素：你是否有信念和信心?信念和信心將決定你能否學(xué)好！你是否堅持?是否保持興趣?堅持聽課，堅持訓(xùn)練，“鐵杵磨針”，就能學(xué)得好！只要聽課，就能有收獲，就會有想法，就會有興趣!

你是否主動思考主動探索?思維的建立是不斷思考的結(jié)果，對任何持疑的內(nèi)容可通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步探索和學(xué)習(xí)，或者及時與教師溝通獲得提高！緒論—計算思維學(xué)習(xí)方法計算思維的學(xué)習(xí)，不僅僅是會不會用計算機的問題，而是會不會利用計算思維，來解決身邊的或社會/自然問題的問題9你一定能學(xué)好大學(xué)計算機-計算思維導(dǎo)論因為在主要發(fā)達(dá)國家，計算思維已被普及到中小學(xué)生，他們都能學(xué)會，…

…

因為計算思維的學(xué)習(xí)不需要太多的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，它不是數(shù)學(xué)思維，盡管數(shù)學(xué)思維對其有很大的影響不要受各自專業(yè)認(rèn)知的影響和干擾，這些觀點“我學(xué)了文科專業(yè)，就學(xué)不好計算思維”，“我學(xué)了文科專業(yè)就不需要計算思維”是要不得的，是禍患無窮的！緒論—計算思維學(xué)習(xí)方法101.1

計算機技術(shù)概論1.2

計算機中信息編碼1.3

計算機系統(tǒng)1.4

微型計算機系統(tǒng)1.5

信息技術(shù)概論11第一章信息技術(shù)與計算機文化1.1.1

計算機的起源與發(fā)展1.1.2

計算機的特點及分類1.1.3

計算機的應(yīng)用1.1.4

計算機的發(fā)展趨勢121.1

計算機技術(shù)概論1.1.1

計算機的起源與發(fā)展什么是計算機？計算機是一種能夠接收和存儲信息，并把存儲在內(nèi)部的程序?qū)斎胄畔⑦M(jìn)行加工、處理，得到人們所期望的結(jié)果，然后把處理結(jié)果輸出的高度自動化設(shè)備。ComputerProcessStorageInputOutput131642Pascal加法器1822Babbage差分機1833Babbage分析機1944阿肯MARKI1946ENIAC唐朝算盤

計算機的起源早期的計算方法或工具：結(jié)繩、壘石、枝條、算盤、計算尺、計算器、機械式計算機。14計算機誕生的理論基礎(chǔ)1854年，英國數(shù)學(xué)家布爾（提出了符號邏輯的思想；19世紀(jì)中期，英國數(shù)學(xué)家巴貝奇（被稱為“計算機之父”）提出了通用數(shù)字計算機的基本設(shè)計思想。

埃尼亞克ENIAC第一臺真正意義上的數(shù)字電子計算機，是ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator的縮寫。它于1946年2月在美國的賓夕法尼亞大學(xué)正式投入研制成功并運行，ENIAC共使用了約18800個真空電子管，重達(dá)30噸，耗電174千瓦，占地約140平方米，用十進(jìn)制計算，每秒運算5000次加法。它沒有今天的鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備，人們只能通過扳動龐大面板上的無數(shù)開關(guān)向計算機輸入信息。ENIAC的誕生奠定了電子計算機的發(fā)展基礎(chǔ)，開辟了信息時代的新紀(jì)元，是人類第三次產(chǎn)業(yè)革命開始的標(biāo)志。（參見下圖）15

計算機的起源計算輔助工具Pascal機械計算機:自動計算—固定的計算規(guī)則Babbage機械計算機:特定程序—可有限變化的計算規(guī)則現(xiàn)代計算機：一般程序—任意可變的計算規(guī)則機械計算的簡要發(fā)展歷程是怎樣的？從表示-自動存儲-自動執(zhí)行的角度

計算機的起源16電子管:可自動控制0和1變化的元件晶體管集成電路:復(fù)雜電路封裝，可自動實現(xiàn)一定變換的元件超大規(guī)模集成電路(VLSI)自動計算中的元器件的發(fā)展從表示-自動存儲-自動執(zhí)行的角度體積越來越?。豢煽啃栽絹碓礁?；電路規(guī)模越來越大；速度越來越快；功能越來越強大；

計算機的發(fā)展17第二代電子計算機第三代電子計算機第一代電子計算機第五代電子計算機電子管計算機(1946年～1958年)運算速度幾千次每秒，機器語言晶體管計算機1958年～1964年)運算速度幾十萬次每秒，高級語言集成電路計算機(1964年～1970年)運算速度幾十萬次到幾百萬次每秒，高級語言超大規(guī)模集成電路計算機(1970年～現(xiàn)在)億次以上每秒，面向?qū)ο罂梢暬幊痰谒拇娮佑嬎銠C光子計算機、量子計算機、生物計算機等感知計算，人工智能二、計算機的發(fā)展18運算速度快我國自主研制的“天河2號”超級計算機，峰值計算速度可達(dá)每秒5.49億億次。存儲容量大計算機的存儲性是計算機區(qū)別于其他計算工具的重要特征。通用性強通用性是計算機能夠應(yīng)用于各種領(lǐng)域的基礎(chǔ)，任何復(fù)雜的任務(wù)都可以分解為大量的基本的算術(shù)運算和邏輯操作。工作自動化計算機內(nèi)部的操作運算是根據(jù)人們預(yù)先編制的程序自動控制執(zhí)行的。精確性高計算機的可靠性很高，差錯率極低，一般來講只在那些人工介入的地方才有可能發(fā)生錯誤。邏輯判斷能力借助于邏輯運算，可以讓計算機作出邏輯判斷，分析命題是否成立，并可根據(jù)判斷結(jié)果采取相應(yīng)的對策。19

計算機的特點計算機無處不在,種類繁多20臺式機（PC）家庭、學(xué)校、工作場所人機交互(HCI）虛擬現(xiàn)實(VR)、增強現(xiàn)實(AR)、全息投影、動捕設(shè)備可穿戴手表、腕帶、頭盔眼鏡、鞋子Web服務(wù)器、云服務(wù)器等背后支撐各種Web應(yīng)用智能機器人家政、寵物、服務(wù)類移動設(shè)備智能手機、平板電腦專家系統(tǒng)部署在計算機集群

