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1、n说在课前说在课前：“3W”问题问题oWhyWhyoWhatWhat ohowhow 1.1.拓宽学生的计算机基础知识面：介绍计拓宽学生的计算机基础知识面：介绍计算机的基本原理、技术和方法，引入计算算机的基本原理、技术和方法，引入计算机新技术和了解计算机发展趋势；机新技术和了解计算机发展趋势；2.2.掌握计算机的基本使用技能：常用操作掌握计算机的基本使用技能：常用操作系统和应用软件的使用；系统和应用软件的使用；3.3.具有网络环境下操作计算机的技能和信具有网络环境下操作计算机的技能和信息处理的能力；息处理的能力；4.4.通过本课的学习不断提高自身的通过本课的学习不断提高自身的信息信息素养素养和
2、和计算机素养计算机素养；5.5.培养学生以培养学生以计算机为工具计算机为工具解决专业领域解决专业领域中问题的能力。中问题的能力。为什么要为什么要学？学？学什么学什么？怎么学怎么学？掌握以计算机技术为核心的信息技术基掌握以计算机技术为核心的信息技术基础知识和应用能力，是础知识和应用能力，是2121世纪大学生必备世纪大学生必备的基本素质的基本素质;计算机文化基础是大学初期阶段的必修计算机文化基础是大学初期阶段的必修课程，是学习计算机学科系列的第一门课，课程，是学习计算机学科系列的第一门课，它的教学对后续计算机课程的学习具有重它的教学对后续计算机课程的学习具有重要影响；要影响；同时也是其他非计算机专
3、业学生必须掌同时也是其他非计算机专业学生必须掌握的一项基本技能之一，熟练掌握握的一项基本技能之一，熟练掌握OfficeOffice软件的使用是用人单位要求必须具备的技软件的使用是用人单位要求必须具备的技能之一。能之一。Whatn本书是面向高等学校本、专科学生以及广大计算机初学本书是面向高等学校本、专科学生以及广大计算机初学者编写的一本计算机文化基础教材。者编写的一本计算机文化基础教材。第第1 1章计算机基础知识章计算机基础知识第第2 2章微型计算机基础章微型计算机基础第第3 3章操作系统章操作系统第第4 4章章WordWord字处理软件字处理软件第第5 5章章ExcelExcel电子表格软件电
4、子表格软件第第6 6章章PowerPointPowerPoint演示文稿制作软件演示文稿制作软件第第7 7章计算机网络应用基础章计算机网络应用基础第第8 8章网络的最新发展章网络的最新发展第第9 9章计算机维护和安全基础章计算机维护和安全基础第第1010章微型计算机最新发展章微型计算机最新发展Hown教学模式：教学模式：课堂课堂 实践实践+综合练习综合练习 n学习建议：学习建议：n n学会归纳、总结和提炼；学会归纳、总结和提炼；n n调整学习的最佳状态调整学习的最佳状态n学时安排：学时安排：26（课堂讲授）（课堂讲授）26（上机）（上机）培养兴趣培养兴趣 提高自学、提高自学、自控能力自控能力
5、积极参与积极参与 互帮互助互帮互助 善于应用善于应用n n注重动手能力，抵制网络诱惑注重动手能力，抵制网络诱惑n n充分利用互联网资源学习，树立终身学习理念。充分利用互联网资源学习，树立终身学习理念。How平时成绩（作业、上机、出勤、提问、解平时成绩（作业、上机、出勤、提问、解答问题的情况）（答问题的情况）（3030）测试（考试测试（考试+综合测试）综合测试）n考核标准考核标准注重学习的过程注重学习的过程计算机概述计算机概述计算机概述计算机概述 1计算机的编码与数值计算机的编码与数值计算机的编码与数值计算机的编码与数值2计算机中的数据表示计算机中的数据表示计算机中的数据表示计算机中的数据表示3
6、计算机系统的组成及其工作原理计算机系统的组成及其工作原理计算机系统的组成及其工作原理计算机系统的组成及其工作原理4什么是计算机（什么是计算机（Computer)？定义：计算机是一种能定义：计算机是一种能接收接收和和存储存储信息，并按照信息，并按照存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体存储在其内部的程序（这些程序是人们意志的体现）对原始输入信息进行加工、现）对原始输入信息进行加工、处理处理、存储或传、存储或传送，得到人们所期望的结果，然后把处理结果送，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输输出出的高度自动化的电子设备。的高度自动化的电子设备。计算机的实质是一种信息处理机。计算机的实质是一种信
