計(jì)算思維問(wèn)題解決的核心引擎CONTENTS01計(jì)算思維的概念02計(jì)算思維的培養(yǎng)什么是計(jì)算思維？在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，我們每天都面臨著各種各樣的問(wèn)題。如何才能更高效、更理性地解決這些問(wèn)題？計(jì)算思維，將為你提供一個(gè)全新的視角。計(jì)算思維的定義計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類(lèi)行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。——周以真(JeannetteM.Wing)問(wèn)題求解系統(tǒng)設(shè)計(jì)行為理解計(jì)算思維的四大核心要素分解(Decomposition)將復(fù)雜問(wèn)題拆解為更小、更易管理的子問(wèn)題。模式識(shí)別(PatternRecognition)識(shí)別子問(wèn)題間的相似性與規(guī)律，復(fù)用經(jīng)驗(yàn)。抽象(Abstraction)聚焦關(guān)鍵信息，忽略次要細(xì)節(jié)，構(gòu)建模型。算法設(shè)計(jì)(AlgorithmDesign)設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的清晰、有序的步驟或規(guī)則。計(jì)算思維的本質(zhì)計(jì)算思維不僅僅是編程，更是一種普適性的、高效的問(wèn)題解決能力。它幫助我們理性分析、科學(xué)決策，在復(fù)雜的世界中找到清晰的路徑。理性分析高效決策創(chuàng)新思維為什么要培養(yǎng)計(jì)算思維？培養(yǎng)計(jì)算思維的重要性個(gè)人發(fā)展提升邏輯思維、創(chuàng)造力和解決問(wèn)題的能力。學(xué)術(shù)研究為各學(xué)科的研究提供新的方法和視角。職業(yè)規(guī)劃是未來(lái)許多高薪職業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。培養(yǎng)策略：跨學(xué)科融合將計(jì)算思維與其他學(xué)科知識(shí)相結(jié)合，打破學(xué)科壁壘，培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。數(shù)學(xué)在數(shù)學(xué)中學(xué)習(xí)算法，提升邏輯推理物理在物理中模擬運(yùn)動(dòng)軌跡，探索科學(xué)規(guī)律生物在生物中分析DNA序列，解碼生命奧秘藝術(shù)在藝術(shù)中創(chuàng)作生成藝術(shù)，釋放創(chuàng)意潛能在日常生活中培養(yǎng)計(jì)算思維計(jì)算思維不僅僅存在于課堂和實(shí)驗(yàn)室，它也體現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。?gòu)物決策比較價(jià)格、計(jì)算折扣，是在進(jìn)行算法分析。烹飪流程按照菜譜步驟操作，是在執(zhí)行算法。旅行規(guī)劃選擇路線(xiàn)、預(yù)訂酒店，是在進(jìn)行問(wèn)題建模和優(yōu)化。發(fā)現(xiàn)日常中的計(jì)算思維，讓思考更高效，生活更智能。計(jì)算思維PROBLEMSOLVINGENGINE機(jī)械計(jì)算機(jī)和圖靈機(jī)三去七進(jìn)一二一添作五查爾斯·巴貝奇1792—1871差分機(jī)（1822年）數(shù)學(xué)家，發(fā)明家參與創(chuàng)建了英國(guó)天文學(xué)會(huì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)開(kāi)創(chuàng)科學(xué)管理計(jì)算機(jī)之父"存貯庫(kù)“，每一齒輪可貯存10個(gè)數(shù)，總共能夠儲(chǔ)存1000個(gè)50位數(shù)。"運(yùn)算室"，50位數(shù)加50位數(shù)的運(yùn)算可完成于一次轉(zhuǎn)輪之中?？刂蒲b置，處理依條件轉(zhuǎn)移的動(dòng)作，送入和取出數(shù)據(jù)。分析機(jī)（1834年）霍華德·艾肯1900-1973阿蘭·圖靈（1912-1954）數(shù)學(xué)家和密碼學(xué)家計(jì)算機(jī)科學(xué)之父人工智能之父計(jì)算機(jī)仿真圖靈測(cè)試

一條無(wú)限長(zhǎng)的紙帶，每格存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)字/字母。

一個(gè)帶讀寫(xiě)頭的控制器，可以：

存儲(chǔ)自身狀態(tài)；操縱紙帶左右移動(dòng)；

讀寫(xiě)紙帶上的數(shù)字/字母；

根據(jù)讀到的數(shù)字/字母改變自身狀態(tài)。有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)《論數(shù)字計(jì)算在決斷難題中的應(yīng)用》1936年圖靈機(jī)的意義證明了通用計(jì)算理論揭示了計(jì)算機(jī)的工作模式和主要架構(gòu)引入了讀寫(xiě)、算法與程序語(yǔ)言的概念密碼本加密Enigma加密《機(jī)器能思考嗎？》1950年人工智能和圖靈測(cè)試預(yù)約助手圖靈獎(jiǎng)美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)(ACM)于1966年設(shè)立2013年萊斯利·蘭伯特LeslieLamport在提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)2014年邁克爾·斯通布雷克MichaelStonebraker對(duì)現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)底層的概念與實(shí)踐所做出的基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)2015年惠特菲爾德·迪菲馬丁·赫爾曼WhitfieldDiffieandMartinHellman非對(duì)稱(chēng)加密的創(chuàng)始人2016年蒂姆·伯納斯·李TimBerners-Lee萬(wàn)維網(wǎng)的發(fā)明者2017年約翰·軒尼詩(shī)大衛(wèi)·帕特森JohnHennessyDavidPatterson開(kāi)發(fā)了RISC微處理器并且讓這一概念流行起來(lái)的工程電子計(jì)算機(jī)的誕生ElectronicNumericalIntegratorAndCalcula電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)(1946)ENIAC計(jì)算機(jī)中所有信息的存在形式都是電壓值二進(jìn)制數(shù)是對(duì)高、低電平的數(shù)學(xué)抽象高電平和低電平1011001010110010hHSTθ0v0c約翰·馮·諾依曼（1903-1957）數(shù)學(xué)家物理學(xué)家博弈論之父計(jì)算機(jī)之父EDVAC

ElectronicDiscretevariableAutomaticComputer離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序工作原理二進(jìn)制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序并自動(dòng)執(zhí)行程序計(jì)算機(jī)的組成:

運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、

輸入和輸出設(shè)備

存儲(chǔ)庫(kù)

運(yùn)算室

控制裝置—包含輸入輸出

運(yùn)算器

控制器

存儲(chǔ)器、

輸入和輸出設(shè)備

根據(jù)當(dāng)前機(jī)器所處的狀態(tài)以及當(dāng)前讀寫(xiě)頭所指的格子上的符號(hào)來(lái)確定讀寫(xiě)頭下一步的動(dòng)作

程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)執(zhí)行程序

感謝收看根據(jù)計(jì)算機(jī)采用的物理器件，一般將計(jì)算機(jī)的發(fā)展分為4個(gè)階段，也稱(chēng)為4代。1.第一代計(jì)算機(jī)（1946~1957）

第一代計(jì)算機(jī)采用的主要元件是電子管，稱(chēng)為電子管計(jì)算機(jī)。2.第二代計(jì)算機(jī)（1958~1964）

第二代計(jì)算機(jī)采用的主要元件是晶體管，稱(chēng)為晶體管計(jì)算機(jī)。3.第三代計(jì)算機(jī)（1965~1970）計(jì)算機(jī)開(kāi)始采用中小規(guī)模的集成電路元件。4.第四代計(jì)算機(jī)（1971~現(xiàn)在）計(jì)算機(jī)開(kāi)始采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路元件。1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展和展望——計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段

1.光子計(jì)算機(jī)

光子計(jì)算機(jī)是利用光束取代電子進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)。2.生物計(jì)算機(jī)