計算機的分類根據(jù)處理的對象劃分模擬計算機、數(shù)字計算機和混合計算機根據(jù)用途劃分專用計算機和通用計算機根據(jù)規(guī)模劃分巨型機、大型機、中型機小型機、微型機和工作站21計算機的類別微型計算機（微機，Microcomputer）臺式計算機（Desktop）膝上型電腦（Laptop）/筆記本計算機（Notebook）工作站（Workstation）平板電腦（Palmtop）、智能手機（smartmobilephone）小型計算機（小型機，Minicomputer）主機（大型機，Mainframecomputer）超級計算機（Supercomputer）專用計算機（Special-purposecomputer）/嵌入式計算機（Embeddedcomputer）是通用計算機。通常是由一個用戶來使用（單用戶，Single-user）。配有文字、聲音、圖象等輸入輸出設(shè)備?？赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)與其他計算機相聯(lián)。高檔臺式機可充當(dāng)服務(wù)器。22計算機的類別微型計算機（微機，Microcomputer）臺式計算機（Desktop）膝上型電腦（Laptop）/筆記本計算機（Notebook）工作站（Workstation）平板電腦（Palmtop）、智能手機（smartmobilephone）小型計算機（小型機，Minicomputer）主機（大型機，Mainframecomputer）超級計算機（Supercomputer）專用計算機（Special-purposecomputer）/嵌入式計算機（Embeddedcomputer）功能與臺式機類似。一體化結(jié)構(gòu)。耗電更少，并配有電池，可在沒有交流電源的場合使用?？裳b在文件包中。23計算機的類別微型計算機（微機，Microcomputer）臺式計算機（Desktop）膝上型電腦（Laptop）/筆記本計算機（Notebook）工作站（Workstation）平板電腦（Palmtop）、智能手機（smartmobilephone））主機（大型機，Mainframecomputer）超級計算機（Supercomputer）專用計算機（Special-purposecomputer）/嵌入式計算機（Embeddedcomputer）性能穩(wěn)定，可靠性強。計算能力比臺式機（PC）更強，特別是在圖形處理方面。一般價格比臺式機（PC）高。24計算機的類別微型計算機（微機，Microcomputer）臺式計算機（Desktop）膝上型電腦（Laptop）/筆記本計算機（Notebook）工作站（Workstation）平板電腦（Palmtop）、智能手機（smartmobilephone）小型計算機（小型機，Minicomputer）主機（大型機，Mainframecomputer）超級計算機（Supercomputer）專用計算機（Special-purposecomputer）/嵌入式計算機（Embeddedcomputer）體積很小，可裝在衣袋中。靠電池供電。一般具有無線通信能力。是嵌入式計算機的一類。25計算機的類別微型計算機（微機，Microcomputer）臺式計算機（Desktop）膝上型電腦（Laptop）/筆記本計算機（Notebook）工作站（Workstation）平板電腦（Palmtop）、智能手機（smartmobilephone）小型計算機（小型機，Minicomputer）主機（大型機，Mainframecomputer）超級計算機（Supercomputer）專用計算機（Special-purposecomputer）/嵌入式計算機（Embeddedcomputer）具有比微機更強的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)存儲能力。多個用戶可以同時使用（多用戶，Multi-user）。目前主要用作服務(wù)器。26計算機的類別微型計算機（微機，Microcomputer）臺式計算機（Desktop）膝上型電腦（Laptop）/筆記本計算機（Notebook）工作站（Workstation）平板電腦（Palmtop）、智能手機（smartmobilephone）小型計算機（小型機，Minicomputer）主機（大型機，Mainframecomputer）超級計算機（Supercomputer）專用計算機（Special-purposecomputer）/嵌入式計算機（Embeddedcomputer）具有比小型機更強的數(shù)據(jù)處理能力。價格比小型機高。在大型企業(yè)如銀行、電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)巨頭等廣泛使用。27計算機的類別微型計算機（微機，Microcomputer）臺式計算機（Desktop）膝上型電腦（Laptop）/筆記本計算機（Notebook）工作站（Workstation）平板電腦（Palmtop）、智能手機（smartmobilephone）小型計算機（小型機，Minicomputer）主機（大型機，Mainframecomputer）超級計算機（Supercomputer）專用計算機（Special-purposecomputer）/嵌入式計算機（Embeddedcomputer）擁有超強的并行計算能力，主要用于科學(xué)計算。在氣象、軍事、能源等領(lǐng)域承擔(dān)大規(guī)模、高速度的計算任務(wù)。28計算機的類別微型計算機（微機，Microcomputer）臺式計算機（Desktop）膝上型電腦（Laptop）/筆記本計算機（Notebook）工作站（Workstation）平板電腦（Palmtop）、智能手機（smartmobilephone）小型計算機（小型機，Minicomputer）主機（大型機，Mainframecomputer）超級計算機（Supercomputer）專用計算機（Special-purposecomputer）/嵌入式計算機（Embeddedcomputer）具有面向特定電子設(shè)備的專門計算能力。一般被嵌入在特定的電子設(shè)備中，直接控制電子設(shè)備。具有廣泛的發(fā)展前途。291.

科學(xué)計算科學(xué)計算是指科學(xué)和工程中的數(shù)值計算。它與理論研究、科學(xué)實驗一起成為當(dāng)代科學(xué)研究的三種主要方法。主要應(yīng)用在航天工程、氣象、地震、核能技術(shù)、石油勘探和密碼解譯等涉及復(fù)雜數(shù)值計算的領(lǐng)域。

2.

數(shù)據(jù)處理

是指非數(shù)值形式的數(shù)據(jù)處理，是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，形成有用的信息。被廣泛應(yīng)用于辦公自動化、事務(wù)處理、情報檢索、企業(yè)管理和知識系統(tǒng)等領(lǐng)域。信息管理是計算機應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。301.1.3

計算機的應(yīng)用3.過程控制又稱實時控制，指用計算機及時采集檢測數(shù)據(jù)，按最佳值迅速地對控制對象進(jìn)行自動控制或自動調(diào)節(jié)。目前已在冶金、石油、化工、紡織、水電、機械和航天等部門得到廣泛應(yīng)用。

4.計算機輔助系統(tǒng)指通過人機對話，使計算機輔助人們進(jìn)行設(shè)計、加工、計劃和學(xué)習(xí)等工作。如計算機輔助設(shè)計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔助教育CBE、計算機輔助教學(xué)CAI、計算機輔助教學(xué)管理CMI。另外還有計算機輔助測試CAT和計算機集成制造系統(tǒng)CIMS等。311.1.3

計算機的應(yīng)用5.

人工智能人工智能（AI，ArtificialIntelligence）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。主要研究智能機器所執(zhí)行的通常是人類智能的功能，如判斷、推理、證明、識別、感知、理解、設(shè)計思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動。6.

計算機網(wǎng)絡(luò)與通信利用通訊技術(shù)，將不同地理位置的計算機互聯(lián)，可以實現(xiàn)世界范圍內(nèi)的信息資源共享，并能交互式地交流信息。正所謂“一線聯(lián)五洲”，Internet的建立和應(yīng)用使世界變成了一個“地球村”，同時深刻地改變了我們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。321.1.3

計算機的應(yīng)用7.

