認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)科學(xué).ppt

計(jì)算技術(shù)導(dǎo)論,主講：王治宇,課程名稱(chēng)：計(jì)算機(jī)技術(shù)導(dǎo)論 代 碼：NN1011 課程學(xué)時(shí)：54學(xué)時(shí) 課時(shí)安排：從2-15周，每周1次大課1次小課 學(xué) 分：3分,課程介紹,考核辦法,考勤： 15% 平時(shí)成績(jī)：作業(yè)和實(shí)驗(yàn) 45% 期末考試: 40% 答疑時(shí)間安排： 星期二：17:0018:20 星期四：17:0018:20 地 點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)系辦公室,本課程的教學(xué)目和要求,介紹計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)； 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入計(jì)算機(jī)技術(shù)大門(mén)； 培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。,課程考核及要求,特別注意： 根據(jù)學(xué)院教學(xué)管理的相關(guān)要求： 沒(méi)有參加期末考試，其總評(píng)成績(jī)?yōu)榱悖?上課缺勤1/3以上，考勤分為零。缺勤1次，扣考勤分1分。,課程考核及要求,特別注意： 高等院校和任何學(xué)術(shù)交流都嚴(yán)禁任何方式的抄襲和作弊行為。 學(xué)生在考試中有任何作弊行為，將根據(jù)學(xué)院學(xué)生考試作弊行為處理規(guī)定（修訂）條例由教務(wù)處給予處罰。 作弊課程考核成績(jī)以零分計(jì)，不得參加重考。,課程考核及要求,特別注意： 有關(guān)抄襲。如果不同學(xué)生的作業(yè)有70%以上的內(nèi)容雷同，或同一段里有70%相類(lèi)似，或連續(xù)30個(gè)中文字（15個(gè)英語(yǔ)單詞）是一樣的，視為抄襲。 抄襲和被抄襲的作業(yè)或考試被評(píng)為零分。有抄襲行為的學(xué)生，其作業(yè)或相關(guān)證據(jù)將提請(qǐng)學(xué)院教務(wù)處認(rèn)定和向相關(guān)學(xué)生發(fā)出處理通知書(shū)。,網(wǎng)上資源,閱讀、下載課件等學(xué)習(xí)資料: ftp:/172.26.3.240/ 用戶(hù)名和密碼：kjdown 上傳作業(yè)：workup_wzy 作業(yè)文件名規(guī)定：小組號(hào)+學(xué)號(hào)+姓名 作業(yè)要用統(tǒng)一封面可到“my.sise表格下載教學(xué)管理類(lèi)作業(yè)管理類(lèi)”下載，用A4紙。可以手寫(xiě)，但提倡打印。,計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究范疇,計(jì)算機(jī)理論：離散數(shù)學(xué)、算法分析理論、形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)理論、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與理論、程序設(shè)計(jì)方法學(xué)。 硬件：元器件與存儲(chǔ)介質(zhì)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)組成原理、微型計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。,計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究范疇,3、軟件：程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、編譯/翻譯原理、操作系統(tǒng)、DB系統(tǒng)、算法設(shè)計(jì)與分析、軟件工程學(xué)、可視化技術(shù)。 4、網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?shù)據(jù)通信與協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全。 5、計(jì)算機(jī)應(yīng)用：軟件開(kāi)發(fā)工具、系統(tǒng)優(yōu)化、新應(yīng)用領(lǐng)域、人-機(jī)工程。,第 一 章 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)科學(xué),1.1 計(jì)算機(jī)是數(shù)據(jù)處理機(jī) 1.2 計(jì)算機(jī)科學(xué) 1.3 機(jī)內(nèi)信息表示基礎(chǔ)：二進(jìn)制數(shù),1.1 計(jì)算機(jī)是數(shù)據(jù)處理機(jī),1.1.1 數(shù)據(jù) （data） 1.