7、息处理机。1.1 计算机概述1.1.1 计算机发展简史1.计算机的诞生 1822年，英国的查尔斯.巴比奇提出“自动计算机”的概念。1946年，美国的埃克特、莫克利和戈尔斯坦、博克斯研制出第一台数字式电子计算机ENIAC(大陆简称：埃尼阿克)。图1-1 第一台计算机ENIAC 2023年2月2日8vENIACENIAC：长长30.4830.48米，宽米，宽1 1米，占地面积米，占地面积170m170m2 2，3030个操作台，约相当于个操作台，约相当于1010间普通房间的大小，重达间普通房间的大小，重达3030吨吨，耗电量，耗电量150150千瓦千瓦，造价，造价4848万万美元。美元。它使用它使
8、用1800018000个电子管，个电子管，7000070000个电阻，个电阻，1000010000个电容，个电容，15001500个继电器，个继电器，60006000多个开关，多个开关，每秒执行每秒执行50005000次加法或次加法或400400次乘法，是手工计算次乘法，是手工计算的的2020万倍万倍。v尽管尽管ENIACENIAC有许多不足之处，但毕竟是计算机的始有许多不足之处，但毕竟是计算机的始祖，揭开了电子计算机时代的序幕。从它问世以祖，揭开了电子计算机时代的序幕。从它问世以后，计算机技术飞速发展，速度之快令人震惊，后，计算机技术飞速发展，速度之快令人震惊，19501950年全世界只有年
9、全世界只有2525台计算机，台计算机，19701970年已有年已有1010万万台台 1.1.1 1.1.1 计算机发展简史计算机发展简史v2 2、计算机的发展、计算机的发展 从从19461946年诞生至今，计算机发展很快，可以年诞生至今，计算机发展很快，可以划分为五代（以计算机所采用的划分为五代（以计算机所采用的电子元件电子元件来划分来划分的）。的）。第一代是电子管时代第一代是电子管时代(19461958)(19461958)第二代是晶体管时代第二代是晶体管时代(19581964)(19581964)第三代是集成电路时代第三代是集成电路时代(19641970)(19641970)第四代是大规模
10、集成电路时代第四代是大规模集成电路时代(1970(1970至今至今)计算机的发展计算机的发展:第一代第一代v第一代（从第一代（从1946ENIAC1946ENIAC问世问世 -1958-1958）电子器件：电子管电子器件：电子管运算速度：运算速度：5 5千千-4-4万（次万（次/秒）秒）存储器：光屏管、汞延时电路存储器：光屏管、汞延时电路输入输入/出：穿孔纸带或卡片出：穿孔纸带或卡片软件：无系统软件，机器语言软件：无系统软件，机器语言/汇编语言汇编语言应用：科学计算应用：科学计算p特点：主存储器容量小，运算速度慢（几特点：主存储器容量小，运算速度慢（几 千次千次/秒）、体积大、重量重、可靠秒）
11、、体积大、重量重、可靠 性差等。性差等。计算机的发展计算机的发展:第二代（第二代（1959-19641959-1964）电子器件：晶体管电子器件：晶体管运算速度：几十万运算速度：几十万-百万（次百万（次/秒）秒）存储器：磁芯、磁鼓存储器：磁芯、磁鼓软件：批处理软件、高级程序设计语言软件：批处理软件、高级程序设计语言（FORTRAN COBOL ALGOL )FORTRAN COBOL ALGOL )应用：数据处理、事务处理、工业控制应用：数据处理、事务处理、工业控制p特点：主存储器容量加大、运算速度加快特点：主存储器容量加大、运算速度加快 （几十万次（几十万次/秒）、减小了体积等、秒）、减小了
12、体积等、提高了可靠性等。提高了可靠性等。计算机的发展计算机的发展:第三代（第三代（1965-19711965-1971）电子器件：中小规模集成电路电子器件：中小规模集成电路运算速度：百万运算速度：百万-几百万（次几百万（次/秒）秒）主存储器：半导体主存储器：半导体外存储器：磁盘、磁带外存储器：磁盘、磁带软件：操作系统、标准化的程序设计语言、软件：操作系统、标准化的程序设计语言、BasicBasic语言语言应用扩展：企业管理、自动控制、辅助设计和应用扩展：企业管理、自动控制、辅助设计和辅助制造等辅助制造等n计算机设计的基本思想计算机设计的基本思想：系统化、通用化、系统化、通用化、标准化标准化计算
