认识计算机和计算机科学

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1、计算技术导论主讲：王治宇 课程名称：计算机技术导论 代 码：NN1011 课程学时：54学时 课时安排：从2-15周，每周1次大课1次小课 学 分：3分课程介绍考核办法 考勤： 15% 平时成绩：作业和实验 45% 期末考试: 40%答疑时间安排：星期二：17:0018:20星期四：17:0018:20地 点：网络系办公室本课程的教学目和要求 介绍计算机科学基础知识； 引导学生进入计算机技术大门； 培养学生综合素质和创新能力。课程考核及要求特别注意：根据学院教学管理的相关要求： 没有参加期末考试，其总评成绩为零； 上课缺勤1/3以上，考勤分为零。缺勤1次，扣考勤分1分。课程考核及要求特别注意：

2、 高等院校和任何学术交流都严禁任何方式 的抄袭和作弊行为。 学生在考试中有任何作弊行为，将根据学 院学生考试作弊行为处理规定（修订） 条例由教务处给予处罚。 作弊课程考核成绩以零分计，不得参加重 考。课程考核及要求特别注意： 有关抄袭。如果不同学生的作业有70%以上 的内容雷同，或同一段里有70%相类似，或 连续30个中文字（15个英语单词）是一样的 ，视为抄袭。 抄袭和被抄袭的作业或考试被评为零分。有 抄袭行为的学生，其作业或相关证据将提请 学院教务处认定和向相关学生发出处理通知 书。网上资源 阅读、下载课件等学习资料:ftp:/172.26.3.240/用户名和密码：kjdown 上传作业

3、：workup_wzy 作业文件名规定：小组号+学号+姓名 作业要用统一封面可到“my.sise表格下载教学管理类作业管理类”下载，用A4纸。可以手写，但提倡打印。计算机科学技术的研究范畴 计算机理论：离散数学、算法分析理论、形式语言与自动机理论、程序设计语言与理论、程序设计方法学。 硬件：元器件与存储介质、微电子技术、计算机组成原理、微型计算机、计算机体系结构。计算机科学技术的研究范畴3、软件：程序设计语言的设计、数据结构与 算法、编译/翻译原理、操作系统、DB系统 、算法设计与分析、软件工程学、可视化 技术。 4、网络：网络拓扑、数据通信与协议、网络 服务、网络安全。 5、计算机应用：软件

4、开发工具、系统优化、 新应用领域、人-机工程。第 一 章 认识计算机和计算机科学1.1 计算机是数据处理机1.2 计算机科学1.3 机内信息表示基础：二进制数1.1 计算机是数据处理机1.1.1 数据 （data） 1.定义：客观事物属性的记录表示数据：事物的特征数据实体：数据属性的集合事物特征 (数据)实体 (数据)属性 2.数据名：学生 学号、姓名、系 数据值：(04001，张三，计算机) 学生成绩表学号姓名政治英语2201张力90802210李强8588数据集数据值数据名是一类事物的特征组合，数据值是一类 事物中的个体，数据集是同一类数据值的集合 。数据名3. 数据的形式：数、文字（字符

5、串）、图象、声音4. 数据的存储介质：大脑、纸、磁带、磁盘、光盘1.1.2 信息(Information)1.定义：客观事物给出的知识2.成立三要素：源、理解规则、接收者气象规则（理解规则）(数据源) 晚霞 观测者（接收者）(信息) 明天天晴3.信息和数据信息是数据的内涵；数据是信息的符号形式。显然数据和信息是不同的，但有时却可以混用。1.1.3 数据处理/信息处理1.含义：(源)数据 加工 结果数据(信息)数值性的加工动作：数学运算、求和、求平均非数值性的加工动作: 非数学意义的数据变换操 作，如查找、排序2.基本环节：收集 录制、输入 加工 输出（使用）存储1.1.4 数据处理机定义：任何

6、数据处理过程都必须在某种物理实体上进行，称之为数据处理机或数据处理系统。1.人作为数据处理机五官：收集、输入不同形式的数据（视觉 听觉 味觉 嗅觉 触觉） 大脑：存储、加工数据控制和协调处理过程 讲话、写字、动作：输出数据 神经：传输数据2. 计算机作为数据处理机l输入设备：键盘、扫描仪、读卡机l输出设备：显示器、打印机l存储器：内存、外存：磁盘、光盘、磁带l中央处理器(CPU)：运算器、控制器、寄存器CPU是计算机的核心l总线BUS：传送各类数据信息课堂练习 ： n举例说明数据名和数据值两个概念的差别。n从数据表示类型的角度，说明数123和数字串“123”的区别。n举例说明数据和信息的联系和

7、区别。n请分析“到银行柜台取钱”过程包含的数据处理基本环节。1.2 1.2 计算机科学计算机科学1.2.1 理解计算机科学 研制并利用计算机完成数据处理任务所涉 及的理论、方法和技术的学科。理解纲领:(1)数据的表示方法(2)数据加工的表示方法(3)计算机系统的构成(4)抽象1.2.2 算法（algorithms）1. 定义：计算机完成一类数据处理任务的操作序列（操作过程）。2. 例： 求任意两个整数最大公约数的算法步骤0：输入m(=33),n(=27)的值； 步骤1：r=6;m=27,n=6; 步骤2：r=3; 步骤3：m=6,n=3; 步骤4：r=0; 步骤end：n(=3)为所求的最大公