定義：客觀事物屬性的記錄表示 數(shù)據(jù)：事物的特征 數(shù)據(jù)實(shí)體：數(shù)據(jù)屬性的集合 事物特征 (數(shù)據(jù))實(shí)體 (數(shù)據(jù))屬性 2.數(shù)據(jù)名：學(xué)生 學(xué)號(hào)、姓名、系 數(shù)據(jù)值：(04001，張三，計(jì)算機(jī)),學(xué)生成績(jī)表,數(shù)據(jù)集,數(shù)據(jù)值,數(shù)據(jù)名是一類(lèi)事物的特征組合，數(shù)據(jù)值是一類(lèi)事物中的個(gè)體，數(shù)據(jù)集是同一類(lèi)數(shù)據(jù)值的集合。,數(shù)據(jù)名,3. 數(shù)據(jù)的形式：數(shù)、文字（字符串）、圖象、聲音 4. 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)：大腦、紙、磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán),1.1.2 信息(Information) 1.定義：客觀事物給出的知識(shí) 2.成立三要素：源、理解規(guī)則、接收者 氣象規(guī)則（理解規(guī)則） (數(shù)據(jù)源) 晚霞 觀測(cè)者（接收者） (信息) 明天天晴 3.信息和數(shù)據(jù) 信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵；數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)形式。 顯然數(shù)據(jù)和信息是不同的，但有時(shí)卻可以混用。,1.1.3 數(shù)據(jù)處理/信息處理 1.含義：(源)數(shù)據(jù) 加工 結(jié)果數(shù)據(jù)(信息) 數(shù)值性的加工動(dòng)作：數(shù)學(xué)運(yùn)算、求和、求平均 非數(shù)值性的加工動(dòng)作: 非數(shù)學(xué)意義的數(shù)據(jù)變換操作，如查找、排序 2.基本環(huán)節(jié)： 收集 錄制、輸入 加工 輸出（使用）,存儲(chǔ),1.1.4 數(shù)據(jù)處理機(jī) 定義：任何數(shù)據(jù)處理過(guò)程都必須在某種物理實(shí)體上進(jìn)行，稱(chēng)之為數(shù)據(jù)處理機(jī)或數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 1.人作為數(shù)據(jù)處理機(jī) 五官：收集、輸入不同形式的數(shù)據(jù)（視覺(jué) 聽(tīng)覺(jué) 味覺(jué) 嗅覺(jué) 觸覺(jué)） 大腦：存儲(chǔ)、加工數(shù)據(jù)控制和協(xié)調(diào)處理過(guò)程 講話(huà)、寫(xiě)字、動(dòng)作：輸出數(shù)據(jù) 神經(jīng)：傳輸數(shù)據(jù),2. 計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理機(jī) 輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、掃描儀、讀卡機(jī) 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī) 存儲(chǔ)器：內(nèi)存、外存：磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶 中央處理器(CPU)：運(yùn)算器、控制器、寄存器CPU是計(jì)算機(jī)的核心 總線(xiàn)BUS：傳送各類(lèi)數(shù)據(jù)信息,課堂練習(xí)：,舉例說(shuō)明數(shù)據(jù)名和數(shù)據(jù)值兩個(gè)概念的差別。 從數(shù)據(jù)表示類(lèi)型的角度，說(shuō)明數(shù)123和數(shù)字串“123”的區(qū)別。 舉例說(shuō)明數(shù)據(jù)和信息的聯(lián)系和區(qū)別。 請(qǐng)分析“到銀行柜臺(tái)取錢(qián)”過(guò)程包含的數(shù)據(jù)處理基本環(huán)節(jié)。,1.2 計(jì)算機(jī)科學(xué),1.2.1 理解計(jì)算機(jī)科學(xué) 研制并利用計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)所涉及的理論、方法和技術(shù)的學(xué)科。 