13、机的发展计算机的发展:第四代（第四代（1971-1971-至今）至今）电子器件：大规模、超大规模集成电路电子器件：大规模、超大规模集成电路运算速度：几百万运算速度：几百万-几百亿（次几百亿（次/秒）秒）软件：工程化、理论化、程序设计自动化、软件：工程化、理论化、程序设计自动化、并行处理技术、多机系统并行处理技术、多机系统微型机：普及微型机：普及应用扩展：办公自动化、数据库管理、应用扩展：办公自动化、数据库管理、图像识别、语音识别、专家系统图像识别、语音识别、专家系统计算机的发展计算机的发展:第五代第五代p第五代：第五代：人工智能计算机人工智能计算机（正在研制中）。（正在研制中）。是把信息采集、
14、存储、处理、通信同人工是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机系统。它能进行智能结合在一起的智能计算机系统。它能进行数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识处理，具有形式化推理、处理，具有形式化推理、联想、学习和解释联想、学习和解释的的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获得新的知识知领域和获得新的知识.人人-机之间可以机之间可以直接通直接通过自然语言（声音、文字）或图形图象过自然语言（声音、文字）或图形图象交换信交换信息。息。p计算机计算机换代换代的特点：体积小、重量减轻、速度提
15、的特点：体积小、重量减轻、速度提高、成本降低、可靠性增强。高、成本降低、可靠性增强。v3.3.我国计算机的发展概况我国计算机的发展概况 我国计算机的研制工作虽然起步较晚，但发我国计算机的研制工作虽然起步较晚，但发展较快，已具备自行研制国际先进水平超级计展较快，已具备自行研制国际先进水平超级计算机系统的能力，并形成了神威、银河、曙光、算机系统的能力，并形成了神威、银河、曙光、联想和浪潮等几个自己的产品系列和研究队伍。联想和浪潮等几个自己的产品系列和研究队伍。1.1.1 计算机算机发展展简史史1.1.1 1.1.1 计算机发展简史计算机发展简史v3.3.我国计算机的发展概况我国计算机的发展概况 1
16、958 1958年中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管年中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机通用计算机103103机（八一型机（八一型)；2000 2000年曙光推出曙光年曙光推出曙光30003000超级服务器；超级服务器；2001 2001年中科院研制第一款通用年中科院研制第一款通用CPUCPU”龙芯龙芯“芯片。芯片。2003 2003年岁末推出了全球运算速度最快的商品化高性能计年岁末推出了全球运算速度最快的商品化高性能计算机算机曙光曙光4000A4000A，20052005年年4 4月，我国首款月，我国首款6464位通用高性能微处理器龙芯位通用高性能微处理器龙芯2 2号号
17、正式发布，最高频率为正式发布，最高频率为500MHz500MHz，功耗仅为，功耗仅为3 35W5W，已达到，已达到PentiumPentium的水平。的水平。2010 2010年年1111月，国际月，国际TOP500TOP500组织在网站上发布了最新全球组织在网站上发布了最新全球超级计算机前超级计算机前500500强排行榜，中国首台千万亿次超级计算强排行榜，中国首台千万亿次超级计算机系统机系统“天河一号天河一号”雄踞第一。雄踞第一。中美欧日角力超级计算机中美欧日角力超级计算机(2011年07月28日)v超级计算机超级计算机，一直是国内外科技界高度关注的具，一直是国内外科技界高度关注的具有有“标
18、杆标杆”意义的项目，在意义的项目，在运算速度和处理能力运算速度和处理能力等指标的竞争十分激烈。今年等指标的竞争十分激烈。今年6 6月下旬，日本推月下旬，日本推出的名为出的名为“京京”的超级计算机浮点运算速度的超级计算机浮点运算速度每秒每秒为为82008200万亿次万亿次，其速度相当于第二名中国，其速度相当于第二名中国“天河天河一号一号”的的3 3倍多，从而在全球夺取冠军。中国的倍多，从而在全球夺取冠军。中国的“天河一号天河一号”曾在曾在20102010年以每秒年以每秒47014701万亿次的峰万亿次的峰值速度及每秒值速度及每秒25662566万亿次的实测速度高居全球第万亿次的实测速度高居全球第
