《大学计算机基础绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学计算机基础绪论（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 绪论,姚普选,计算机教学实验中心,课程内容,生活、 工作,信息利用,管理,决策,数据_二进制数、ASCII码、汉字内码、图声视频数字化,知识和技能,工作原理_冯诺依曼计算机,Page 4,学习方法,课堂VS课外学时少，需看书、网上查询 知识VS 技能如，OS_知原理可推知操作方法 经验VS训练常用并不能自然成为高手 统观VS局部认知：局部重要性整体可行性 广博VS精深相辅：方向正确解决现实问题,Page 5,学习方法_续,现状VS将来 如,Excel数据处理数据库AccessSQL Server|MySQL数据仓库|OLAP|数据挖掘 战略VS战术严整的战略规划精细的战术实施如：结构化
2、设计数据流图系统结构图（多个模块的层次结构）程序实现每个模块的功能 （算法程序）,6,S1：顶层设计,存取款 业务 系统,储户,存取单、存折,例0-1：存取款业务系统的设计,存折,7,S2：一层设计,8,S2：二层设计,9,S3：转换成程序结构图,实现： 算法 程序,10,算法,例0-2：求函数值,y=pk+x*y,开始,例0-4：Tower of Honoi 几个盘从一柱另一柱,方法： 上组盘辅助柱 最大盘目标柱 辅助柱盘目标柱,例0-5：最短的编码,欲传送电文： abaccda 等长编码： a b c d 各为 00、01、10、11 等长码的电文：00010010101100 共14位,
3、哈夫曼编码思想：字符出现频率越高编码越短 构造哈夫曼树：字符出现频率作权值、n个叶子 本例字母频率：a b c d 各为 3、1、2、1,a b c d0 110 10 111,abaccda0110010101110,14,课时：40（课）+16（机） 上课：中2-3223 时间：上课_课表; 上机 _课堂通知 上机：计算机教学实验中心,作业：学校统一制作的作业本教材科购买 实验报告：上传到_202.117.35.239用户名、密码学号 教材：大学计算机基础大学计算机基础实验指导清华大学出版社、2011年9月,键盘,功能键,字母键,光标键,数字键,计算机键盘,定位：F J 基准键： ASDF
4、 JKL； 食指：各两排 中、无名指：各一排 左小指：左侧其余 右小指：右侧其余 右大指：空格键,Page 17,预备知识与技能,1操作系统的功能 2Windows系统的用户界面 3文件操作 4设置 5附件,1 Windows操作系统,Page 18,1. Windows操作系统的功能,计算机硬件：物质基础 软件：管理计算机；为用户提供服务；扩充计算机系统的功能 软件分类：系统软件（如Word）、应用软件 操作系统：最重要的系统软件 操作系统的功能：管理计算机的硬件、软件和数据资源；安排计算机工作流程，使各部件协同工作；提供用户与计算机之间的接口； 常用操作系统：Unix、Linux、Wind
5、ows、DOS,Page 19,2Windows系统的用户界面,桌面：开始菜单、图标、任务栏 开始菜单：程序、设置、搜索、帮助、关机等 桌面上的图标：文件夹图标：我的电脑、网上邻居、我的文档等；文件；快捷方式 任务栏：按钮、指示器等,文件夹窗口：我的电脑、网上邻居、资源管理器等 剪贴板：剪_Ctrl+X、复制_Ctrl+C、粘贴_Ctrl+V 拖放操作：移动、复制_按住Ctrl键,3. 文件操作,Page 20,4. 设置,开始设置控制面板显示“显示属性”对话框 开始设置控制面板管理工具计算机管理“计算机管理”对话框 开始设置打印机“打印机”对话框添加打印机 . 附件 开始程序附件写字板 开始