理解綱領(lǐng):(1)數(shù)據(jù)的表示方法 (2)數(shù)據(jù)加工的表示方法 (3)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成 (4)抽象,1.2.2 算法（algorithms） 1. 定義：計(jì)算機(jī)完成一類(lèi)數(shù)據(jù)處理任務(wù)的操作序列（操作過(guò)程）。 2. 例： 求任意兩個(gè)整數(shù)最大公約數(shù)的算法,步驟0：輸入m(=33),n(=27)的值； 步驟1：r=6;m=27,n=6; 步驟2：r=3; 步驟3：m=6,n=3; 步驟4：r=0; 步驟end：n(=3)為所求的最大公約數(shù)。,3. 算法特征： 確定性 有窮性 能行性（每步都能行） 輸入 輸出,4 .算法的表達(dá)形式 自然語(yǔ)言 圖形語(yǔ)言（算法流程圖） 類(lèi)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（偽代碼）,1.2.3 用計(jì)算機(jī)解決數(shù)據(jù)處理問(wèn)題 1. 一般步驟： 問(wèn)題分析和定義 解題模型 算法設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)：用規(guī)定形式（程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言） 來(lái)表示算法,1.2.3 用計(jì)算機(jī)解決數(shù)據(jù)處理問(wèn)題 2. 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn) 通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī) 高速、準(zhǔn)確 海量存儲(chǔ) 程序存儲(chǔ),3. 應(yīng)用領(lǐng)域： 數(shù)據(jù)處理的一切領(lǐng)域 科學(xué)計(jì)算：(狹義的)數(shù)據(jù)處理 自動(dòng)控制： 制造業(yè)：CAD、CAM、CIMS 通訊：Email 辦公自動(dòng)化：娛樂(lè)，Game 人工智能：AI,4. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 硬件(hardware):存儲(chǔ)器、CPU、I/O設(shè)備、總線(xiàn)；軟件(software)：程序，包括操作和數(shù)據(jù). 硬件和軟件合稱(chēng)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)+應(yīng)用系統(tǒng)=計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),返 回,.,應(yīng)用軟件,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),系統(tǒng)支撐和服務(wù)程序,語(yǔ)言處理程序,操作系統(tǒng),系統(tǒng)軟件,軟件系統(tǒng),Photoshop,DDS IE,Microsoft Office,硬件-系統(tǒng)軟件-應(yīng)用軟件 -之間關(guān)系,基礎(chǔ)關(guān)系 集成關(guān)系 滲透關(guān)系,1.2.4 發(fā)展階段 第一臺(tái)計(jì)算機(jī)（1946年 ENIAC ） 馮.諾依曼的計(jì)算機(jī)（1950年 EDVAC 和EDSAC）,第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC,5000次加法/秒 體重30噸 占地170m2 18800只電子管 1500個(gè)繼電器 功率174KW 用于彈道計(jì)算,ENIAC,微型化,巨型化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,多媒體化,計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),計(jì)算機(jī)發(fā)展巨型化,中國(guó)最快超級(jí)服務(wù)器：“曙光3000” 運(yùn)算速度為每秒3800億次（排名80位） 48小時(shí)精確天氣預(yù)報(bào)需1小時(shí)38分鐘； 一個(gè)月的氣候預(yù)報(bào)僅用15分鐘； 1000萬(wàn)人每天可以在網(wǎng)上點(diǎn)擊800次網(wǎng)頁(yè)； 1000萬(wàn)人每人每天可以收發(fā)7封“電子郵件”。,計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì),計(jì)算機(jī)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化,IT術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合 發(fā)展動(dòng)力：程資源共享 數(shù)據(jù)和信息資源; 設(shè)備。