19、一。由此可见，以一。由此可见，以美国、日本、中国和欧洲美国、日本、中国和欧洲为代为代表的全球超级计算机研制竞争相当激烈。表的全球超级计算机研制竞争相当激烈。中美欧日角力超级计算机中美欧日角力超级计算机(2011年07月28日)v美国以美国以256256台的数量成为有台的数量成为有500500强超级计算机最多强超级计算机最多的国家。中国位居第二，有的国家。中国位居第二，有500500强超级计算机强超级计算机6262台，接下来，德国、英国、日本和法国各为台，接下来，德国、英国、日本和法国各为3030台、台、2727台、台、2626台与台与2525台。预计在台。预计在20182018年以前，日本、年
20、以前，日本、美国、中国、欧洲要力争开发出每秒能够进行美国、中国、欧洲要力争开发出每秒能够进行100100万万亿次运算的超级计算机。美国在超级计万万亿次运算的超级计算机。美国在超级计算机的核心技术上持续展现优势；日本研制的由算机的核心技术上持续展现优势；日本研制的由于成本过高，在商业方面成功较难；中国则在超于成本过高，在商业方面成功较难；中国则在超级计算机系统的整体集成能力及商业化上探索出级计算机系统的整体集成能力及商业化上探索出一条独特途径。一条独特途径。中美欧日角力超级计算机中美欧日角力超级计算机(2011年07月28日)v在最新的超级计算机排行榜前在最新的超级计算机排行榜前1010名中，中
21、国和日名中，中国和日本一共占了前本一共占了前5 5名中的名中的4 4个席位，然而，美国仍然个席位，然而，美国仍然凭借凭借5 5个席位在数量上处于领先地位。中国正在个席位在数量上处于领先地位。中国正在拟订拟订未来未来5 5年的高性能计算机研制计划年的高性能计算机研制计划、课题指、课题指南，重点突破处理器、互联网络、功耗、可靠性南，重点突破处理器、互联网络、功耗、可靠性等核心技术来提高应用水平，预计不久的将来，等核心技术来提高应用水平，预计不久的将来，我们将可看到我们将可看到完全采用国产处理器和并行应用软完全采用国产处理器和并行应用软件的超级计算机。件的超级计算机。天河一号并不是世界最先进的：中国
22、超级电脑不会令天河一号并不是世界最先进的：中国超级电脑不会令美国美国“不安不安”v“天河一号天河一号”核心部件来自美国核心部件来自美国 目前中国研发的超级计算机采用部分国产目前中国研发的超级计算机采用部分国产CPUCPU处理器，但仍以国外的处理器，但仍以国外的CPUCPU和和GPUGPU为主。为主。“天天河一号河一号”的核心部件很大一部分来自美国的厂商。的核心部件很大一部分来自美国的厂商。很多核心部件都还使用的是由美国公司制造的产很多核心部件都还使用的是由美国公司制造的产品，包括英伟达品，包括英伟达(NVIDIA)(NVIDIA)和英特尔和英特尔(Intel)(Intel)的芯的芯片。片。部分
23、部分CPUCPU来自英特尔来自英特尔(Intel)(Intel)；GPUGPU则来自英则来自英伟达伟达(NVIDIA)(NVIDIA)天河一号并不是世界最先进的：中国超级电脑不会天河一号并不是世界最先进的：中国超级电脑不会令美国令美国“不安不安”中国的专家们表示，天河系统的知识产权是中国的专家们表示，天河系统的知识产权是中国自主开发和拥有的。但电脑中很多核心部件中国自主开发和拥有的。但电脑中很多核心部件都还使用的是由美国公司制造的产品，包括都还使用的是由美国公司制造的产品，包括71687168个由美国英伟达公司生产的图像处理器个由美国英伟达公司生产的图像处理器GPUGPU。另。另外我们注意到，
24、与超级计算机竞赛中其它某些国外我们注意到，与超级计算机竞赛中其它某些国家的做法不同，通过查阅家的做法不同，通过查阅LinpackLinpack的排名表可以的排名表可以发现，入围世界前发现，入围世界前500500名的中国超级计算机一共名的中国超级计算机一共有有4141部，其中有部，其中有4040部使用了英特尔的处理器，还部使用了英特尔的处理器，还有一部采用了有一部采用了AMDAMD的处理器。的处理器。天河一号并不是世界最先进的：中国超级电脑不会天河一号并不是世界最先进的：中国超级电脑不会令美国令美国“不安不安”v在此次世界五百强超级计算机中在此次世界五百强超级计算机中，“天河一号天河一号”位居首
25、位，中国曙光公司研制的位居首位，中国曙光公司研制的“星云星云”位居第位居第三，三，中国共有中国共有五部五部超算系统跻身前一百，并至少超算系统跻身前一百，并至少有有4040部入围前五百名。而美国则在前十和前五百部入围前五百名。而美国则在前十和前五百强中都占据了半壁江山。尽管排名前十的计算机强中都占据了半壁江山。尽管排名前十的计算机中法德日各自都占有一席之地，但考虑到中法德日各自都占有一席之地，但考虑到大部分大部分国家超级计算机都在用美国芯片，这次中国国家超级计算机都在用美国芯片，这次中国“天天河一号河一号”的登顶并没有改变超级计算机研发基本的登顶并没有改变超级计算机研发基本上为美国所控制的整体局