6、程序附件画图 开始程序附件娱乐录音机,Page 21,2 Word内容,1. Office用户界面主窗口、文档窗口：菜单、工具栏、定制； 2文档操作打开、创建、保存、关闭 3录入输入法工具条、插入符号、自动图文集、自动更正 4格式编排字样、段落、页面、分栏、页眉、页脚、模板、样式（标题等）,Page 22,5表格制作插入表格、表格与边框工具栏、文字与表格转换、自动套用格式 6作图绘图工具条、微调、组合、环绕方式等 7数学公式上标、下标、插入公式、插入域 8图文混排插入图片、图片格式、图片工具栏、裁剪缩放,Word内容_续,Page 23,实验报告格式,1题目例：文档操作与格式编排实验报告 2暑
7、名学号 姓名 班级 3任务课堂布置 4实验条件计算机硬件、软件配置等 5实验过程详细说明操作步骤及解决问题的过程 6总结,第一次实验,24, 微机总线结构 CPU和内存 外存储器 总线和IO设备 软件分类与功能 计算机的应用,上网查询、编辑Word文档并上传：,第一章 绪论, 什么是计算计算、图灵机、可计算性 计算工具的发展和电子计算机算筹、算盘、机械计算机、计算尺、电子数字计算机 计算科学学科形态、基本概念 计算科学的应用例：人工智能；云计算、网格计算、普适计算,26,本章内容,什么是计算执行算法 哪些问题是可计算的？哪些是不可计算的？ 如何衡量问题的复杂性？ 历史上的计算工具与计算机有哪些
8、共同的思想? 计算科学的根本问题是什么？算法、可计算性、软硬件实现 了解计算科学的应用范围数值计算、数据处理、实时控制、智能模拟；CAD（计算机辅助设计）,姚普选,27,1.1 什么是计算,思考： 求解 x2+2x-3=0 ？ 求解 ax2+bx+c=0 ？ 有4个嫌疑人： a说：“我不是小偷。“ b说：“c是小偷。“ c说：“小偷肯定是d。“ d说：“c冤枉人！“ 4人中3人说的是真话，问到底谁是小偷？ 总结：什么是计算？,28,1.1.1 计算,计算_ computation：算法的执行，从包含算法和输入数据的初始状态开始，经过一系列中间状态直到最终的目标状态的过程,算法_algorith
9、m：若干条指令组成的有穷序列,姚普选,29,计算 VS 产品的加工/生产过程，可比之处？,函数_function：一组可能的输入值和一组可能的输出值之间的映射关系 函数为每个可能的输入赋予单一的输出 函数的计算：对于一个给定的输入，确定其具体输出的值的过程通过对函数的计算来解决问题 计算机科学的一个基本问题_找到一种技术，并用之于计算哪些解决问题的函数，即y=f(x) 能否确定，如何确定加工过程，如何实现加工过程?,30,思考：,实现下列函数的计算，有什么特点和问题？ 去年每天的平均气温 投资额P，利率r，投资n年后的金额 = P(1+r)n 计算 sin(x) 的值 计算 22，23，24，
10、210，2100,函数越复杂，需要的技术支持越强,结论：,问题：,任意复杂的函数，总能找到系统来计算它吗？,姚普选 2011,31,函数的可计算与不可计算,可计算：如果一个函数可依据输入值和一定的计算步骤来确定输出值，则称其为可计算的（computable） 不可计算：如果根据输入找不到定义好的、一步一步的过程来确定输出值，这样的函数称为不可计算的(uncomputable),如果一个问题是可计算的，不管它有多复杂，总能制造出一种机器对其进行求解 而如果问题是不可计算的，意味着它超出了机器的能力范围,姚普选 2011,32,（计算机解题）例1：求 解 ax2+bx+c=0, 变量a、b、c 输
11、入各次项系数 变量delta 计算 b*b-4*a*c 判断（delta=0？）, 是则变量sdelta 计算 sqrt(delta);否则，变量sdelta 计算 sqrt(-delta) 变量real 计算 -b/(2*a); 变量imag 计算 sdelta/(2*a) 判断（delta=0？），是则x1real+imag; x2real-imag否则， x1real+ jimag; x2real- jimag 输出变量x1和x2的值,姚普选 2011,33,（计算机解题）例2：求 n!, 变量n终值10变量mul 初值1 变量I 初值1 判断（i=10？）, 是则 mul 计算mul*