生物計(jì)算機(jī)是采用由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的生物芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)。3.量子計(jì)算機(jī) 量子計(jì)算機(jī)是利用處于多現(xiàn)實(shí)態(tài)下的原子進(jìn)行運(yùn)算的計(jì)算機(jī)，這種多現(xiàn)實(shí)態(tài)是量子力學(xué)的標(biāo)志。1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展和展望——未來(lái)的新型計(jì)算機(jī)1.巨型化巨型化是向高速度、大容量和強(qiáng)大功能發(fā)展的巨型計(jì)算機(jī)。2.微型化微型化是進(jìn)一步提高集成度，使用高性能的超大規(guī)模集成電路，整個(gè)體積更加小巧的微型計(jì)算機(jī)。3.網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化就是將分布在不同位置上獨(dú)立的計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊線(xiàn)路連接起來(lái)，以便各用戶(hù)之間可以相互通信并能使用公共的資源。4.智能化智能化是指讓計(jì)算機(jī)能夠模擬人的思維的能力，具有解決問(wèn)題和邏輯推理的功能，可以越來(lái)越多地替代人類(lèi)的腦力勞動(dòng)。1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展和展望——計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展和展望——人工智能計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制一二三四五六七八九十生活中采用十進(jìn)制0

1

2

3

4

5

6

7

8

9Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

Ⅵ

Ⅶ

Ⅷ

Ⅸ

Ⅹ生活中的其他數(shù)制組成電子計(jì)算機(jī)的基本電路計(jì)算機(jī)由數(shù)字電子電路組成數(shù)字電子電路由門(mén)電路組成門(mén)電路計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制的根本原因是采用門(mén)電路作為基本物理器件邏輯運(yùn)算—與、或、非AF=0110ABF=A×B000010100111ABF=A+B000011101111

感謝收看483_3數(shù)制轉(zhuǎn)換49不同進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換49同一個(gè)數(shù)值可以用不同的進(jìn)位制來(lái)表示十進(jìn)制的(23)10等同于二進(jìn)制的(10111)2(23)102311)201(150數(shù)制轉(zhuǎn)換的三種情況1.非十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為非十進(jìn)制二進(jìn)制和八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換1.非十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制R進(jìn)制數(shù)N可表示為：R進(jìn)制數(shù)用R個(gè)基本符號(hào)（例如0，1，2，…，R-1）表示數(shù)值基數(shù)權(quán)數(shù)碼678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-2

式中：Ai為任意進(jìn)制數(shù)數(shù)碼，R為基數(shù)，Ri為各位數(shù)的權(quán)。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)基本方法為”按權(quán)展開(kāi)成多項(xiàng)式求和”==(23)D(10111)B1×24+0×23+1×22+1×21+1×20=1×20+0×10+1×4+1×2+1×1=（27）Or進(jìn)制轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制：數(shù)碼乘以各自的權(quán)的累加

例：(10101)B=1×24+1×22+1×20=(21)D(101.11)B=1×22+1×20+1×2-1+1×2-2=(5.75)D

(73)O=7×81+3

×80

=56+2=(59)D(101A)H=1

×

163+1×161+10×160

＝(4122)D進(jìn)制表示符號(hào)B二進(jìn)制O八進(jìn)制D十進(jìn)制H十六進(jìn)制

按權(quán)展開(kāi)多項(xiàng)式

非十進(jìn)制十進(jìn)制R進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的練習(xí)例1：將(1011.01)B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

例2：將(B7.F)H轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

例3：將(

372.6)O轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)

(1011.01)B=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2

=8+2+1+0.25=(11.25)D

(B7.F)H=11×161+7×160+15×16-1

=176+7+0.9375=(183.9375)D

(372.6)O=3×82+7×81+2×80+6×8-1

=192+56+2+0.75=(250.75)D

23410234103210202.十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成r進(jìn)制十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

5022502112206023211

210

十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

0.250.5×2=0.5×2=1.0

(0.25)10=01十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)

整數(shù)部分小數(shù)部分

十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成r進(jìn)制整數(shù)部分：除以r取余數(shù)，直到商為0，余數(shù)從右（下）到左（上）排列。小數(shù)部分：乘以r取整數(shù)，整數(shù)從左（上）到右（下）排列。100(D)=144(O)=64(H)例100.345(D)≈1100100.01011(B)100250225212262321000100111.3800.34520.69022

0.7602

1.5202

1.04八進(jìn)制100812818044110016604616十六進(jìn)制關(guān)于十進(jìn)制和r進(jìn)制之間互相轉(zhuǎn)換的練習(xí)（10101.101)B=(

)D(75.43)O=()D(E2.1D)H=()D(127)D=()B=()O=()H(218.35)D=()B=()O=()H

不足3位時(shí)最高位補(bǔ)0

或記為(2326)O

3.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成八進(jìn)制數(shù)

不足4位時(shí)最高位補(bǔ)0

或記為（4D6）H3.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制

或記為(

10100010110)B4.八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)

將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)每1位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為與之等值對(duì)應(yīng)的4位二進(jìn)制數(shù)或記為(??????????????????)B4.十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)間的關(guān)系

八進(jìn)制

對(duì)應(yīng)二進(jìn)制

十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)二進(jìn)制

十六進(jìn)制

對(duì)應(yīng)二進(jìn)制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111補(bǔ)碼符號(hào)位“0”表示正“1”表示負(fù)

D7D6D5D4D3D2D1D0“0”表示正“1”表示負(fù)

00000101+510001010-1010001111-15+-10的補(bǔ)碼10001010原碼11110101反碼11110110補(bǔ)碼00000101+5+1111101110000101原碼-5補(bǔ)碼：把負(fù)數(shù)表示成加幾等于0的形式。1111111100000001+1000000001+0-1正數(shù)：最高位為000000000011111110127負(fù)數(shù)：最高位為11000000011111111-128-10X1|X|0<=XX<=0+7：00000111+0：00000000-7：11111000-0：11111111(2)

反碼[X]反=(3)補(bǔ)碼+7：00000111+0：000000000X1|X|+10<=XX<=0-7：11111001-0：00000000[X]反=假定一個(gè)整數(shù)X在機(jī)器中占用8位。0X1|X|0<=XX<=0+7：00000111+0：00000000

-7：10000111 -0：10000000[X]原=(1)原碼要點(diǎn)回顧負(fù)數(shù)在計(jì)算機(jī)中都是以補(bǔ)碼形式存在原碼：最高位為符號(hào)位，用1表示負(fù)號(hào)反碼：原碼除符號(hào)位以外全部按位取反補(bǔ)碼：反碼+1浮點(diǎn)數(shù)

定點(diǎn)整數(shù)

S小數(shù)點(diǎn)無(wú)符號(hào)位S小數(shù)點(diǎn)

定點(diǎn)小數(shù)

定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)在數(shù)中的位置是固定的浮點(diǎn)數(shù)（指數(shù)形式）光速：3×108（米/秒）

計(jì)算機(jī)中的科學(xué)計(jì)數(shù)法：±1.m×2±n數(shù)符

尾數(shù)

階符階碼+10.101=+1.0101×2+1-0.00011=-1.1×2-4數(shù)符

階碼

尾數(shù)1位8位23位應(yīng)用最廣泛的浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE754浮點(diǎn)數(shù)單精度32位

雙精度64位數(shù)符

階碼

尾數(shù)1位11位52位數(shù)符

階碼

尾數(shù)單精度加127，雙精度加1023尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍

定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)小數(shù)特點(diǎn)：對(duì)指數(shù)加偏移量，使其變成無(wú)符號(hào)整數(shù)，從而省略了階符，保存數(shù)符、尾數(shù)、價(jià)碼三項(xiàng)信息。26.0D=11010.0B=+1.10100*2401000001110100000000000000000000+127=131=10000011B單精度32位

例1：-2.5D=-10.1B=-1.01*2111000000001000000000000000000000+127=128=10000000B例2：?jiǎn)尉?2位

①數(shù)符：0表示正，1表示負(fù)②尾數(shù)中的“1.”不存儲(chǔ)目的：節(jié)省存儲(chǔ)空間③單精度：階碼=指數(shù)+127