26、面。上为美国所控制的整体局面。1.1.1 1.1.1 计算机发展简史计算机发展简史v4.4.未来计算机的发展趋势未来计算机的发展趋势巨型化巨型化巨型化巨型化 发展趋势发展趋势微型化微型化微型化微型化 网格化网格化网格化网格化 智能化智能化智能化智能化 曙光曙光30003000超级超级计算机计算机v指不断研制速度更快、存储更大的和功能更强大指不断研制速度更快、存储更大的和功能更强大的巨型计算机。主要应用于天文、气象、地质和的巨型计算机。主要应用于天文、气象、地质和核技术、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技核技术、航天飞机和卫星轨道计算等尖端科学技术领域，研制巨型计算机的技术水平是衡量一个术领域，
27、研制巨型计算机的技术水平是衡量一个国家科学技术和工业发展水平的重要标志国家科学技术和工业发展水平的重要标志。v微型化就是进一步提高集成度，利用高性能的超微型化就是进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。例如，腕式计算机例如，腕式计算机v网格技术可以更好得管理网上的资源，他把整个网格技术可以更好得管理网上的资源，他把整个互联网虚拟成一台空前强大的一体化信息系统，互联网虚拟成一台空前强大的一体化信息系统，犹如一台巨型机，在这个动态变化的
28、网络环境中，犹如一台巨型机，在这个动态变化的网络环境中，实现计算资源、存储资源、信息资源、知识资源、实现计算资源、存储资源、信息资源、知识资源、专家资源的全面共享，从而让用户从中享受可灵专家资源的全面共享，从而让用户从中享受可灵活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得活控制的、智能的、协作式的信息服务，并获得前所未有的使用方便性和超强能力。前所未有的使用方便性和超强能力。v智能化是指让计算机具有模拟人的感觉、行为、智能化是指让计算机具有模拟人的感觉、行为、思维过程的机理，使计算机具备逻辑推理、学习思维过程的机理，使计算机具备逻辑推理、学习等能力。等能力。v目前，已研制出各种目前，已研制出各种
29、“机器人机器人”，有的能代替人，有的能代替人从事各种复杂、危险的劳动，有的能与人下棋等。从事各种复杂、危险的劳动，有的能与人下棋等。智能机器人智能机器人未来的新型的计算机未来的新型的计算机现代计算机发展迅速现代计算机发展迅速面临的问题面临的问题影响芯片集成度，计算机运行速度影响芯片集成度，计算机运行速度n超导计算机超导计算机n量子计算机量子计算机n光子计算机光子计算机n生物计算机生物计算机n神经网络计算机神经网络计算机发展方向：超高速、超小型、并行发展方向：超高速、超小型、并行处理、智能化处理、智能化“摩尔定律摩尔定律”芯片发热芯片发热计算机速度革命到来：美国研发光子神经元运算计算机速度革命到
30、来：美国研发光子神经元运算系统系统 v据美国物理学家组织网据美国物理学家组织网20112011年年7 7月月1919日报道，美国日报道，美国普林斯顿大学和航空与国防技术公司洛克希德普林斯顿大学和航空与国防技术公司洛克希德-马丁公司合作，正在进行一项名为马丁公司合作，正在进行一项名为“光子神经元光子神经元”（photonicneuronphotonicneuron）的计划，旨在用一种）的计划，旨在用一种光光纤计算设备模拟脑神经网络纤计算设备模拟脑神经网络的运算模式，开发出的运算模式，开发出一种一种几乎瞬间几乎瞬间就能作出决策的数字系统。这种设就能作出决策的数字系统。这种设备和神经元很像，但速度要
31、超过神经元备和神经元很像，但速度要超过神经元1010亿倍亿倍。研究人员称该计划如果成功，将带来计算机处理研究人员称该计划如果成功，将带来计算机处理速度的真正革命。速度的真正革命。v该计划开始于该计划开始于20082008年，由普林斯顿电学工程教授年，由普林斯顿电学工程教授鲍尔鲍尔-布拉克诺和洛克希德布拉克诺和洛克希德-马丁公司先进技术实马丁公司先进技术实验室基础工程师、神经科学家大卫验室基础工程师、神经科学家大卫-罗森布鲁斯罗森布鲁斯领导。领导。1.1.2.计算机的分类 计算机的种类很多,可按不同的标准或角度进行分类.2023年2月2日31根据处理的对象划分模拟计算机、数字计算机和混合计算机根