多媒體技術(shù)多媒體又稱超媒體，是一種以交互方式將文本、圖形、圖像、音頻、視頻等多種媒體信息，經(jīng)過設(shè)備的獲取、操作、編輯、存儲等綜合處理后，將這些媒體信息以單獨或合成的形態(tài)表現(xiàn)出來的技術(shù)和方法。多媒體技術(shù)在文體、教育、電子圖書、動畫設(shè)計、音樂合成以及商業(yè)、家庭等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。利用多媒體技術(shù)和通信技術(shù)，還可實現(xiàn)如可視電影、視頻會議、遠(yuǎn)程教育等應(yīng)用。331.1.3

計算機的應(yīng)用8．電子商務(wù)利用通訊技術(shù)，將不同地理位置的計算機互聯(lián)，可以實現(xiàn)世界范圍內(nèi)的信息資源共享，并能交互式地交流信息。正所謂“一線聯(lián)五洲”，Internet的建立和應(yīng)用使世界變成了一個“地球村”，同時深刻地改變了我們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。341.1.3

計算機的應(yīng)用1.巨型化指研制速度更快的、存儲量更大的和功能更強大的巨型計算機。主要應(yīng)用于天文、氣象、地質(zhì)和核技術(shù)、航天飛機和衛(wèi)星軌道計算等尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，研制巨型計算機的技術(shù)水平是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。351.1.4

計算機的發(fā)展趨勢峰值性能為12.5億億次/秒，持續(xù)性能為9.3億億次/秒2.微型化指利用微電子技術(shù)和超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把計算機的體積進(jìn)一步縮小，價格進(jìn)一步降低。計算機的微型化已成為計算機發(fā)展的重要方向，各種平板電腦和智能手機已經(jīng)普及，而可穿戴設(shè)備的大量面世和使用，是計算機微型化的一個新標(biāo)志。361.1.4

計算機的發(fā)展趨勢3.

網(wǎng)格化網(wǎng)格（Grid）技術(shù)，也稱作分布式計算。平衡計算負(fù)載。把整個互聯(lián)網(wǎng)虛擬成一臺空前強大的一體化信息系統(tǒng)，猶如一臺巨型機，在這個動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。稀有資源可以共享。實現(xiàn)計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享，從而讓用戶從中享受可靈活控制的、智能的、協(xié)作式的信息服務(wù)。將程序放至最合適的終端。371.1.4

計算機的發(fā)展趨勢4.云化云計算是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，或者說是這些計算機科學(xué)概念的商業(yè)實現(xiàn)。它旨在通過網(wǎng)絡(luò)把多個成本較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的完美系統(tǒng)，并借助先進(jìn)的商業(yè)模式把這種強大的計算能力分布到普通終端用戶手中。云計算的核心理念就是通過不斷提高“云”的處理能力，進(jìn)而減少用戶終端的計算負(fù)擔(dān)，最終使用戶終端簡化成一個單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強大計算處理能力。把力量聯(lián)合起來，給其中的每一個成員使用。381.1.4計算機的發(fā)展趨勢iPhone—Siri網(wǎng)格化與云化的聯(lián)系與區(qū)別？技術(shù)上共通——分布式計算、并行計算、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。區(qū)別給予：云計算側(cè)重于IT資源的整合，整合后按需提供IT資源。獲?。壕W(wǎng)格計算側(cè)重于不同組織間計算能力的連接。提供服務(wù)：云計算依靠IT資源供給的靈活性，革新了IT產(chǎn)業(yè)的商業(yè)模式，是基礎(chǔ)IT資源外包商業(yè)模式的典型運用?；ブ蚕恚壕W(wǎng)格計算是擁有計算能力的節(jié)點自發(fā)形成聯(lián)盟，共同解決涉及大規(guī)模計算的問題，是基礎(chǔ)IT資源聯(lián)合共享模式的運用。思考39

5.

智能化計算機智能化是指使計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力。智能化的研究包括模擬識別、物形分析、自然語言的生成和理解、博弈、定理自動證明、自動程序設(shè)計、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)和智能機器人等等。目前已研制出多種具有人的部分智能的機器人，可以代替人在一些危險的工作崗位上工作。家庭智能化的機器人將是繼PC機之后下一個家庭普及的信息化產(chǎn)品。401.1.5

計算機技術(shù)的新發(fā)展計算機視覺機器學(xué)習(xí)自然語言處理語音識別機器人6.網(wǎng)絡(luò)化是指計算機系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通以及基于計算系統(tǒng)互聯(lián)互通的物體之間、人與組織之間、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間、虛擬世界與物理世界的互聯(lián)互通等。物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)化趨勢的核心組成部分，也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段。其英文名稱是：“Internetofthings（IoT）”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思：其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；其二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信，也就是物物相息。這是未來發(fā)展的必然趨勢，也是市場前景巨大的新興產(chǎn)業(yè)。41機-機相聯(lián)，物-物相聯(lián)，物-人相聯(lián)，人-人相聯(lián)1.1.5計算機技術(shù)的新發(fā)展42大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)一是數(shù)據(jù)體量巨大，從TB躍升至PB、EB甚至ZB的級別；二是數(shù)據(jù)類型多樣，包括文本、圖片、視頻、音頻、地理位置信息等復(fù)雜類型；挖掘分析實現(xiàn)數(shù)據(jù)增值快速獲得有價值信息三是處理速度快，可從各類數(shù)據(jù)中快速獲取有用數(shù)據(jù)，強調(diào)分析能力；四是價值密度低，商業(yè)價值高。7.數(shù)據(jù)化把現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍票矸治龅牧炕问降倪^程，如以企業(yè)為例—經(jīng)營業(yè)績數(shù)據(jù)化、業(yè)務(wù)模式數(shù)據(jù)化、用戶行為數(shù)據(jù)化、員工管理數(shù)據(jù)化。數(shù)據(jù)化的結(jié)果必然形成海量數(shù)據(jù)——大數(shù)據(jù)。1.1.4計算機技術(shù)的新發(fā)展1.2.1

數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

1.

常見的進(jìn)位計數(shù)制

2.

數(shù)制的轉(zhuǎn)換

3.

二進(jìn)制的運算規(guī)則1.2.2

計算機中信息的表示

1.

數(shù)據(jù)的單位

2.

數(shù)值的表示

3.