雙精度：階碼=指數(shù)+1023

目的：能夠處理負(fù)數(shù)-1038.53+1038.53-1+10230230230230

西文字符：指數(shù)字、字母以及其它一些符號(hào)的總稱(chēng)。西文字

符最常用的是ASCII編碼。3.4文字編碼ASCII碼(AmericanStandardCodeforInformation

Interchange,美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼)

用7位二進(jìn)制編碼表示128個(gè)字符，從0到1273.4.1西文字符：82ASCII編碼表82A1000001字母A的編碼為83ASCII包含10個(gè)數(shù)字8384ASCII包含34個(gè)控制字符8485ASCII包含52個(gè)英文字母8586ASCII包含32個(gè)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)與運(yùn)算符號(hào)86按照上面提供的ASCII碼，就可以把字符串“code”表示為：c o d e01100011 01101111 01100100 01100101利用ASCII標(biāo)準(zhǔn)對(duì)字符串“1+2”進(jìn)行編碼，可以表示為：1 + 200110001 00101011 00110010

控制字符：34個(gè)（0～32，127）；圖形字符（普通字符）：94個(gè)?！?’～‘9’30H～39H 48～57‘A’～‘Z’41H～5AH 65～90‘a(chǎn)’～‘z’61H～7AH 97～122

小寫(xiě)字母的編碼比對(duì)應(yīng)大寫(xiě)字母的編碼大32；例如：

“a”字符的編碼為1100001，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是97；“A”字符的編碼為1000001,對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是65；

2.4.3漢字編碼(1)漢字外碼

外碼也叫輸入碼，主要解決如何將每個(gè)漢字變成可以直接從鍵盤(pán)輸入的代碼。目前常用的輸入法主要是音碼和形碼兩類(lèi)。音碼類(lèi)：全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABC等 形碼類(lèi)：五筆字型法、鄭碼輸入法等。輸入碼國(guó)際碼機(jī)內(nèi)碼字形碼漢字輸入漢字輸出

3.4.3漢字編碼(2)漢字國(guó)標(biāo)碼(GB2312－80)

漢字國(guó)標(biāo)碼是1980年發(fā)布的《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換編碼》，代號(hào)為GB2312-80，簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)標(biāo)碼。

國(guó)標(biāo)碼是二字節(jié)碼，既用二個(gè)字節(jié)的低7位進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)編碼來(lái)表示一個(gè)漢字,每個(gè)字節(jié)的最高位置都是0。

漢字的國(guó)標(biāo)碼與區(qū)位碼的關(guān)系：

每個(gè)漢字的區(qū)號(hào)和位號(hào)各加32(20H)就構(gòu)成了國(guó)標(biāo)碼加32的原因：為了與ASCII碼兼容，每個(gè)字節(jié)值大于

32（0～32為非圖形字符碼值）

每個(gè)漢字的編碼占兩個(gè)字節(jié),使用每個(gè)字節(jié)的低7位，共14位

區(qū)位碼

漢字94×94的矩陣，即94個(gè)區(qū)和94個(gè)位，由區(qū)號(hào)和位號(hào)構(gòu)成漢字的區(qū)位碼。中：5448華：2710區(qū)號(hào)位號(hào)(3)漢字機(jī)內(nèi)碼

漢字在設(shè)備或信息處理系統(tǒng)內(nèi)部最基本的表達(dá)形式。為了在計(jì)算機(jī)內(nèi)部能夠區(qū)分是漢字編碼還是ASCII碼，將國(guó)標(biāo)碼每個(gè)字節(jié)最高位設(shè)置為1(80H).

區(qū)位碼國(guó)標(biāo)碼機(jī)內(nèi)碼

中

(3630)H(5650)H=(0101011001010000)B(1101011011010000)B=(D6D0)H華(1B0A)H(3B2A)H=(0011101100101010)B(1011101110101010)B=(BBAA)H三種碼之間關(guān)系：漢字機(jī)內(nèi)碼=漢字國(guó)標(biāo)碼+8080H=區(qū)位碼+A0A0H

國(guó)標(biāo)碼=區(qū)位碼+2020H(4)漢字字形碼

點(diǎn)陣：漢字字形點(diǎn)陣的代碼，有16×16、24×24、32×32、

48×48等編碼、存儲(chǔ)方式簡(jiǎn)單、無(wú)需轉(zhuǎn)換直接輸出放大后產(chǎn)生的效果差。

矢量：存儲(chǔ)的是描述漢字字形的輪廓特征矢量方式特點(diǎn)正好與點(diǎn)陣相反“大”字的16×16點(diǎn)陣及代碼(5)幾種常見(jiàn)的漢字編碼Unicode字符集另一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：采用雙字節(jié)編碼統(tǒng)一地表示世界上的主要文字。目前的Unicode字符分為17組編排。UTF-8、UTF-16、UTF-32是常用的幾組編碼方案。UTF-8編碼UTF-8的特點(diǎn)是對(duì)不同范圍的字符使用不同長(zhǎng)度的編碼，0～127之間的碼字都使用一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)，超過(guò)128的碼字使用2～4個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)。UTF-16編碼UTF-16中的字符，要么用2個(gè)字節(jié)表示，要么用4個(gè)字節(jié)表示。(5)幾種常見(jiàn)的漢字編碼GBK碼

GBK等同于UCS的新的中文編碼擴(kuò)展國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2字節(jié)表示一個(gè)漢字。BIG5編碼臺(tái)灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括

440個(gè)符號(hào)，一級(jí)漢字5401個(gè)、二級(jí)漢字7652個(gè)，共計(jì)13060

個(gè)漢字。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)西安郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院第4章計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)974.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)=硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)硬件軟件98計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀等

輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、音響等

外

存：軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、U盤(pán)等

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件硬件運(yùn)算器控制器主機(jī)內(nèi)存CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)操作系統(tǒng)：DOS、Windows、Unix、Linux語(yǔ)言處理程序：匯編程序、編譯程序、解釋程序等系統(tǒng)服務(wù)程序：監(jiān)控檢測(cè)程序、其他服務(wù)程序等數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：Foxpro、Oracle、IBMDB2文字、表格處理輔助設(shè)計(jì)軟件等994.2.1計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)4.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成及工作原理存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)流控制流運(yùn)算器外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備控制器馮.諾依曼思想：二進(jìn)制程序與數(shù)據(jù)一樣存放在內(nèi)存五大模塊100中央處理器(CPU)處理器控制器運(yùn)算器控制整個(gè)計(jì)算機(jī)所有部件的工作執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算1．運(yùn)算器

它的主要功能是對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算和與、或、非等邏輯運(yùn)算，且實(shí)現(xiàn)邏輯判斷。2．控制器

是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮中心，只有在它的控制之下整個(gè)計(jì)算機(jī)才能有條不紊地工作，自動(dòng)的執(zhí)行程序。1013.存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器通常分為內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器存放大量信息信息交流中心

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的記憶單元集合，能夠按照指定位置存入或取出二進(jìn)制信息。外存儲(chǔ)器1021)內(nèi)存儲(chǔ)器

內(nèi)存儲(chǔ)器分為兩種：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory,RAM）只讀存儲(chǔ)器（ReadOnlyMemory,ROM）

內(nèi)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)用來(lái)存放欲執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。每個(gè)記憶單元由8位二進(jìn)制位組成，并有唯一的編號(hào)（存儲(chǔ)單元的地址）可讀寫(xiě)其中的數(shù)據(jù)。1032）外存儲(chǔ)器1KB=210B=1024B1MB=210KB=1024KB1GB=210MB=1024MB1TB=210GB=1024GB字節(jié)BYTE76543210位Bit

用來(lái)存放“暫時(shí)不用”的程序和數(shù)據(jù)，每個(gè)記憶單元也是由8位二進(jìn)制位組成，即字節(jié)(B)。3）存儲(chǔ)器相關(guān)術(shù)語(yǔ)