32、据用途划分专用计算机和通用计算机根据性能划分巨型机、大中型机、小型机、微型机1.1.2.1.1.2.计算机的分类计算机的分类v巨型机主机由巨型机主机由高速运算部件高速运算部件和和大容量快速主存贮器大容量快速主存贮器构成。构成。v主要用来承担主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报，。如大范围天气预报，整理卫星照片，原子核物的探索，研究洲际导弹、宇宙飞整理卫星照片，原子核物的探索，研究洲际导弹、宇宙飞船等，制定国民经济的发展计划，项目繁多，时间性强，船等，制定国民经济
33、的发展计划，项目繁多，时间性强，要综合考虑各种各样的因素，依靠巨型计算机能较顺利地要综合考虑各种各样的因素，依靠巨型计算机能较顺利地完成完成 巨型机巨型机1.1.2.1.1.2.计算机的分类计算机的分类大、中型机大、中型机v大、中型机具有大、中型机具有较高较高的运算速度，有的运算速度，有较大较大的存储空间等。的存储空间等。具有很强的管理和处理数据的能力，常用于宇航事业、国具有很强的管理和处理数据的能力，常用于宇航事业、国防科技、油田计算、国际金融、国家机关和科研机构的信防科技、油田计算、国际金融、国家机关和科研机构的信息处理系统等。息处理系统等。v小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期小型
34、机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本低、易于操作维护。广泛应用于工业自动控制、低、易于操作维护。广泛应用于工业自动控制、大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科大型分析仪器、测量设备、企业管理、大学和科研机构等。研机构等。1.1.2.1.1.2.计算机的分类计算机的分类2023年2月2日351.1.2.计算机的分类微型机软件丰富、功能齐全、价格便宜等优势而拥有广大的用户，因而大大推动了计算机的普及应用。现在除了台式外，还有膝上型、笔记本、掌上型、手表型等。微型机微型机1.1.31.1.3计算机的特点计算机的
35、特点v计算机之所以能够应用于各个领域，能完成各种复杂的处计算机之所以能够应用于各个领域，能完成各种复杂的处理任务，是因为它具有以下一些基本特点：理任务，是因为它具有以下一些基本特点：1.1.运算速度快运算速度快 现代的巨型计算机系统的运算速度已达每秒几十亿次现代的巨型计算机系统的运算速度已达每秒几十亿次乃至几百亿次。乃至几百亿次。2.2.计算精度高计算精度高 由于计算机内采用二进制数制进行运算，因此可以用由于计算机内采用二进制数制进行运算，因此可以用增加表示数字的设备和运用计算技术，使数值计算的精度增加表示数字的设备和运用计算技术，使数值计算的精度越来越高。越来越高。3.3.存储能力强存储能力
36、强 存储器可以记忆各类数据信息，也能记忆数据的程序存储器可以记忆各类数据信息，也能记忆数据的程序和过程。和过程。4.4.具有逻辑判断能力具有逻辑判断能力 计算机的人工智能。计算机的人工智能。5.5.具有互相通信能力具有互相通信能力 网络：电子邮件、共享资源网络：电子邮件、共享资源 6.6.通用性强通用性强 计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列计算机可以将任何复杂的信息处理任务分解成一系列的基本算术和逻辑操作，反映在计算机的指令操作中，的基本算术和逻辑操作，反映在计算机的指令操作中，按照各种规律执行的先后次序把它们组织成各种不同的按照各种规律执行的先后次序把它们组织成各种不同的程序，存
37、入存储器中。程序，存入存储器中。1.1.31.1.3计算机的特点计算机的特点 计计算算机机的的应应用用范范围围相相当当广广泛泛，涉涉及及到到科科学学研研究究、军军事事技技术术、信信息息管管理理、工工农农业业生生产产、文文化化教教育育等等各各个个方方面面。这这可可概括为以下几个方面。概括为以下几个方面。1.1.科学计算（数值计算）科学计算（数值计算）科学计算是计算机最重要的应用之一。如工程设计、地科学计算是计算机最重要的应用之一。如工程设计、地震预测、气象预报、火箭和卫星发射等都需要由计算机承震预测、气象预报、火箭和卫星发射等都需要由计算机承担庞大复杂的计算任务。担庞大复杂的计算任务。2.2.数