非數(shù)值信息的表示431.2

計算機中信息的表示計算機幫助人類處理信息和數(shù)據(jù)，那么首先，計算機如何表示信息呢？（難點）（重點）（難點）（重點）提問在計算機之外，有沒有語義的符號化表達(dá)和計算？將現(xiàn)象抽象為符號，進(jìn)行符號組合，利用符號組合表達(dá)自然現(xiàn)象。441.2

計算機中信息的表示更多的組合，更多的語義，更多的變化0/1及其組合0/1組合的變化/基于0/1的計算再語義化自然/社會現(xiàn)象自然/社會現(xiàn)象變化規(guī)律計算化1.2

計算機中信息的表示聯(lián)想在計算機內(nèi)部，如何進(jìn)行“符號化及符號計算”?45符號化一、基本概念1.進(jìn)位計數(shù)制：用進(jìn)位的方法進(jìn)行計數(shù)的數(shù)制，簡稱進(jìn)制。2.數(shù)碼：一組用來表示某種數(shù)制的符號。如：1、2、3、4、A、B、C、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等。3.基數(shù)：數(shù)制所使用的數(shù)碼個數(shù)。常用“R”表示，稱R進(jìn)制。如二進(jìn)制的數(shù)碼是：0、1，那么基數(shù)便為2。461.2.1

數(shù)制及其轉(zhuǎn)換=1×27+1×26+1×25+1×24+0×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2=(245.25)10例如：(11110101.01)2

76543210.-1-22726252423222120.2-12-2數(shù)位的權(quán)值數(shù)位二進(jìn)制數(shù)1.2.1

數(shù)制及其轉(zhuǎn)換4.位權(quán)：指數(shù)碼在不同位置上的權(quán)值。在進(jìn)位計數(shù)制中，處于不同數(shù)位的數(shù)碼代表的數(shù)值不同。對于一般數(shù)制，某一整數(shù)位的位權(quán)是基數(shù)（位數(shù)-1），某一小數(shù)位的位權(quán)則是基數(shù)-位數(shù)。47二、常見的幾種進(jìn)位計數(shù)制1.十進(jìn)制（Decimal）：由0、1、2、…、8、9十個數(shù)碼組成，即基數(shù)為10。特點為：逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十。用字母D表示。2.二進(jìn)制（Binary）：由0、1兩個數(shù)碼組成，即基數(shù)為2。二進(jìn)制的特點為：逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二。用字母B表示。3.八進(jìn)制（Octal）：由0、1、2、3、4、5、6、7八個數(shù)碼組成，即基數(shù)為8。八進(jìn)制的特點為：逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八。用字母O表示。4.十六進(jìn)制（Hexadecimal）：由0、1、2、…、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)十六個數(shù)碼組成，即基數(shù)為16。十六進(jìn)制的特點為：逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六。用字母H表示。481.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換三、數(shù)制的轉(zhuǎn)換1.二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)對于任何一個二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)，均可以先寫出它的位權(quán)展開式，然后再按十進(jìn)制進(jìn)行計算即可將其轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。例如：（1111.11）2=1×23+1×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2=15.75（A10B.8）16=10×163+1×162+0×161+11×160+8×16-1=41227.5

注意：在不至于產(chǎn)生歧義時，也可不注明十進(jìn)制數(shù)的進(jìn)制，如上例。491.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

(dn-1dn-2……d2d1d0.d-1d-2……d-m)rn-1n-2…210.-1-2…-mrn-1rn-2.……r2r1r0.r-1r-2……r-m=dn-1rn-1+dn-2rn-2+…+d2r2+d1r1+d0r0+

d-1r-1

+d-2r-2

+

…

+

d-mr-m

?--=1nmiiird=數(shù)位的權(quán)值數(shù)位r進(jìn)制數(shù)

十進(jìn)制、二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的對應(yīng)關(guān)系十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F711177161000020108100010817100012111502.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分在轉(zhuǎn)換時需作不同的計算，分別求值后再組合。整數(shù)部分采用除2取余法，即逐次除以2，直至商為0，得出的余數(shù)倒排，即為二進(jìn)制各位的數(shù)碼。小數(shù)部分采用乘2取整法，即逐次乘以2，從每次乘積的整數(shù)部分得到二進(jìn)制數(shù)各位的數(shù)碼。(參見下例)511.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換例：100.345D=(

)B1002502252122623210余數(shù)結(jié)果：110010021100100.010110010011整數(shù)部分：除基數(shù)逆向取余法10.3450.690

0.760

1.520

1.042

2

2

2

2

1.3800101結(jié)果：0.01011小數(shù)部分：乘基數(shù)正向取整法問題：乘至何時休？52(753.37)8

=

753.37O=7×82+5×81+3×80+3×8-1+7×8-2=(491.484375)10(753.37)16

=

753.37H=0x753.37=7×162+5×161+3×160+3×16-1+7×16-2=(1875.2148)10(753.37)12=7×122+5×121+3×120+3×12-1+7×12-2=(1071.2986)10相同數(shù)串，由于進(jìn)位制不同其所表達(dá)的數(shù)值大小也不同245的十進(jìn)制表示記為：

245245的二進(jìn)制表示記為：

11110101245的八進(jìn)制表示記為：

365245的十六進(jìn)制表示記為：

F5同一個數(shù)值，用不同進(jìn)位制表達(dá)，結(jié)果也是不同的示例1.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換53二進(jìn)制

八進(jìn)制一位拆三位1.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換二進(jìn)制

十六進(jìn)制一位拆四位3.二進(jìn)制數(shù)與八/十六進(jìn)制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換54以小數(shù)點為界，分道揚鑣；整數(shù)從右向左三位并一位；小數(shù)從左向右三位并一位；不足位數(shù)要補零以小數(shù)點為界，分道揚鑣；整數(shù)從右向左四位并一位；小數(shù)從左向右四位并一位；不足位數(shù)要補零例：100110110111.0101B=()O=()H100110110111.0101100110110111.0101（4667.24）8(9B7.5)160055四、二進(jìn)制的運算規(guī)則1.算術(shù)運算規(guī)則加法規(guī)則：0+0=0；0+1=1；

1+0=1；1+1=10（向高位有進(jìn)位）；減法規(guī)則：0-0=0；10-1=1（向高位借位）；

1-0=1；1-1=0;

乘法規(guī)則：0×0=0；0×1=0；

1×0=0；1×1=1

除法規(guī)則：0/1=0；1/1=1561.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換2.邏輯運算規(guī)則與運算（AND）：0∧0=0；0∧1=0；

1∧0=0；1∧1=1;

或運算（OR）：0∨0=0；0∨1=1；

1∨0=1；1∨1=1;

異或運算（XOR）：0⊕0=0；0⊕1=1；

1⊕0=1；1⊕1=0;57非運算NOT）：1.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換思考現(xiàn)代計算機內(nèi)部為何采用二進(jìn)制？易于用物理元件表示：計算機是由邏輯電路組成，而邏輯電路通常只有兩個狀態(tài)；運算規(guī)則簡單；可靠性高:兩個狀態(tài)表示的二進(jìn)制兩個數(shù)碼，數(shù)字傳輸和處理不容易出錯；邏輯性強:計算機工作原理是建立在邏輯運算基礎(chǔ)上的，邏輯代數(shù)是邏輯運算的理論依據(jù)。1.2.1數(shù)制及其轉(zhuǎn)換58一成不變？2.