位(Bit)：表示二進(jìn)制信息的最小單位(0或1)。字節(jié)(Byte)：一個(gè)字節(jié)由8位二進(jìn)制數(shù)組成(1Byte=8Bit)，每個(gè)記憶單元也是由8位二進(jìn)制位組成，即字節(jié)(B)。字(Word)：計(jì)算機(jī)中作為一個(gè)整體來(lái)處理和運(yùn)算的一組二進(jìn)制數(shù)，是字節(jié)的整數(shù)倍。1044.輸出和輸入設(shè)備（I/O設(shè)備）常用輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、光筆等。常用輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、揚(yáng)聲器等。4.2.2計(jì)算機(jī)基本工作原理1.指令和程序操作碼

操作數(shù)

數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入輸出指令

其它指令I(lǐng)fGoto……＋－×÷AndOr……CPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等指令

結(jié)構(gòu)分類(lèi)操作碼要完成的操作類(lèi)型或性質(zhì)操作數(shù)操作的內(nèi)容或所在的地址程序:是計(jì)算機(jī)指令的有序集合指令：是能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)能完成的某一種操作。1062.存儲(chǔ)程序的工作原理

計(jì)算機(jī)的工作方式即自動(dòng)工作過(guò)程主要取決于它的兩個(gè)基本力：能夠存儲(chǔ)程序；能夠自動(dòng)地執(zhí)行程序。一條指令的執(zhí)行過(guò)程分為以下3步驟：

一條指令的功能雖然有限的，但是在程序開(kāi)發(fā)人員精心編制下的一系列指令組成的程序可完成的任務(wù)是無(wú)限的。1074.3

微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的誕生

1971年Intel的工程師馬西安·霍夫(M.E.Hoff)成功地在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)了中央處理器;第一片4位微處理器—Intel4004;第一臺(tái)4位微型計(jì)算機(jī)—MCS-4。4.3.1微型計(jì)算機(jī)概述

微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)微機(jī)，是指以微處理器為核心，配上存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路等所組成的計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也是由硬件和軟件兩部分組成

109

總線(xiàn)是各部件（或設(shè)備）之間傳輸數(shù)據(jù)的公用通道。

4.3.2總線(xiàn)

總線(xiàn)主要由地址、數(shù)據(jù)和控制三大總線(xiàn)組成，每種總線(xiàn)都由若干根信號(hào)線(xiàn)（總線(xiàn)寬度）構(gòu)成。衡量總線(xiàn)的指標(biāo)：總線(xiàn)帶寬、總線(xiàn)位寬和總線(xiàn)工作頻率總線(xiàn)帶寬=總線(xiàn)工作頻率(MHz)×總線(xiàn)位寬(位/次)/8110

4.3.3微處理器

微處理器(Microprocessor)是微型計(jì)算機(jī)的核心，它是將計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算器和控制器集成在一塊硅片上制成的集成電路芯片，也稱(chēng)為中央處理單元（CentralProcessingUnit，CPU）。CPU由運(yùn)算器、控制器和寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)的總線(xiàn)構(gòu)成。CPU的功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。CPU的主要性能指標(biāo)：

(1)主頻：CPU的時(shí)鐘頻率（HZ）

(2)字長(zhǎng)：CPU一次能夠同時(shí)處理的二進(jìn)制的位數(shù)，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)的處理能力。

(3)尋址能力：反映了CPU一次可訪問(wèn)內(nèi)存中數(shù)據(jù)的總量，由地址總線(xiàn)寬度來(lái)確定。

(4)多媒體擴(kuò)展技術(shù)：是為適應(yīng)對(duì)通信、音頻、視頻、3D圖形、動(dòng)畫(huà)及虛擬現(xiàn)實(shí)。

名稱(chēng)特點(diǎn)第一代4位或低檔8位微處理器

集成度約為2000只晶體管/片；指令系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)算能力差，速度慢第二代中高檔8位微處理器

集成度約為9000只晶體管/片，指令的平均執(zhí)行時(shí)間為12s。指令系統(tǒng)相對(duì)比較完善，已具有典型的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)以及中斷、存儲(chǔ)器直接存取(DMA)功能。第三代16位微處理器

具有20位地址總線(xiàn)，有豐富的指令系統(tǒng)、多級(jí)中斷系統(tǒng)、多處理機(jī)系統(tǒng)、段式存儲(chǔ)器管理以及硬件乘/除法器等。第四代32位高檔微處理器

地址總線(xiàn)為32位。將高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)集成在一起。第五代64位高檔微處理器

雙核/多核技術(shù)30多年來(lái)，微處理器和微型計(jì)算機(jī)獲得了極快的發(fā)展，幾乎每?jī)赡晡⑻幚砥鞯募啥染鸵环?，?～4年更新?lián)Q代一次，現(xiàn)已進(jìn)入第五代。4.3.4內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）,速度快，容量(相對(duì)外存)小，價(jià)格較高，可由CPU直接訪問(wèn)。內(nèi)存隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)

一般常用的微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器有磁芯存儲(chǔ)器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，目前微型機(jī)的內(nèi)存都采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

1.隨機(jī)存儲(chǔ)器（RandomAccessMemory,RAM）RAM又稱(chēng)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器，其有以下特點(diǎn)：可以讀出，也可以寫(xiě)入。讀出時(shí)并不損壞原來(lái)存儲(chǔ)的內(nèi)容，只有寫(xiě)入時(shí)才修改原來(lái)所存儲(chǔ)的內(nèi)容。斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失，即具有易失性。

2.

只讀存儲(chǔ)器（ReadOnlyMemory,ROM）只讀存儲(chǔ)器,可讀，不可寫(xiě)；掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失BIOS(BasicInputOutputSystem)即基本輸入輸出系統(tǒng)。是被固化到主板ROM芯片上的程序。BIOS主要功能:識(shí)別各種硬件(包括型號(hào))引導(dǎo)操作系統(tǒng)進(jìn)行硬件最直接的操作，如讀文件等。引導(dǎo)操作系統(tǒng)過(guò)程自檢。檢查電腦硬件是否良好。初始化，讀取CMOS里設(shè)置的參數(shù),對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)置。引導(dǎo)操作系統(tǒng)。開(kāi)機(jī)自檢執(zhí)行ROM中的啟動(dòng)程序加載操作系統(tǒng)執(zhí)行操作系統(tǒng)1163.高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）高速緩存(Cache),CPU的速度很快而內(nèi)存速度較慢，怎么辦？Cache，它集成在CPU內(nèi)部，高速，容量小。Cache與內(nèi)存數(shù)據(jù)交換是以塊（頁(yè)）為單位的。CPU首先從Cache中查找，如果沒(méi)有找到，再?gòu)膬?nèi)存中讀取，同時(shí)把這個(gè)數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入Cache中。一級(jí)緩存L1Cache，容量小。二級(jí)緩存L2Cache，容量大。4.3.5主機(jī)板

主板，又叫主機(jī)板(mainboard)、系統(tǒng)板(systemboard)或母板(motherboard)。它安裝在機(jī)箱內(nèi)，是微機(jī)最基本的也是最重要的部件之一。4.3.6外存儲(chǔ)器

外存儲(chǔ)器是指除計(jì)算機(jī)內(nèi)存及CPU緩存以外的存儲(chǔ)器，此類(lèi)存儲(chǔ)器一般斷電后仍然能保存數(shù)據(jù)。外存磁盤(pán):軟盤(pán)和硬盤(pán)光盤(pán)：CD,DVDFlash存儲(chǔ)器：U盤(pán)和各種Flash卡1.軟盤(pán)(FloppyDisk)119用表面涂有磁性材料柔軟的聚酯材料制成讀寫(xiě)軟盤(pán)時(shí)，磁頭直接接觸盤(pán)面。常用軟盤(pán)容量為1.44MB軟盤(pán)容量小、單位容量成本高、速度慢且可靠性差。已被U盤(pán)替代。