38、据处理（信息处理）数据处理（信息处理）当前计算机应用最为广泛的是数据处理。人们用计算机当前计算机应用最为广泛的是数据处理。人们用计算机收集、记录数据，经过加工产生新的信息形式。收集、记录数据，经过加工产生新的信息形式。数据是人们对客观事物的抽象描述，包含：数字、文字、数据是人们对客观事物的抽象描述，包含：数字、文字、图形、图象和声音等。图形、图象和声音等。信息是对数据进行加工处理后得到的有用数据。信息是对数据进行加工处理后得到的有用数据。数据处理是对数据的收集、存储、加工、分析和传送的数据处理是对数据的收集、存储、加工、分析和传送的全过程。全过程。1.1.4 1.1.4 计算机的应用计算机的应
39、用1.1.4 计算机的应用3.计算机辅助系统 利用计算机辅助人们完成某一个系统的任务，叫做“计算机辅助系统”。目前计算机辅助系统主要有以下4种：1)计算机辅助设计（CAD）2)计算机辅助制造（CAM）3)计算机辅助教学（CAI）4)计算机辅助测试（CAT）4.过程控制（实时控制）工业生产过程自动控制能有效地提高劳动生产率。过去工业控制主要采用模拟电路，响应速度慢、精度低，现在已逐渐被微型机控制所取代。2023年2月2日395.5.系统仿真（实时控制）系统仿真（实时控制）利用模型来模仿真实系统的技术。通过仿真可以了解实利用模型来模仿真实系统的技术。通过仿真可以了解实际系统或过程在各种因素变化的条
40、件下，其性能的变化规律。际系统或过程在各种因素变化的条件下，其性能的变化规律。6.6.人工智能人工智能 人工智能是利用计算机模拟人类某些智能行为（如感知、人工智能是利用计算机模拟人类某些智能行为（如感知、思维、推理、学习等）的理论和技术。它是在计算机科学、思维、推理、学习等）的理论和技术。它是在计算机科学、控制论等基础上发展起来的边缘学科，包括专家系统、机器控制论等基础上发展起来的边缘学科，包括专家系统、机器翻译、自然语言理解等。翻译、自然语言理解等。如：人机对奕、医疗诊断专家系统、推理证明等。如：人机对奕、医疗诊断专家系统、推理证明等。7.7.网络应用网络应用 把具有独立功能的多个计算机系统
41、，通过通信设备和通把具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和通信线路连接起来，在网络软件的支持下实现彼此之间的数据信线路连接起来，在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统，称为通信和资源共享的系统，称为“计算机网络计算机网络”。1.1.4 1.1.4 计算机的应用计算机的应用1.2.1 1.2.1 二进制的优点：二进制的优点：1.1.1.1.电路简单电路简单电路简单电路简单 二进制的二进制的0 0和和1 1两种状态正好与逻辑电路的两种状态的相两种状态正好与逻辑电路的两种状态的相对应。如：电灯的熄与灭、晶体管的导通与截止、双稳态对应。如：电灯的熄与灭、晶体管的导通与截止、双稳
42、态电路的高电位与低电位等，脉冲的有无。电路的高电位与低电位等，脉冲的有无。2.2.2.2.可靠性高可靠性高可靠性高可靠性高 逻辑电路两种状态分明逻辑电路两种状态分明,数字传输和处理中不容易出错数字传输和处理中不容易出错,抗干扰能力强抗干扰能力强,可靠性高可靠性高.1.2 1.2 计算机的数制和编码计算机的数制和编码3.3.3.3.运算简单运算简单运算简单运算简单 加法加法：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0(0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0(有进位有进位)减法减法：0-0=0 0-1=1(0-0=0 0-1=1(有借位有借位)1-0=1 1-1=0)1-0=1 1-1
43、=0 乘法乘法：0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=10*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1 除法除法：0/1=0 1/1=1 0/1=0 1/1=1（除数不能为（除数不能为0 0）4.4.4.4.逻辑性强逻辑性强逻辑性强逻辑性强 逻辑代数中的真假判断变量的取值逻辑代数中的真假判断变量的取值“假假(False)(False)”和和“真真(True)(True)”与二进制运算取值相对应，因而可以利用逻辑代与二进制运算取值相对应，因而可以利用逻辑代数来综合、分析计算机中的有关逻辑线路，为计算机的逻数来综合、分析计算机中的有关逻辑线路，为计算机的逻辑设计提供方便。辑设计提供方便。1.