數(shù)值的表示通常規(guī)定一個數(shù)的最高位作為符號位，“0”表示正，“1”表示負(fù)。把在機器內(nèi)存放的正負(fù)號數(shù)碼化后的數(shù)稱為機器數(shù)；把在機器外存放的由正負(fù)號表示的數(shù)稱作真值。591.2.2計算機中數(shù)的表示原碼反碼補碼機器數(shù)+127011111111-1271

11111111原碼表示在給定碼長后，根據(jù)一個整數(shù)的正負(fù)填寫符號位，再將這個整數(shù)之絕對值的二進(jìn)制表示，按照數(shù)值位的長度在前面補足必要的0后，就得到這個整數(shù)的原碼表示。若碼長為8，則123（10）的原碼表示是：

01111011-123（10）的原碼表示是：

11111011若碼長為16，則123（10）的原碼表示是：

0000000001111011-123（10）的原碼表示是：

1000000001111011601.2.2計算機中數(shù)的表示反碼表示一個正整數(shù)的反碼表示與其原碼表示相同；一個負(fù)整數(shù)的反碼表示：對其原碼表示的數(shù)值位進(jìn)行按位求反（按位將1換成0、將0換成1）的結(jié)果，符號位不變。若碼長為8，則26（10）的原碼表示是：(26)（10）（反）=(26)（10）（原）=00011010(-26)（10）（反）=111001011001101011100101611.2.2計算機中數(shù)的表示補碼表示一個正整數(shù)的補碼表示與它的原碼表示相同；一個負(fù)整數(shù)的補碼表示：對其原碼表示的數(shù)值位按位變反后加1。符號位不變。若碼長為8，則26（10）的原碼表示是：(26)（10）（補）=(26)（10）（原）=00011010(-26)（10）（補）=111001101001101011100101

+111100110621.2.2計算機中數(shù)的表示63思考，為何要有補碼？99999991.2.2計算機中數(shù)的表示64思考，為何要有補碼？99999990000000121由于999999+1=000000，（從儀表盤上看到的結(jié)果），所以從算術(shù)運算的角度看，這里999999的作用相當(dāng)于-11.2.2計算機中數(shù)的表示回到給定碼長的二進(jìn)制表示上來：例如，當(dāng)碼長為8（即數(shù)值位數(shù)為7），則26（10）=0011010那么，要得到-26（10），就是求一個二進(jìn)制數(shù)c：使得：

c+0011010=0000000這樣的c就是|-26（10）|的二進(jìn)制表示：

1100110因為：

1100110+）0011010

0000000因碼長有限，進(jìn)位被丟棄651.2.2計算機中數(shù)的表示66(1)10-(1)10=(1)10+(-1)10=(0)10(00000001)補

+(11111111)補

=(00000000)補=(0)(1)10-(2)10=(1)10+(-2)10=(-1)10(00000001)補+(11111110)補=(11111111)補

=(-1)所以補碼的設(shè)計目的是：使符號位能與有效值部分一起參加運算，從而簡化運算規(guī)則。使減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算，進(jìn)一步簡化計算機中運算器的線路設(shè)計。加減乘除都可轉(zhuǎn)換成加法來實現(xiàn)，加法又可由與、或、非、異或等邏輯運算來實現(xiàn)——只要實現(xiàn)了基本邏輯運算，便可實現(xiàn)任何的計算。1.2.2計算機中數(shù)的表示3.

定點數(shù)和浮點數(shù)（1）定點數(shù)所謂定點格式，即約定機器中所有數(shù)據(jù)的小數(shù)點位置是固定不變的。小數(shù)點在機器中是不表示出來的，而是事先約定在固定的位置。對于一臺計算機，一旦確定了小數(shù)點的位置，就不再改變。定點數(shù)表示的范圍有限，極大和極小都不易表示。。671.2.2計算機中數(shù)的表示3.

定點數(shù)和浮點數(shù)（2）浮點數(shù)小數(shù)點浮動，可以擴(kuò)大數(shù)的表示范圍。即用一個尾數(shù)(Mantissa)，一個基數(shù)(Base)，一個指數(shù)(Exponent)以及一個表示正負(fù)的符號來表達(dá)實數(shù)。比如123.45用十進(jìn)制科學(xué)計數(shù)法可以表示為1.2345x102，其中1.2345為尾數(shù)，10為基數(shù)，2為指數(shù)。681.2.2計算機中數(shù)的表示1.

計算機中數(shù)據(jù)的單位

1）位（bit）簡記為b，也稱為比特，是計算機存儲數(shù)據(jù)的最小單位。一個二進(jìn)制位只能表示0或1。

2）字節(jié)（Byte）字節(jié)來自英文Byte，簡記為B。規(guī)定1B=8bit。

1KB=210B，1MB=220B，1GB=230B，

1TB=240B，1PB=210TB=230MB，1EB=210PB=240MB3）字（Word）

一個字通常由一個字節(jié)或若干個字節(jié)組成。字長是計算機一次所能處理的實際位數(shù)長度，字長是衡量計算性能的一個重要指標(biāo)。691.2.3計算機中數(shù)據(jù)的單位BCD碼：BinaryCodedDecimal(二-十進(jìn)制編碼)是用４位０和１的不同組合，按照與進(jìn)位制保持一致的關(guān)系，來表示10個十進(jìn)制數(shù)字的方法。Why?十進(jìn)制 01234 BCD碼 0000 0001 0010 0011 0100 十進(jìn)制 56789 BCD碼 0101 0110 0111 1000 1001 1.2.4計算機中信息的編碼編碼直觀，易于理解；十進(jìn)制和二進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換可以快捷進(jìn)行；可以保持較高的精度，同時避免了浮點運算的高耗時性。703.

非數(shù)值信息的表示非數(shù)值性信息可以用編碼表示編碼是以若干位數(shù)碼或符號的不同組合來表示非數(shù)值性信息的方法，它是人為地將若干位數(shù)碼或符號的每一種組合指定一種唯一的含義。例如：1男，0女再如：000星期一001星期二010星期三

011星期四100星期五101星期六

110星期日再如：000一院001二院010三院

011四院100五院101六院

110七院111其他編碼的三個主要特征唯一性：每一種組合都有確定的唯一性的含義公共性：所有相關(guān)者都認(rèn)同、遵守、使用這種編碼易于記憶/便于識認(rèn)性：有一定規(guī)律1.2.4計算機中信息的編碼713.

非數(shù)值信息的表示（1）字符編碼目前采用的字符編碼主要是ASCII碼，它是AmericanStandardCodeforInformationInterchange的縮寫（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼），已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO采納，作為國際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼。ASCII碼是一種西文機內(nèi)碼，有7位ASCII碼和8位ASCII碼兩種，7位ASCII碼稱為標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼，8位ASCII碼稱為擴(kuò)展ASCII碼。7位標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼用一個字節(jié)（8位）表示一個字符，并規(guī)定其最高位為0，實際只用到7位，因此可表示128個不同字符。同一個字母的ASCII碼值小寫字母比大寫字母大32（20H）。721.2.4計算機中信息的編碼每8位為一個字符，最高位為041H~5AH:“A”~“Z”61H~7AH:“a”~“z”0AH:換行符號LF0DH:回車符號CR30H~39H:“0”~“9”01000001A41H01000010B42H01000110F46H（1）字符編碼ASCII編碼的規(guī)律信息存儲解析規(guī)則Wearestudents0101011101100101001000000110000101110010011001010010000001110011011101000111010101100100011001010110111001110100011100110/1串按8位分隔一個字符，查找ASCII碼表映射成相應(yīng)符號731.2.4計算機中信息的編碼