盤(pán)片邏輯地劃分成若干個(gè)同心圓，每個(gè)同心圓稱(chēng)為一個(gè)磁道最外面的一個(gè)同心圓為0磁道。磁道又等分成若干段，每段稱(chēng)為一個(gè)扇區(qū)。一個(gè)扇區(qū)一般可存放

512B的數(shù)據(jù)。磁盤(pán)的存儲(chǔ)容量可由下面的公式求出：

磁盤(pán)總?cè)萘?磁道數(shù)×扇區(qū)數(shù)×磁面數(shù)×扇區(qū)字節(jié)數(shù)2.硬盤(pán)硬盤(pán)(HardDisk)微機(jī)中最主要的輔存，容量大。硬盤(pán)主要技術(shù)指標(biāo)存儲(chǔ)容量

GBTB轉(zhuǎn)速

5400rpm7200rpm10000rpm硬盤(pán)接口

IDE接口是一種并行接口連接IDE硬盤(pán)

連接CD或DVD驅(qū)動(dòng)器

SATA接口是一種串行接口

SATA1.0數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到150MBpsSATA2.0數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到300MBpsSATA3.0數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到600MBps3.光盤(pán)光盤(pán)（OpticalDisk）存儲(chǔ)器是一種利用激光技術(shù)存儲(chǔ)信息的裝置。

目前用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的光盤(pán)有三類(lèi)：只讀型光盤(pán)、一次寫(xiě)入型光盤(pán)和可抹型（可擦寫(xiě)型）光盤(pán)。常見(jiàn)的光盤(pán)CD的容量一般為650MB,DVD的容量為4.7G～50G，采用更細(xì)的激光束，具有更高的光道密度。光驅(qū)：CD-ROM光驅(qū)：只能讀取CD光盤(pán)。DVD-ROM光驅(qū)：可以讀取CD和DVD光盤(pán)COMBO光驅(qū)：“康寶”是一種集合了CD、DVD的讀取和CD的刻錄。DVD刻錄光驅(qū)：包括了CD、DVD的讀取和CD、DVD的刻錄。光驅(qū)的數(shù)據(jù)讀取速率用倍速來(lái)表示，CD光驅(qū)的1倍速是150KB/s,DVD光驅(qū)的1倍速是1350KB/s

，CD最高為64倍速,DVD為20倍速。4.U盤(pán)

便攜存儲(chǔ)(USBFlashDisk)，也稱(chēng)為U盤(pán)或閃存盤(pán)。是采用USB接口。特點(diǎn)是斷電后數(shù)據(jù)不消失，因此可以作為外部存儲(chǔ)器使用。無(wú)須外接電源，即插即用，具有可多次擦寫(xiě)、速度快且防磁、防震、防潮的優(yōu)點(diǎn)。存儲(chǔ)容量從16MB～16GB不等。4.3.7輸入設(shè)備

基本輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸屏、掃描儀、數(shù)碼攝像機(jī)連接

PS/2（紫色）口鍵盤(pán)

USB口“藍(lán)牙”技術(shù)無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)PS/2（綠色）口鼠標(biāo)

USB口“藍(lán)牙”技術(shù)無(wú)線(xiàn)鼠標(biāo)連接

串行接口鼠標(biāo)

機(jī)械式的

光電式的

基本輸出設(shè)備：1.顯示器CRT性能價(jià)格比高，技術(shù)成熟分類(lèi)

LCD、LED將取代CRT124分辨率像素的數(shù)量如1024×7681280×1024指標(biāo)

顏色質(zhì)量每一個(gè)像素占用的位數(shù)，真彩色是24位刷新頻率(CRT)屏幕刷新速度(Hz)

刷新頻率越高，閃動(dòng)就越少不閃動(dòng)至少需要75Hz注：顯示器顏色質(zhì)量若為32位，因?yàn)樵黾恿?個(gè)字節(jié)的透明度4.3.8輸出設(shè)備125打印速度每分鐘打印頁(yè)數(shù)(ppm)指標(biāo)

分辨率每英寸的點(diǎn)數(shù)(dpi)2.打印機(jī)針式打印機(jī)9針、24針等，用于銀行、超市分類(lèi)

噴墨打印機(jī)黑白、彩色，打印成本高，小批量打印激光打印機(jī)速度最快，可達(dá)80ppm以上質(zhì)量最高，可達(dá)1200dpi以上打擊式非打擊式結(jié)束大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)西安郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件——支持計(jì)算機(jī)工作、提高計(jì)算機(jī)使用效率和擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能的各類(lèi)程序、數(shù)據(jù)和有關(guān)文檔的總稱(chēng)。程序——為了解決某一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的一系列指令或語(yǔ)句的有序集合。數(shù)據(jù)——程序處理的對(duì)象和處理的結(jié)果。文檔——描述開(kāi)發(fā)程序、使用程序和維護(hù)程序所需要的有關(guān)資料。5.1軟件的概念及分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)5.1軟件的概念及分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)工具軟件各種應(yīng)用軟件包用戶(hù)程序軟件系統(tǒng)的分類(lèi)系統(tǒng)軟件——管理、控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)的各種資源，以及擴(kuò)大計(jì)算機(jī)功能和方便用戶(hù)使用計(jì)算機(jī)的各種程序集合。 通常由計(jì)算機(jī)廠家或第三方廠家提供。特點(diǎn)：

——通用性

——基礎(chǔ)性5.1軟件的概念及分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件——為了解決各種實(shí)際問(wèn)題而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序。 通常由計(jì)算機(jī)用戶(hù)或?qū)ｉT(mén)的軟件公司開(kāi)發(fā)。主要用途：

——科學(xué)計(jì)算

——數(shù)據(jù)處理

——過(guò)程控制 ——輔助設(shè)計(jì)

——人工智能 ——等應(yīng)用軟件的組合：稱(chēng)為軟件包或軟件庫(kù)。5.1軟件的概念及分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回操作系統(tǒng)——由一些程序模塊組成，用以控制和管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的軟硬件資源，合理地組織計(jì)算機(jī)工作流程，并為用戶(hù)提供一個(gè)功能強(qiáng)大、使用方便的工作環(huán)境。5.2操作系統(tǒng)概述第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本構(gòu)成5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的作用與地位第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

應(yīng)用程序

語(yǔ)言處理器，軟件開(kāi)發(fā)工具操作系統(tǒng)硬件操作系統(tǒng)的作用：

——管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的各種資源

——為用戶(hù)提供良好的界面“管家婆”兼“服務(wù)員”，就是操作系統(tǒng)所扮演的一身二任的角色。5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的作用與地位第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回

操作系統(tǒng)的各功能之間并非是完全獨(dú)立的，它們之間存在著相互依賴(lài)的關(guān)系。 衡量一個(gè)操作系統(tǒng)的性能時(shí)，常看它是支持單用戶(hù)還是支持多用戶(hù)，是支持單任務(wù)還是支持多任務(wù)。

多任務(wù)——是指在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序。5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回按照與用戶(hù)對(duì)話(huà)的界面來(lái)分類(lèi)，可分為：

——命令行界面的操作系統(tǒng)（如MSDOS等）

——圖形用戶(hù)界面操作系統(tǒng)（如Windows等）按照支持的用戶(hù)數(shù)來(lái)分類(lèi)，可分為：

——單用戶(hù)操作系統(tǒng)（如MSDOS、Windows等）

——多用戶(hù)操作系統(tǒng)（如UNIX、Linux等）5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

按照運(yùn)行的任務(wù)數(shù)來(lái)分類(lèi)，可分為：

——單任務(wù)操作系統(tǒng)（如MSDOS等）

——多任務(wù)操作系統(tǒng)（如Windows、UNIX等）

按照系統(tǒng)的功能來(lái)分類(lèi)，可分為：

——批處理操作系統(tǒng)

——分時(shí)操作系統(tǒng)