12、i否则，转到 i 计算i+1转到 输出变量mul的值 算法结束,34,计算设备模型图灵机 依程序命令及内部状态移动、读写,阅读,35,图灵机组成,纸带，两端无限长，划为一个个格子_存储单元 读写头_大盒子，可左/右移，读/改写当前格符号 状态寄存器_盒子上的方块 0、1、8、9等，保存有限个状态（可能的内部状态、初始状态、停机状态） 控制规则_程序，按当前机器状态及格子上符号确定读写头下一步动作，改变状态寄存器值，令机器进入新状态,图灵机计算：预存的程序依据机器当前状态和当前格内容确定控制单元动作，控制单元一步步执行 每一步：观察当前格的符号，必要时写入符号、左移/右移一格，然后改变状态,阅读
13、,36,例：本步操作现状态 操作 新状态 当前状态为 q4， A 改写为 E左移一格，进入 q3 状态 指令：q4 A E L q3,工作方式,读写头_读出当前格符号 依据_当前状态及读取的符号查表(一连串指令) 确定_是否改写符号、如何移动读写头、是否停机 机器_进入程序指定的新状态,阅读,37,图灵机：输入信息 变换 输出信息,最简信息形式、运算：0、1、布尔运算_与或非,构造图灵机：信息可0、1编码；变换可分解为0、1编码的变换；0、1编码的运算可分解为_与/或/非 布尔电路可组成任意图灵机,阅读,姚普选 2011,38,预先输入,指令,阅读,姚普选 2011,39,图灵可计算：,将二进
14、制形式输入值放在纸带上，运行机器直至停止，即可从带上读取输出值。由图灵机这样计算的函数称为图灵可计算的。即，存在一个图灵机，给它一个空纸带，可打印出任意逼近该函数的结果 丘奇图灵论题（图灵猜想）：图灵可计算函数与可计算函数是一样的，即，图灵机的计算能力囊括了任何算法系统的能力还可以说，图灵机概念提供了一个环境，在此环境下，所有可计算函数的解都可表示出来 图灵猜想的意义：可将图灵机的能力作为一种标准，若一个计算系统能够计算所有的图灵可计算函数，即可认为其能力相当于任何计算系统的能力,阅读,40,元胞自动机_冯诺依曼研究可自我复制的自动机时提出,空间分成元胞（方、六边形等离散的格子）。元胞处于若干
15、可能状态之一、可随时间演化且其演化受临近元胞状态影响。传统元胞自动机中，每个元胞的变化都同时进行,例: J. H. Conway _ 生命游戏二维空间划为方格_元胞，元胞仅死/活二态，记为0/1，,姚普选 2011,冯诺依曼邻居,Moore邻居,邻居，可考虑上下左右，或四周，或其他类型,整个空间初始状态可人为设计，也可随机设定。随时间推移，每个元胞或死或生，然而空间整体却出现了非常复杂的状态演化,阅读,41,生命游戏,J. H. Conway_60年代末设计，单人玩计算机游戏产生动态图案和动态结构能力的元胞自动机模型,给定初始状态分布。经若干步运算：有的图案很快消失有的图案固定不动，有的周而复
16、始重复两个或几个图案有的婉蜒而行有的保持图案定向移动，形似阅兵阵 等价于通用图灵机，选择不同初始条件，可完成一切计算机可完成的算法演算http:/ 2011,阅读,42,生命游戏的构成及规则,(1)元胞分布在规则划分的网格上； (2)元胞具有0，1两种状态，0代表“死”，l代表“生”； (3)元胞以相邻8个元胞为邻居。即Moore邻居形式； (4)一个元胞的生死由该时刻本身生死状态和周围8个邻居的状态 (确切讲是状态的和)决定: 当前时刻，若一元胞状态为“生”，且8个相邻元胞中有2或3个的状态为“生”，则下一时刻该元胞继续保持 “生”，否则“死” ； 当前时刻，若一元胞为“死”。且8个相邻元胞中正好有3个为“生”。则该元胞下一时刻 “复活”。否则保持为“死” 演示,