245的十進(jìn)制記為245245的二進(jìn)制記為11110101245的八進(jìn)制記為365245的十六進(jìn)制記為F5245的BCD碼記為0010

0100

0101245的ASCII碼記為00110010

00110100

00110101（1）字符編碼同一信息不同表示方法的對比741.2.4計算機中信息的編碼“大”A.漢字內(nèi)碼：漢字在計算機內(nèi)部采用漢字內(nèi)碼存儲，漢字內(nèi)碼是一兩字節(jié)且最高位均為1的0、1型編碼計算機內(nèi)部由外到內(nèi)由內(nèi)到外b7

b6b5b4b3b2b1b0

b7

b6b5b4b3b2b1b0

用0和1編碼漢字,每個漢字在計算機內(nèi)部由2個字節(jié)表示0011010001110111國標(biāo)碼1011010011110111(機)內(nèi)碼（2）漢字的編碼751.2.4計算機中信息的編碼“型”輸入碼有若干：拼音碼、字型碼、流水碼……拼音碼：xing五筆字型碼：gajf其中,g表字根“-”,a表開下的草字頭,j表右側(cè)立刀,f表下面土字計算機內(nèi)部由外到內(nèi)由內(nèi)到外B.漢字輸入碼:是用鍵盤上的字母符號編碼每一漢字的編碼,它使人們通過鍵入字母符號代替鍵入漢字。（2）漢字的編碼761.2.4計算機中信息的編碼“大”用0和1編碼無亮點和有亮點形成字形信息,便于顯示……漢字字形碼是一種字模點陣碼，耗費存儲空間大且縮放失真。也有其他處理漢字點陣信息的編碼，如向量編碼（矢量碼）等。oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11ooooo1oo1111111111111111oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo111oooooooooooo11oo1oooooooooo11oooo1oooooooo11ooooo11ooooooo1ooooooo11ooooo1ooooooooo111o

11ooooooooooo1oo計算機內(nèi)部由外到內(nèi)由內(nèi)到外大C.漢字字形碼：用0和1編碼無亮點和有亮點像素,形成漢字字形的一種編碼。依據(jù)字形碼通過顯示器或打印機輸出漢字。（2）漢字的編碼771.2.4計算機中信息的編碼“大”da1011010011110111oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11ooooo1oo1111111111111111oooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo11oooooooooooooo111oooooooooooo11oo1oooooooooo11oooo1oooooooo11ooooo11ooooooo1ooooooo11ooooo1ooooooooo111o11ooooooooooo1oo計算機內(nèi)部由外到內(nèi)由內(nèi)到外漢字處理過程:通過漢字外碼輸入,以漢字內(nèi)碼存儲,以漢字字形碼輸出（2）漢字的編碼781.2.4計算機中信息的編碼語義符號化

符號計算化

計算0(和)1化0(和)1自動化

分層構(gòu)造化

構(gòu)造集成化；1.2計算機中信息的表示（思維提升）79一個完整的計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。1.3.1

計算機硬件系統(tǒng)1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)801.3

計算機系統(tǒng)硬件指的是計算機系統(tǒng)中由電子、機械和光電元件等組成的各種計算機部件和計算機設(shè)備。這些部件和設(shè)備依據(jù)計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求，構(gòu)成一個有機整體，稱為計算機硬件系統(tǒng)。未配置任何軟件的計算機叫裸機，它是計算機完成工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。811.3.1

計算機硬件系統(tǒng)1944~1945年間，馮.諾伊曼提出“存儲程序”的計算機設(shè)計思想，并進(jìn)行了實踐，現(xiàn)代計算機普遍來講屬于馮.諾伊曼機體系。馮.諾依曼(Von.Neumann)計算機1.3.1

計算機硬件系統(tǒng)82馮.諾伊曼機的基本思想：存儲程序：指令和數(shù)據(jù)以同等地位事先存于存儲器,可按地址尋訪,連續(xù)自動執(zhí)行；五大部件構(gòu)成：運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備；

以運算器為中心，控制器負(fù)責(zé)解釋指令，運算器負(fù)責(zé)執(zhí)行指令。1.輸入設(shè)備：主要功能是把原始數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的程序轉(zhuǎn)換為計算機能夠識別的二進(jìn)制代碼，通過輸入接口輸入到計算機的存儲器中，供CPU調(diào)用和處理。常用的輸入設(shè)備有：鼠標(biāo)器、鍵盤、掃描儀、數(shù)字化儀、數(shù)碼攝像機、條形碼閱讀器、數(shù)碼相機、A/D轉(zhuǎn)換器等。2.運算器：負(fù)責(zé)對信息進(jìn)行加工和運算，它的速度決定了計算機的運算速度。參加運算的數(shù)（稱為操作數(shù)）由控制器指示從存儲器或寄存器中取出到運算器。831.3.1

計算機硬件系統(tǒng)84控制器接收反饋發(fā)出指令逐一執(zhí)行控制器+運算器=CPU一個微處理器(芯片)多個CPU=即多核3.

控制器：是整個計算機系統(tǒng)的控制中心，它指揮計算機各部分協(xié)調(diào)工作，保證計算機按照預(yù)先規(guī)定的目標(biāo)和步驟有條不紊地進(jìn)行操作及處理。控制器從內(nèi)存儲器中順序取出指令，并對指令代碼進(jìn)行翻譯，然后向各個部件發(fā)出相應(yīng)的命令，完成指令規(guī)定的操作。1.3.1

計算機硬件系統(tǒng)4.存儲器是具有“記憶”功能的設(shè)備，由具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件（也稱為記憶元件）來存儲信息。記憶元件的兩種穩(wěn)定狀態(tài)分別表示為“0”和“1”。存儲器是由成千上萬個“存儲單元”構(gòu)成的，每個存儲單元存放一定位數(shù)（微機上為8位）的二進(jìn)制數(shù)，每個存儲單元都有唯一的地址。“存儲單元”是基本的存儲單位，不同的存儲單元是用不同的地址來區(qū)分的。計算機采用按地址訪問的方式到存儲器中存數(shù)據(jù)和取數(shù)據(jù)，計算機中的程序在執(zhí)行的過程中，每當(dāng)需要訪問數(shù)據(jù)時，就向存儲器送去指定位置的地址，同時發(fā)出一個“存”命令或者“取”命令（伴以待存放的數(shù)據(jù)）。

851.3.1

計算機硬件系統(tǒng)86存儲器分類存儲器分為兩大類：內(nèi)存儲器和外存儲器，簡稱內(nèi)存和外存。內(nèi)存儲器又稱為主存儲器，外存儲器又稱為輔助存儲器。存儲器內(nèi)存儲器外存儲器ROM（ReadOnlyMemory）RAM（RandomAccessMemory）Cache磁盤（硬盤、軟盤）光盤（CD-ROM、CD-RW、DVD、MO）閃存（CF卡、MMC卡、SD卡）磁帶1.3.1

計算機硬件系統(tǒng)87內(nèi)存：RAM/ROM地址：存儲單元1、2、4或8個字節(jié)外存：硬盤/軟盤盤面:磁道:扇區(qū)一個扇區(qū)存放512個字節(jié)。內(nèi)存和外存內(nèi)存外存

CPU臨時存儲按地址訪問-按存儲單元速度快-價格高半導(dǎo)體材料制作永久存儲順序訪問-按塊速度慢-價格低磁性材料制作按塊交換以批量換速度按存儲單元讀取所有內(nèi)容需裝入內(nèi)存，才能被處理所有內(nèi)容需存入外存，才永久保存存儲體系88891.3.1

計算機硬件系統(tǒng)5.