——實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)——是用戶(hù)將要機(jī)器做的工作有序的排在一起，成批地交給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)地、順序地完成這些作業(yè)，用戶(hù)與作業(yè)之間沒(méi)有交互作用，不能直接控制作業(yè)的運(yùn)行。 批處理有時(shí)也稱(chēng)為“脫機(jī)操作”

5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

單道批處理批處理 多道批處理多道批處理系統(tǒng)追求的目標(biāo)：

——提高系統(tǒng)資源的利用率

——大的作業(yè)吞吐量

——作業(yè)流程的自動(dòng)化5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)——分時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連有若干臺(tái)終端，多個(gè)用戶(hù)可以在各自的終端上向系統(tǒng)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求，等待計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果并決定下一步的處理；操作系統(tǒng)接收每個(gè)用戶(hù)的命令，采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式處理用戶(hù)的服務(wù)請(qǐng)求，即按照某個(gè)輪轉(zhuǎn)次序給每個(gè)用戶(hù)分配一段CPU時(shí)間，進(jìn)行各自的處理。舉例說(shuō)明：5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)：

——多路性 ——獨(dú)立性

——及時(shí)性 ——交互性分時(shí)操作系統(tǒng)的主要目標(biāo)：

——對(duì)用戶(hù)響應(yīng)的及時(shí)性當(dāng)今著名的分時(shí)操作系統(tǒng)：

——多用戶(hù)多任務(wù)的操作系統(tǒng)UNIX、Linux5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)——是指系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并在嚴(yán)格的時(shí)間范圍內(nèi)完成對(duì)該事件的處理。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)：

——對(duì)用戶(hù)響應(yīng)的及時(shí)性

——高可靠性實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有——實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)、實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)——一種聯(lián)機(jī)交互的單用戶(hù)操作系統(tǒng)。著名的個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：

——單用戶(hù)單任務(wù)的操作系統(tǒng)MS-DOS ——單用戶(hù)多任務(wù)的操作系統(tǒng)OS/2及Windows個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)要求

——方便友好的用戶(hù)接口

——功能豐富的文件系統(tǒng)5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)——是網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的接口，它除了具有通常操作系統(tǒng)的各種功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)管理的功能。分布式操作系統(tǒng)——管理分布式系統(tǒng)中的所有資源，并為用戶(hù)提供一個(gè)統(tǒng)一的界面，用戶(hù)通過(guò)這一界面實(shí)現(xiàn)所需要的操作并使用系統(tǒng)資源。5.2操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的分類(lèi)第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回5.2操作系統(tǒng)概述——常用的操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)表4.1常用操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)主設(shè)計(jì)人出現(xiàn)時(shí)間最新版本系統(tǒng)特點(diǎn)DOSTimPaterson1981年終極版是DOS7.0（1995年）目前已被Windows取代命令行字符用戶(hù)界面WindowsMicrosoft公司1985年Windows7，Windows8即將發(fā)布圖形用戶(hù)界面UNIX貝爾實(shí)驗(yàn)室1969年版本眾多分時(shí)系統(tǒng)LinuxLinuxTorvalds1991年版本眾多免費(fèi)、源代碼開(kāi)放MacOS蘋(píng)果公司1984年MacOSXLion運(yùn)行在Macintosh計(jì)算機(jī)上返回

——處理器管理

——存儲(chǔ)管理

——設(shè)備管理

——文件管理

——作業(yè)管理5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.處理器管理（CPU管理）：

主要任務(wù)是對(duì)CPU處理器資源進(jìn)行分配調(diào)度，并對(duì)處理器的運(yùn)行進(jìn)行有效的控制和管理。 多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)出現(xiàn)后，處理器管理的實(shí)質(zhì)是進(jìn)程管理，處理器管理也稱(chēng)為進(jìn)程管理。 多道程序設(shè)計(jì)——允許多個(gè)程序同時(shí)進(jìn)入內(nèi)存并運(yùn)行。5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)ABCABCA1.處理器管理（CPU管理）——（續(xù)）

進(jìn)程——是具有一定功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)；簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是一個(gè)正在運(yùn)行的程序。

——進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位

——進(jìn)程有生命周期

——一個(gè)程序可以構(gòu)成多個(gè)進(jìn)程

——一個(gè)進(jìn)程也可以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)程序5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)1.處理器管理（CPU管理）——（續(xù)）

進(jìn)程的三種不同狀態(tài)： 進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)間片用完調(diào)度等待某事件發(fā)生運(yùn)行狀態(tài)就緒狀態(tài)

等待狀態(tài)2.存儲(chǔ)管理

主要任務(wù)是對(duì)存儲(chǔ)空間（內(nèi)存空間）的分配、回收與保護(hù)。

多個(gè)程序共享有限的內(nèi)存資源時(shí)：

——如何為它們分配內(nèi)存空間

——如何使存放在內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)彼此隔離、互不侵?jǐn)_，又能保證在一定條件下共享

——解決內(nèi)存擴(kuò)充問(wèn)題5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)3.設(shè)備管理

任務(wù)是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所有的外部設(shè)備進(jìn)行管理。

——

讓每個(gè)設(shè)備發(fā)揮自己特長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)與CPU和內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換，提高外部設(shè)備的利用率。

——

為這些設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)程序或控制程序，隱蔽設(shè)備操作的具體細(xì)節(jié)，用戶(hù)不必詳細(xì)了解設(shè)備及接口就可方便地對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行操作，為用戶(hù)提供一個(gè)統(tǒng)一、友好的設(shè)備使用界面。5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)4.文件管理（文件系統(tǒng)）

主要任務(wù)就是有效地支持文件的存儲(chǔ)、檢索和修改等操作，解決文件的共享、保密和保護(hù)問(wèn)題，以使用戶(hù)方便、安全地訪問(wèn)文件。 文件——存放在外存儲(chǔ)器上的、具有名字的一組相關(guān)信息的有序序列。 文件名——是在創(chuàng)建文件時(shí)確定，并在以后訪問(wèn)文件時(shí)使用。 文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了文件的“按名存取”。5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)作業(yè)管理

任務(wù)是為用戶(hù)提供一個(gè)使用系統(tǒng)的良好環(huán)境，使用戶(hù)能有效的組織自己的工作流程，并使整個(gè)系統(tǒng)能高效地運(yùn)行。5.3操作系統(tǒng)概述——操作系統(tǒng)的功能第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言——是人與計(jì)算機(jī)交流的工具，是用來(lái)編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序的工具。 機(jī)器語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言匯編語(yǔ)言 高級(jí)語(yǔ)言5.4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)機(jī)器指令——計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別和執(zhí)行的二進(jìn)制指令。機(jī)器語(yǔ)言——各個(gè)計(jì)算機(jī)規(guī)定的可以執(zhí)行的若干指令集合就是機(jī)器語(yǔ)言指令系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)器語(yǔ)言。缺點(diǎn)：難學(xué)、難記、難懂、難修改、不同型號(hào)計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言不同。5.4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)舉例說(shuō)明例4.1

計(jì)算A=10+12的機(jī)器語(yǔ)言程序如下：

1011000000001010；把10放入累加器A中

0010110000001100；12與累加器A中的值相加，結(jié)果仍放入A中

11110100；結(jié)束，停機(jī)5.4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)匯編語(yǔ)言——即符號(hào)語(yǔ)言，是用一些“助記憶符號(hào)”來(lái)代替機(jī)器語(yǔ)言中那些難懂難記的二進(jìn)制指令的語(yǔ)言。例4.2上例計(jì)算A=10+12的匯編語(yǔ)言程序如下：