44、2 计算机的数制和编码计算机的数制和编码例1：1 0 1 1 +1 0 0 1 =？例例2：1 0 1 0 0 1 0 0 1=？1 0 1 1 被加数 +)1 0 0 1 加数 和数00101 1 0 1 0 0 被减数 ）1 0 0 1 减数 差数11011.2 计算机的数制和编码计算机的数制和编码数制有非进位计数制和进位计数制两种数制有非进位计数制和进位计数制两种.1.1.非进位计数制非进位计数制 特点特点:表示数值大小的数码与其在数中的位置无关表示数值大小的数码与其在数中的位置无关.2.2.进位计数制计数符号和进位规则进位计数制计数符号和进位规则 特点特点:表示数值大小的数码与其在数中
45、的位置有关表示数值大小的数码与其在数中的位置有关.所有进位计数制都包括两个因素所有进位计数制都包括两个因素1 1）基数基数：每种进位计数制所使用基本数码的个数；：每种进位计数制所使用基本数码的个数；2 2）位权位权：每个数码所在位上代表的数值大小与它所在位有关，即每个数码所在位上代表的数值大小与它所在位有关，即用数码乘一个常数，这个常数称为位权。它是一个指数，用数码乘一个常数，这个常数称为位权。它是一个指数，底为基数，幂是数位的序号减一。底为基数，幂是数位的序号减一。1.2.2 1.2.2 进位计数制进位计数制 十进制十进制“D D”：有有十十个数码，即：个数码，即：0 0、1 1、2 29
46、9，逢十进一，借一当十逢十进一，借一当十 二进制二进制“B B”：有有两两个数码，即：个数码，即：0 0 和和 1 1，逢二进一，借一当二逢二进一，借一当二 八进制八进制“O O”：有有八八个数码，即：个数码，即：0 0、1 1、2 27 7，或或 “Q Q”逢八进一，借一当八逢八进一，借一当八十六进制十六进制“H H”：有有十六十六个数码，即：个数码，即：0 09 9，A B C D E FA B C D E F 逢十六进一，借一当十六逢十六进一，借一当十六常用的进位计数制常用的进位计数制 对于一个以对于一个以P P为基数的数为基数的数(X)p(X)p可表示成按权展开的多项可表示成按权展开的
47、多项式的和：式的和：(X)p=a(X)p=an np pn n+a+an-1n-1p pn-1n-1+a+a1 1p p1 1+a+a0 0p p0 0+a+a-1-1p p-1-1+a a-2-2p p-2-2+a+a-r rp p-r-r例例=1*10=1*103 3+3*10+3*102 2+2*10+2*101 1+7*10+7*100 0+5*10+5*10-1-1+6*10+6*10-2-210100 010101 110102 210103 31010-1-11010-2-2 (1 3 2 7.5 6 )(1 3 2 7.5 6 )10 10 (563)(563)8 8=(FA5
48、)(FA5)1616=3.3 3.3 各进制之间的关系表各进制之间的关系表5*85*82 2+6*8+6*81 1+3*8+3*80 0 F*16F*162 2+A*16+A*161 1+5*16+5*160 0=15*16=15*162 2+10*16+10*161 1+5*16+5*160 0十进制十进制二进制二进制八进制八进制十六进制十六进制00101210311410051016110711181000910011010101110111211001311011411101511111610000001122334455667710811912A13B14C15D16E17F2010把
49、一个把一个R R进制数转换成十进制数，只需将进制数转换成十进制数，只需将R R进制数进制数按权展按权展按权展按权展开求和开求和开求和开求和即可，称为即可，称为“乘权求和乘权求和乘权求和乘权求和”法。法。例例1 1：把把(1101.011)(1101.011)2 2转换成十进制数。转换成十进制数。解：根据解：根据“乘权求和乘权求和”法可得：法可得：(1101.011)21.2.3 R1.2.3 R进制转换为十进制进制转换为十进制例例2 2 将（将（217.2217.2）8 8转换为十进制数转换为十进制数（217.2）8=282+181+780+28-1=128+8+7+0.25=（143.25）
50、10例例3 3 将（将（AC4.4AC4.4）1616转换为十进制数转换为十进制数（AC4.4）16=10162+12161+4160+416-1=2560+192+4+0.25=（2756.25）10v可将十进制数分为整数和小数两部分分别转换，然后再可将十进制数分为整数和小数两部分分别转换，然后再组合起来即可实现。组合起来即可实现。整数部分：除整数部分：除整数部分：除整数部分：除R R R R取余，余数倒排取余，余数倒排取余，余数倒排取余，余数倒排 （直到商为（直到商为（直到商为（直到商为0 0 0 0，先得的余数为低位），先得的余数为低位），先得的余数为低位），先得的余数为低位）小数部分：