,計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì),計(jì)算機(jī)發(fā)展智能化,“總有一天，人類(lèi)會(huì)造出一些舉止跟人一樣的 沒(méi)有靈魂的機(jī)械來(lái)”。 笛卡爾（1637）,人類(lèi)第一個(gè)“工業(yè)機(jī)器人”：一頭在紡織機(jī)上挑紗的“驢”（1742年） 第一代機(jī)器人機(jī)械手（1962年出現(xiàn)） 第二代機(jī)器人具有“感覺(jué)”的機(jī)器人 第三代機(jī)器人裝有啟發(fā)式計(jì)算機(jī)的“智能機(jī)器人”,計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì),練習(xí)題,1、說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件的組成及相互關(guān)系。 2、說(shuō)明計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件的作用及相互關(guān)系。 2、設(shè)計(jì)一個(gè)求解一元二次方程的算法。 3、設(shè)計(jì)一個(gè)算法來(lái)解決學(xué)籍管理中的一個(gè)問(wèn)題。 全班60名同學(xué)參加了英語(yǔ)考試，成績(jī)公布后系統(tǒng)要求計(jì)算班級(jí)的平均成績(jī)。,1.3 機(jī)內(nèi)信息表示基礎(chǔ) 二進(jìn)制數(shù) binary number,1.3.1 位置記數(shù)法 數(shù)的形式：數(shù)字串 an-1 a1a0 數(shù)值的表示規(guī)則：帶權(quán)多項(xiàng)式 0 ai*pi i= n-1 基數(shù) P：指定的一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù) 數(shù)字位上的權(quán) pi 0 i p-1 數(shù)字（值） ai 0 1 2 3 P-1,常用的進(jìn)位計(jì)數(shù)制,十、二、八、十六進(jìn)制之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,二進(jìn)制的算數(shù)運(yùn)算規(guī)則,邏輯運(yùn)算規(guī)則,基數(shù)為P,有0到P-1個(gè)數(shù)字，逢P(guān)進(jìn)1,借1當(dāng)P (101)10=1*102+0*101+1*100=101 (101)2 =1*22+0* 21+1*20=5 (101)8 =1*82+0*81+1*80=65 (10)8 =1*81+0*80=8 (101)16=1*162+0*161+1*160=257 16進(jìn)數(shù)的16個(gè)數(shù)字：09 AF ( 1E )16 = 1*161 + 14*160 = 30,1.3.2 P進(jìn)制數(shù),1.3.3、數(shù)制轉(zhuǎn)換 1. P進(jìn)制 十進(jìn)制：計(jì)算帶權(quán)多項(xiàng)式的值 2. 十進(jìn)制 P進(jìn)制: “除P取余”法 (35)10=(100011)2 (35)10=(43)8 (35)10=(23)16 35 1 8 35 3 16 35 3 2 17 1 4 2 2 8 0 2 4 0 2 2 0 1,3. 二進(jìn)制 8/16進(jìn)制 23 = 81 24 = 161 自右至左! 二進(jìn)數(shù)的每三位對(duì)應(yīng)八進(jìn)數(shù)的一位 自右至左! 二進(jìn)數(shù)的每四位對(duì)應(yīng)十六進(jìn)數(shù)的一位 ( 1000110 )2 = ( 106 )8 = ( 46 )16 1 000 110 100 0110 1 0 6 4 6 十進(jìn)數(shù)二進(jìn)數(shù)，可考慮：十進(jìn)數(shù)八進(jìn)數(shù) 二進(jìn)數(shù),數(shù)制轉(zhuǎn)換總結(jié)：,P進(jìn)制 十進(jìn)制:計(jì)算加權(quán)(P)和; 十進(jìn)制 P進(jìn)制: 整數(shù)部分 除P取余，自下而上； 小數(shù)部分 乘P取整，自上而下。,課堂練習(xí):,分別寫(xiě)出和十進(jìn)數(shù)127、256等價(jià)的二進(jìn)數(shù)、八進(jìn)數(shù)、十六進(jìn)數(shù)。 分別寫(xiě)出和二進(jìn)數(shù)110110、100011等價(jià)的八進(jìn)數(shù)、十進(jìn)數(shù)、十六進(jìn)數(shù)。 解釋不能把十六進(jìn)制數(shù)字“A”寫(xiě)成“10”的原因。,