輸出設(shè)備:是指從計算機中輸出信息的設(shè)備，其功能是將計算機處理的數(shù)據(jù)、計算結(jié)果等內(nèi)部信息轉(zhuǎn)換成人們習(xí)慣接受的信息形式（如字符、圖形、聲音等），然后將其輸出。最常用的輸出設(shè)備是顯示器、打印機和音箱，還有繪圖儀、各種數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）等。

從信息的輸入輸出角度來說，磁盤驅(qū)動器和磁帶機既可以看作輸入設(shè)備，又可以看作輸出設(shè)備。

CPU內(nèi)存程序和數(shù)據(jù)90程序執(zhí)行數(shù)據(jù)計算1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)輸入計算機的信息一般有兩類，一類稱為數(shù)據(jù)，一類稱為程序。計算機是通過執(zhí)行程序所規(guī)定的各種指令來處理各種數(shù)據(jù)的。

在時間上，取指周期從內(nèi)存中取出的是指令，而執(zhí)行周期從內(nèi)存取出或往內(nèi)存中寫入的是數(shù)據(jù)。如何區(qū)分？1.指令是指示計算機執(zhí)行某種操作的命令，它由一串二進(jìn)制數(shù)碼組成，這串二進(jìn)制數(shù)碼包括操作碼和地址碼兩部分。911.3.2

計算機軟件系統(tǒng)指令是對計算機進(jìn)行程序控制的最小單位。所有的指令的集合稱為計算機的指令系統(tǒng)。程序是為完成一項特定任務(wù)而用某種語言編寫的一組指令序列。機器指令格式操作碼操作數(shù)機器執(zhí)行什么操作執(zhí)行對象（具體數(shù)、存放位置）2.程序是由一系列指令組成的，它是為解決某一問題而設(shè)計的一系列排列有序的指令的集合。程序送入計算機，存放在存儲器中，計算機運行某一個程序，就是按照為解決該問題而設(shè)計的一系列排好順序的指令進(jìn)行工作。軟件是指使計算機運行所需的程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)的文檔的總和。數(shù)據(jù)是程序的處理對象，文檔是與程序的研制、維護(hù)和使用有關(guān)的資料。

921.3.2

計算機軟件系統(tǒng)3.

存儲程序工作原理為解決某個問題，需事先編制好程序，程序可以用高級語言編寫，但最終需要轉(zhuǎn)換為由機器指令組成，即程序是由一系列指令組成的。將程序輸入到計算機并存儲在外存儲器中，控制器將程序讀入內(nèi)存儲器中（存儲原理）并運行程序，控制器按地址順序取出存放在內(nèi)存儲器中的指令（按地址順序訪問指令），然后分析指令，執(zhí)行指令的功能，遇到程序中的轉(zhuǎn)移指令時，則轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移地址，再按地址順序訪問指令（程序控制）。931.3.2

計算機軟件系統(tǒng)4.計算機的工作過程（1）控制器控制輸入設(shè)備或外存儲器將數(shù)據(jù)和程序輸入到內(nèi)存儲器；（2）在控制器指揮下，從內(nèi)存儲器取出指令送入控制器；（3）控制器分析指令，指揮運算器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等執(zhí)行指令規(guī)定的操作；（4）運算結(jié)果由控制器控制送存儲器保存或送輸出設(shè)備輸出；（5）返回到第二步，繼續(xù)取下一條指令，如此反復(fù)，直到程序結(jié)束。941.3.2

計算機軟件系統(tǒng)運算器存儲器控制臺控制器(1)(3)(10)(5)(2)(4)(6)(1)啟動控制器工作(2)發(fā)送第1條指令地址(3)取出指令并分析指令(4)執(zhí)行指令：發(fā)送操作數(shù)x所在地址(5)執(zhí)行指令：取出操作數(shù)x(10)執(zhí)行指令：通知運算器計算a乘x(11)繼續(xù)后續(xù)指令的取指、執(zhí)行…(6)發(fā)送下一條指令地址(7)取出指令并分析指令(8)執(zhí)行指令：發(fā)送操作數(shù)a所在地址(9)執(zhí)行指令：取出操作數(shù)a(7)(8)(9)存儲程序工作原理1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)954.計算機的工作過程5.計算機軟件基礎(chǔ)

軟件是指使計算機運行所需的程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)文檔的總和。計算機軟件通常分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類，系統(tǒng)軟件一般由軟件廠商提供，應(yīng)用軟件是為解決某一問題而由用戶或軟件公司開發(fā)的。

961.3.2

計算機軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、硬件之間的層次關(guān)系計算機硬件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件用戶按下‘P’鍵Hi，OS，發(fā)生了一個事件：‘P’