MOVA，10；把10放入累加器A中

ADDA，12；12與累加器A中的值相加，結(jié)果仍放入A中

HLT；結(jié)束，停機(jī)5.4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)匯編語(yǔ)言：優(yōu)點(diǎn)：編程質(zhì)量高、占用存儲(chǔ)空間少、執(zhí)行速度快缺點(diǎn)：不同類(lèi)型計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言不同，通用性差 機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言為“面向機(jī)器的語(yǔ)言”，它們也被稱(chēng)為“低級(jí)語(yǔ)言”。適應(yīng)：對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，如過(guò)程控制和實(shí)時(shí)處理等。5.4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言——是一種接近于自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)公式的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它只需根據(jù)所求解問(wèn)題的算法，寫(xiě)出處理的過(guò)程即可，而不必涉及計(jì)算機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。 高級(jí)語(yǔ)言又稱(chēng)為算法語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言是一類(lèi)面向問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，且獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的硬件，其表達(dá)方式接近于被描述的問(wèn)題，易于理解和掌握。用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序，可簡(jiǎn)化程序編制和測(cè)試，其通用性和可移植性好。5.4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)

高級(jí)語(yǔ)言在存取數(shù)據(jù)時(shí)，不必具體指出各存儲(chǔ)單元的具體地址，可以用一個(gè)符號(hào)（即變量名）代表地址。例4.3上例計(jì)算A=10+12的高級(jí)語(yǔ)言程序如下：

A=10+12’10與12相加的結(jié)果放入A中

PRINTA’輸出A END’結(jié)束程序5.4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)常用的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：

BASIC語(yǔ)言——普及性的會(huì)話(huà)語(yǔ)言

FORTRAN語(yǔ)言——用于科學(xué)及工程計(jì)算

COBOL語(yǔ)言——用于商業(yè)事務(wù)處理和金融業(yè)PASCAL語(yǔ)言——結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

C語(yǔ)言——常用于軟件的開(kāi)發(fā)

PROLOG語(yǔ)言——多用于人工智能

C++——面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言

Java——用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言5.4.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回源程序——用匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序不能被計(jì)算機(jī)直接理解和執(zhí)行，這種程序稱(chēng)為源程序。目標(biāo)程序——源程序必須經(jīng)過(guò)一個(gè)翻譯過(guò)程才能轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言程序，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后得到的可以由計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言程序稱(chēng)為目標(biāo)程序。5.4.2語(yǔ)言處理程序第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)匯編程序——將匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序（匯編語(yǔ)言源程序）翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序(目標(biāo)程序)的工具。5.4.2語(yǔ)言處理程序第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言源程序目標(biāo)程序匯編程序匯編階段計(jì)算機(jī)初始數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果目標(biāo)程序運(yùn)行階段圖4.6計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行匯編源程序的過(guò)程高級(jí)語(yǔ)言翻譯程序有兩種工作方式：

——解釋方式

——編譯方式相應(yīng)的翻譯工具：

——解釋程序

——編譯程序5.4.2程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)編譯方式：5.4.2語(yǔ)言處理程序第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)鏈接一次性讀入編譯可執(zhí)行程序高級(jí)語(yǔ)言源程序目標(biāo)程序編譯程序圖4.7編譯過(guò)程初始數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果執(zhí)行解釋方式：5.4.2語(yǔ)言處理程序第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)讀入、解釋、然后再執(zhí)行高級(jí)語(yǔ)言源程序解釋程序圖4.8解釋方式執(zhí)行過(guò)程初始數(shù)據(jù)運(yùn)行結(jié)果解釋方式與編譯方式比較，其執(zhí)行速度慢，原因有3個(gè)：——每次運(yùn)行都必須要重新解釋?zhuān)幾g方式編譯一次，可重復(fù)執(zhí)行多次?！舫绦蜉^大，且錯(cuò)誤發(fā)生在程序的后面，則前面運(yùn)行的結(jié)果是無(wú)效的?！忉尦绦蛑豢吹揭粭l語(yǔ)句，無(wú)法對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行優(yōu)化。BASIC、LISP等語(yǔ)言采用解釋方式。5.4.2程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回1、辦公軟件

——Microsoft公司開(kāi)發(fā)的MicrosoftOffice ——金山公司開(kāi)發(fā)的WPSOffice2、圖形和圖像處理軟件

——美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的繪圖軟件AutoCAD ——Adobe公司開(kāi)發(fā)的圖像處理軟件Photoshop ——?jiǎng)赢?huà)制作軟件3DSMAX和Flash5.5幾個(gè)通用的應(yīng)用軟件

第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)3、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)（存放數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（管理數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)（應(yīng)用數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）和硬件等組成。4、Internet服務(wù)軟件