8、约数。3. 算法特征： 确定性 有穷性 能行性（每步都能行） 输入 输出4 .算法的表达形式 自然语言 图形语言（算法流程图） 类程序设计语言（伪代码）1.2.3 用计算机解决数据处理问题1. 一般步骤： 问题分析和定义 解题模型 算法设计 程序设计：用规定形式（程序设计语言）来表示算法1.2.3 用计算机解决数据处理问题2. 计算机的应用特点 通用电子数字计算机 高速、准确 海量存储 程序存储Digital 数字式 Analog 模拟式 3. 应用领域： 数据处理的一切领域 科学计算：(狭义的)数据处理 自动控制： 制造业：CAD、CAM、CIMS 通讯：Email 办公自动化：娱乐，Gam

9、e 人工智能：AI4. 计算机系统/计算机应用系统n硬件(hardware):存储器、CPU、I/O设备、总线；软件(software)：程序，包括操作和数据.n硬件和软件合称为计算机系统n计算机系统+应用系统=计算机应用系统返 回 .应用软件数据库管理系统系统支撑和服务程序语言处理程序操作系统系统软件软件系统PhotoshopDDS IEMicrosoft Office 硬件-系统软件-应用软件-之间关系 基础关系 集成关系 渗透关系硬 件系统软件应用软件1.2.4 发展阶段第一台计算机（1946年 ENIAC ）冯.诺依曼的计算机（1950年 EDVAC 和EDSAC）时间电路标志第一代

10、50S真空管机器语言程序第二代 60S晶体管高级语言程序第三代 70S集成电路IC软件系统第四代 80S大规模IC微型机、网络第五代DNA.光量子，非冯体系？第一台计算机ENIAC5000次加法/秒体重30吨占地170m218800只电子管1500个继电器功率174KW用于弹道计算ENIAC微型化巨型化网络化智能化多媒体化计算机的发展趋势计算机发展巨型化中国最快超级服务器：“曙光3000”运算速度为每秒3800亿次（排名80位）48小时精确天气预报需1小时38分钟；一个月的气候预报仅用15分钟；1000万人每天可以在网上点击800次网页；1000万人每人每天可以收发7封“电子邮件”。计算机发展

11、趋势计算机发展网络化IT术与通信技术结合发展动力：发展动力：程资源共享数据和信息资源;设备。计算机发展趋势计算机发展智能化“总有一天，人类会造出一些举止跟人一样的 没有灵魂的机械来”。 笛卡尔（1637）人类第一个“工业机器人”： 一头在纺织机上挑纱的“驴”（1742年）第一代机器人 机械手（1962年出现）第二代机器人 具有“感觉”的机器人第三代机器人 装有启发式计算机的“智能机器人”计算机发展趋势练习题1、说明计算机系统中硬件的组成及相互关系。2、说明计算机系统中系统软件、应用软件的作用及相互关系。2、设计一个求解一元二次方程的算法。3、设计一个算法来解决学籍管理中的一个问题。全班60名同

12、学参加了英语考试，成绩公布后系统要求计算班级的平均成绩。1.3 1.3 机内信息表示基础机内信息表示基础二进制数二进制数 binary numberbinary number1.3.1 位置记数法 数的形式：数字串 an-1 a1a0 数值的表示规则：带权多项式0ai*pii= n-1基数 P：指定的一个无符号整数 数字位上的权 pi 0 i p-1 数字（值） ai 0 1 2 3 P-1常用的进位计数制进制基数数码规则二进制21,2逢2进1，借1当2八进制81,2,7逢8进1，借1当8十进制101,2,9逢10进1，借1当10 16进制161,2,a,b,f逢16进1，借1当16十、二、八

13、、十六进制之间的对应关系十进制二进制八进制十六 进制十进制二进制八进制十六 进制000091001119111110101012A2102211101113B3113312110014C41004413110115D51015514111016E61106615111117F711177161000020108100010817100012111ABABABABAB001101010 1 1 100 1 1 00 0 0 101二进制的算数运算规则ABA and BA or B not AA xor B001101010 0 0 10 1 1 11 1 0 01 0 0 1逻辑运算规则基数为P

14、,有0到P-1个数字，逢P进1,借1当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进数的16个数字：09 AF ( 1E )16 = 1*161 + 14*160 = 301.3.2 P进制数1.3.3、数制转换1. P进制 十进制：计算带权多项式的值2. 十进制 P进制: “除P取余”法(35)10=(100011)2 (35)10=(43)8 (35)10=(23)1635 1 8 35 3 16 35 32 17 1 4 22 8 02 4 02 2 013. 二进制 8/16进制 23 = 81 24 = 161 自右至左! 二进数的每三位对应八进数的一位自右至左! 二进数的每四位对应十六进数的一位( 1000110 )2 = ( 106 )8 = ( 46 )161 000 110 100 0110 1 0 6 4 6十进数二进数，可考虑：十进数八进数 二进数数制转换总结： P进制 十进制:计算加权(P)和; 十进制 P进制:整数部分 除P取余，自下而上；