鍵被按下了！Hi，財務(wù)系統(tǒng)，鍵盤輸入的是‘P’，看著辦吧！Hi，OS，打印我送到你那里的工資報表文件！Hi，激光打印機，把我送給你的數(shù)據(jù)打印出來！激光打印機開始打印1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)97計算機硬件(裸機)操作系統(tǒng)：Unix,Linux,Windows,iOS,Android語言處理系統(tǒng)工具軟件數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用程序/軟件包嵌入式/移動式(設(shè)備裸機)中間件，如應(yīng)用服務(wù)器CloudOS，MobileOSCloudApplication網(wǎng)絡(luò)化/互聯(lián)化—其他硬件WebSphereWebLogicTomcatOSGiGAE…...OracleSQLServerDB2HadoopGFS…...C/C++/VisualC++Java,Php,JSPPythonFORTRANBASIC/VBPASCAL……VMWareVSPhereXENOpenCloudOpenStackAmazonEC2Eucalyptus5.計算機軟件基礎(chǔ)1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)98A.操作系統(tǒng)（OS，OperatingSystem）是一組對計算機資源進(jìn)行控制與管理的系統(tǒng)化程序集合，它是用戶和計算機硬件系統(tǒng)之間的接口，為用戶和應(yīng)用軟件提供了訪問和控制計算機硬件的橋梁。操作系統(tǒng)的作用：操作系統(tǒng)是用戶與計算機硬件之間的接口。操作系統(tǒng)為用戶提供了虛擬機(VirtualMachine)。操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)的資源管理者。99（1）系統(tǒng)軟件1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)計算機硬件用戶第一層軟件最重要軟件操作系統(tǒng)是一個龐大的管理控制程序，它包括五個管理功能：處理器管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。操作系統(tǒng)分類①按其運行的環(huán)境可分為實時操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)和批處理操作系統(tǒng)。②按其管理用戶的數(shù)量可分為單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)。③按同時管理的作業(yè)數(shù)可分為單用戶單任務(wù)操作系統(tǒng)、單用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)和多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)。100（1）系統(tǒng)軟件—OS1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)分時：一臺主機一個CPU執(zhí)行多個程序(來自于多個用戶的多個終端)tt作業(yè)1作業(yè)2作業(yè)3作業(yè)4操作系統(tǒng)管理著一時間輪盤；按照時間輪盤的時間分區(qū)，輪流讓CPU執(zhí)行若干個程序。由于時間分區(qū)足夠小，所以每個作業(yè)的用戶都認(rèn)為自己獨占著CPU執(zhí)行執(zhí)行時間分區(qū)CPU作業(yè)4作業(yè)3作業(yè)2作業(yè)1（1）系統(tǒng)軟件—操作系統(tǒng)對的CPU管理進(jìn)化1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)101并行：一臺主機多個CPU執(zhí)行一個程序作業(yè)的第1部分作業(yè)的第2部分作業(yè)的第3部分作業(yè)的拆分與合并作業(yè)操作系統(tǒng)將一個作業(yè)分解成若干個可并行執(zhí)行的小作業(yè)，由不同的CPU予以執(zhí)行。其中一個CPU負(fù)責(zé)作業(yè)的拆分與合并工作，如CPU1,如此多CPU并行完成一個作業(yè)。CPU1CPU2CPU3CPU4（1）系統(tǒng)軟件—操作系統(tǒng)對的CPU管理進(jìn)化1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)102分布：網(wǎng)絡(luò)中多臺主機多個CPU執(zhí)行一個任務(wù)作業(yè)的拆分與合并CPUCPU作業(yè)一個作業(yè)被一臺機器的操作系統(tǒng)拆分成若干個可分布與并行執(zhí)行的小作業(yè)，通過局域網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)傳送到不同的機器，由不同機器的操作系統(tǒng)控制其CPU予以執(zhí)行。如此網(wǎng)絡(luò)上，多臺計算機可并行完成一個作業(yè)。作業(yè)的第1部分作業(yè)的第2部分作業(yè)的第3部分CPUCPUComputerNetwork或Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸（1）系統(tǒng)軟件—操作系統(tǒng)對的CPU管理進(jìn)化1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)103(1)系統(tǒng)軟件B.

語言處理程序C.系統(tǒng)支撐和服務(wù)程序該類程序又稱工具軟件，如系統(tǒng)診斷程序、調(diào)試程序、排錯程序、編輯程序、查殺病毒程序等等，都是為維護(hù)計算機系統(tǒng)的正常運行或支持系統(tǒng)開發(fā)所配置的軟件系統(tǒng)。1041.3.2

計算機軟件系統(tǒng)源程序（匯編語言、高級語言）語言處理程序（匯編、編譯、解釋程序）機器語言程序（二進(jìn)制表示）(1)系統(tǒng)軟件D.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用來建立存儲各種數(shù)據(jù)資料的數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行操作和維護(hù)。常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有微機上的FoxPro、FoxBASE+、Access和大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如Oracle、DB2、Sybase、SQLServer等，它們都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。1051.3.2

計算機軟件系統(tǒng)（2）應(yīng)用軟件為解決計算機各類應(yīng)用問題而編寫的軟件稱為應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件具有很強的實用性。隨著計算機應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展和計算機應(yīng)用的廣泛普及，各種各樣的應(yīng)用軟件與日俱增，如MicrosoftOffice、WPSOffice、Photoshop等。專用軟件是只為完成某一特定專業(yè)的任務(wù)而設(shè)計的軟件，它往往是針對某行業(yè)、某用戶的特定需求而專門開發(fā)的，如某個公司的管理系統(tǒng)、醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、辦公自動化系統(tǒng)（OA）等。1061.3.2

計算機軟件系統(tǒng)107（3）程序設(shè)計語言(a)程序設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是程序最主要的兩個方面，通常可以認(rèn)為：程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)什么是算法?為什么算法很重要呢?“是否會編程序”，本質(zhì)上是“能否想出求解問題的算法”，其次才是將算法用計算機可以識別的形式書寫出來。算法是一個有窮規(guī)則的集合，它規(guī)定了解決某特定類型問題的運算序列，或者規(guī)定了任務(wù)執(zhí)行、問題求解的一系列步驟。廣義算法有窮性：一個算法在執(zhí)行有窮步規(guī)則之后必須結(jié)束。確定性：算法的每一個步驟必須要確切地定義，不得有歧義性。輸入：算法有零個或多個的輸入。輸出：算法有一個或多個的輸出/結(jié)果，即與輸入有某個特定關(guān)系的量。可行性：算法中有待執(zhí)行的運算和操作必須是相當(dāng)基本的(可以由機器自動完成)，并能在有限時間內(nèi)完成。算法基本運算：除法、賦值、邏輯判斷典型的“重復(fù)/循環(huán)”與“迭代”尋找兩個正整數(shù)的最大公約數(shù)的歐幾里德算法輸入：正整數(shù)M和正整數(shù)N輸出：M和N的最大公約數(shù)(設(shè)M>N)算法步驟：Step1.M除以N,記余數(shù)為RStep2.如果R不是0，將N的值賦給M,R的值賦給N,返回Step1;否則,最大公約數(shù)是N,輸出N,算法結(jié)束。1.3.2

計算機軟件系統(tǒng)（3）程序設(shè)計語言(a)程序設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是從問題中抽象出來的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，它代表信息的一種組織方式，用來反映一個數(shù)據(jù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)及其操作的總稱，它提供了問題求解/算法的數(shù)據(jù)操縱機制。1091.3.2

計算機軟件系統(tǒng)（3）程序設(shè)計語言(a)程序設(shè)計基礎(chǔ)算法、計算機語言與計算機程序1101.3.2

計算機軟件系統(tǒng)算法解決問題的步驟程序計算機能夠理解與執(zhí)行的解決問題的步驟計算機語言步驟書寫的規(guī)范、語法規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)的集合是人和計算機都能理解的語言數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)適合算法的數(shù)據(jù)操縱機制計算7+10并存儲的程序機器語言：用二進(jìn)制和編碼方式提供的指令系統(tǒng)所編寫程序的語言被稱為機器語言。10000110000001111000101000001010100101110000011011110100所有程序都需轉(zhuǎn)換成機器語言程序，計算機才能執(zhí)行！效率最高！指令系統(tǒng)：CPU用二進(jìn)制和編碼提供的可以解釋并執(zhí)行的全部命令的集合。