——瀏覽器 ——電子郵件軟件

——文件傳輸軟件 ——等5.5幾個(gè)通用的應(yīng)用軟件

第5章計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)返回算法和程序設(shè)計(jì)第6章目錄6.1基于計(jì)算機(jī)的問(wèn)題求解學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的基本流程與方法6.2算法掌握算法的概念、特性與常用設(shè)計(jì)策略6.3程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)了解變量、數(shù)據(jù)類(lèi)型、控制流等核心概念6.4程序設(shè)計(jì)方法探討結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο蟮木幊趟枷氡菊赂庞[問(wèn)題求解與算法思維程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與實(shí)踐高級(jí)語(yǔ)言特性與應(yīng)用通過(guò)本章學(xué)習(xí)，構(gòu)建堅(jiān)實(shí)的編程基礎(chǔ)，為后續(xù)深入開(kāi)發(fā)打下基石。6.1基于計(jì)算機(jī)的問(wèn)題求解基于計(jì)算機(jī)的問(wèn)題求解方法問(wèn)題分析明確問(wèn)題的需求、輸入、輸出和約束條件。建立數(shù)學(xué)模型將實(shí)際問(wèn)題抽象為數(shù)學(xué)問(wèn)題。算法設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的步驟和方法。編寫(xiě)程序?qū)⑺惴ㄞD(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。調(diào)試運(yùn)行測(cè)試程序的正確性。結(jié)果驗(yàn)證評(píng)估程序的性能和結(jié)果的有效性。計(jì)算機(jī)求解問(wèn)題的過(guò)程1.問(wèn)題定義明確目標(biāo)：計(jì)算兩個(gè)正整數(shù)的最大公約數(shù)。2.問(wèn)題分析輸入兩個(gè)正整數(shù)，輸出它們的最大公約數(shù)。3.設(shè)計(jì)算法選擇歐幾里得算法（輾轉(zhuǎn)相除法）。4.編寫(xiě)程序使用Python等語(yǔ)言將算法轉(zhuǎn)化為代碼。5.運(yùn)行程序輸入具體數(shù)值（如48和18），執(zhí)行代碼。6.結(jié)果驗(yàn)證檢查輸出結(jié)果（如6）是否符合預(yù)期。歐幾里得算法流程示意6.2算法算法及其特征算法的定義：解決特定問(wèn)題的有限指令序列。有窮性(Finiteness)算法必須在執(zhí)行有限步驟后終止，不能無(wú)限循環(huán)。確定性(Definiteness)算法的每一步操作都必須有明確的定義，不存在歧義。可行性(Feasibility)算法的每一步都可以通過(guò)基本操作在有限時(shí)間內(nèi)完成。輸入(Input)算法有零個(gè)或多個(gè)輸入，作為處理對(duì)象。輸出(Output)算法有一個(gè)或多個(gè)輸出，與輸入有特定關(guān)系。算法的表示自然語(yǔ)言通俗易懂，但不夠嚴(yán)謹(jǐn)，容易產(chǎn)生歧義。偽代碼介于自然語(yǔ)言和編程語(yǔ)言之間，結(jié)構(gòu)清晰，便于理解。流程圖圖形化表示，直觀形象，能清晰展示步驟和邏輯流向。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以直接在計(jì)算機(jī)上編譯和執(zhí)行，是算法實(shí)現(xiàn)的最終形式。算法的表示-偽代碼示例FUNCTIONgcd(a,b)WHILEb!=0temp=bb=aMODba=tempRETURNaENDFUNCTION算法的表示-流程圖示例歐幾里得算法(EuclideanAlgorithm)用于計(jì)算兩個(gè)非負(fù)整數(shù)的最大公約數(shù)（GCD），是算法設(shè)計(jì)中“迭代”與“模運(yùn)算”的經(jīng)典應(yīng)用。核心思想兩個(gè)數(shù)的最大公約數(shù)等于其中較小的數(shù)和兩數(shù)相除余數(shù)的最大公約數(shù)。迭代過(guò)程重復(fù)用較大數(shù)除以較小數(shù)，直到余數(shù)為零，此時(shí)的除數(shù)即為最大公約數(shù)。流程圖表示流程圖通過(guò)圖形化符號(hào)直觀展示算法邏輯，是溝通和設(shè)計(jì)算法的重要工具。算法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)正確性算法是否能正確地解決問(wèn)題。可讀性算法是否易于理解和交流。健壯性算法是否能處理異常情況。時(shí)間復(fù)雜度算法執(zhí)行所需的時(shí)間?？臻g復(fù)雜度6.3程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)程序與程序設(shè)計(jì)程序的定義是指令的集合，是算法的具體實(shí)現(xiàn)。程序設(shè)計(jì)的定義是設(shè)計(jì)、編寫(xiě)、調(diào)試和維護(hù)程序的過(guò)程。程序設(shè)計(jì)的目標(biāo)正確性可讀性可維護(hù)性高效性程序設(shè)計(jì)的一般過(guò)程分析問(wèn)題理解并明確問(wèn)題的需求與目標(biāo)，這是解決問(wèn)題的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)算法構(gòu)思并選擇合適的解決方案，規(guī)劃解決問(wèn)題的具體步驟。編寫(xiě)程序使用選定的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言將算法轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的代碼。調(diào)試與測(cè)試找出并修正程序中的錯(cuò)誤，驗(yàn)證程序是否正確實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能。維護(hù)程序6.4程序設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)采用自頂向下、逐步求精的方式，將程序分解為過(guò)程或函數(shù)，通過(guò)順序、選擇、循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)構(gòu)建邏輯清晰的代碼。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)以“對(duì)象”為核心，將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方法封裝在一起，通過(guò)繼承和多態(tài)性，實(shí)現(xiàn)代碼的高復(fù)用性和可維護(hù)性。兩種方法各有優(yōu)劣，現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)常結(jié)合使用，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的需求。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)核心思想自頂向下、逐步求精、模塊化。三種基本結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)清晰、易于理解、易于維護(hù)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)核心思想將問(wèn)題分解為對(duì)象，通過(guò)對(duì)象之間的交互來(lái)解決問(wèn)題。基本概念對(duì)象、類(lèi)、封裝、繼承、多態(tài)。優(yōu)點(diǎn)代碼重用性高、易于擴(kuò)展、易于維護(hù)。OOP是一種更貼近人類(lèi)思維的編程范式，通過(guò)抽象、封裝、繼承和多態(tài)，構(gòu)建靈活、可復(fù)用的軟件系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)化vs面向?qū)ο蠼Y(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)核心：過(guò)程關(guān)注點(diǎn)：怎么做代碼組織：函數(shù)重用性：較低面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)核心：對(duì)象關(guān)注點(diǎn)：做什么代碼組織：類(lèi)和對(duì)象重用性：較高結(jié)構(gòu)化關(guān)注過(guò)程，而面向?qū)ο箨P(guān)注對(duì)象，這是它們最本質(zhì)的不同。6.5高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言定義是人與計(jì)算機(jī)交流的工具。分類(lèi)低級(jí)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言C、C++、Java、Python等特點(diǎn)高級(jí)語(yǔ)言更接近自然語(yǔ)言，易于學(xué)習(xí)和使用。高級(jí)語(yǔ)言的分類(lèi)過(guò)程式語(yǔ)言通過(guò)一系列步驟和過(guò)程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，強(qiáng)調(diào)指令的順序執(zhí)行。代表語(yǔ)言：C、Pascal面向?qū)ο笳Z(yǔ)言將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方法封裝在對(duì)象中，通過(guò)對(duì)象交互。代表語(yǔ)言：C++、Java、Python函數(shù)式語(yǔ)言將計(jì)算視為數(shù)學(xué)函數(shù)的求值，避免使用可變狀態(tài)和副作用。代表語(yǔ)言：Lisp、Haskell邏輯式語(yǔ)言基于形式邏輯，通過(guò)事實(shí)和規(guī)則進(jìn)行推理來(lái)解決問(wèn)題。代表語(yǔ)言：Prolog程序的三種基本結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)語(yǔ)句按照編寫(xiě)的先后順序依次執(zhí)行，是程序最基本的結(jié)構(gòu)。選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)特定條件的成立與否，選擇執(zhí)行不同分支的語(yǔ)句。循環(huán)結(jié)構(gòu)在條件滿(mǎn)足的情況下，重復(fù)執(zhí)行一段指定的代碼塊。無(wú)論多么復(fù)雜的程序，最終都可以分解為這三種基本結(jié)構(gòu)。掌握它們，是學(xué)習(xí)編程的基礎(chǔ)。程序的運(yùn)行過(guò)程編輯(Edit)程序員使用文本編輯器或IDE編寫(xiě)高級(jí)語(yǔ)言源代碼。編譯(Compile)編譯器將源代碼翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo)代碼文件。鏈接(Link)鏈接器將目標(biāo)代碼與庫(kù)文件組合，生成可執(zhí)行文件。運(yùn)行(Run)操作系統(tǒng)加載并執(zhí)行可執(zhí)行文件，完成指定任務(wù)。源代碼經(jīng)過(guò)這四個(gè)核心步驟，最終轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令?？偨Y(jié)回顧了基于計(jì)算機(jī)的問(wèn)題求解、算法、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、程序設(shè)計(jì)方法和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。強(qiáng)調(diào)了算法和程序設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的核心地位。核心要點(diǎn)問(wèn)題求解是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的根本算法是程序的靈魂與核心掌握科學(xué)的程序設(shè)計(jì)方法至關(guān)重要Q&A/ThankYou感謝觀看！大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)西安郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院第7章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？7.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

一群具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)通過(guò)通信媒介和通信設(shè)備互連起來(lái)，在功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）的支持下，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一門(mén)涉及多學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域的交叉學(xué)科。7.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最基本功能，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的信息傳輸。例如：電子郵件、發(fā)布新聞、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等活動(dòng)。資源共享是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最主要功能?？梢怨蚕淼木W(wǎng)絡(luò)資源包括硬件、軟件和數(shù)據(jù)。3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成7.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。

通信子網(wǎng)主要由通信設(shè)備與通信線(xiàn)路組成,是整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的骨架層，其主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸。

資源子網(wǎng)是由通信子網(wǎng)外圍的計(jì)算機(jī)組成，其主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和提供資源共享。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)：從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍的角度來(lái)分，分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。7.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)返回局域網(wǎng)（LAN，LocalAreaNetwork）：覆蓋范圍在幾米到十幾千米內(nèi)，常見(jiàn)于一個(gè)房間、一座大樓，或是一個(gè)校園內(nèi)。主要特點(diǎn)是：傳輸距離有限；局域網(wǎng)中連接的計(jì)算機(jī)數(shù)目有限；傳輸速率較高、時(shí)延較低和誤碼率（誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%）較??；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，協(xié)議簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)單位所擁有。廣域網(wǎng)（WAN，WideAreaNetwork）：覆蓋范圍從幾十公里到幾千公里，它能提供遠(yuǎn)距離通信，目的是將分布在不同地區(qū)的局域網(wǎng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來(lái)，達(dá)到資源共享的目的。廣域網(wǎng)的通信設(shè)備和通信線(xiàn)路一般由電信部門(mén)提供。廣域網(wǎng)的主要特點(diǎn)是：覆蓋范圍大；傳輸速率低；誤碼率較高。但隨著光纖技術(shù)在廣域網(wǎng)中的普遍使用，現(xiàn)在廣域網(wǎng)的