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認(rèn)識計算機(jī)和計算機(jī)科學(xué).ppt

上傳人:za****8 文檔編號:15092438 上傳時間:2020-08-03 格式:PPT 頁數(shù):46 大?。?.37MB
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1、計算技術(shù)導(dǎo)論,主講:王治宇,課程名稱:計算機(jī)技術(shù)導(dǎo)論 代 碼:NN1011 課程學(xué)時:54學(xué)時 課時安排: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% 平時成績:作業(yè)和實驗 45% 期末考試: 40% 答疑時間安排: 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,介紹計算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)知識; 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入計算機(jī)技術(shù)大門; 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: 沒有參加期末考試,其總評成績?yōu)榱悖?上課缺勤1/3以上,考勤分為零。

2、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。 作弊課程考核成績以零分計,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%相類似,或連續(xù)30個中文字(15個英語單詞)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。,網(wǎng)上資源,閱讀、下載課件等學(xué)習(xí)資料: ftp://172.26.3.2

3、40/ 用戶名和密碼:kjdown 上傳作業(yè):workup_wzy 作業(yè)文件名規(guī)定:小組號+學(xué)號+姓名 作業(yè)要用統(tǒng)一封面可到“my.sise表格下載教學(xué)管理類作業(yè)管理類”下載,用A4紙??梢允謱?,但提倡打印。,計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究范疇,計算機(jī)理論:離散數(shù)學(xué)、算法分析理論、形式語言與自動機(jī)理論、程序設(shè)計語言與理論、程序設(shè)計方法學(xué)。 硬件:元器件與存儲介質(zhì)、微電子技術(shù)、計算機(jī)組成原理、微型計算機(jī)、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。,計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的研究范疇,3、軟件:程序設(shè)計語言的設(shè)計、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)洹?shù)據(jù)通信與協(xié)議、

4、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)安全。 5、計算機(jī)應(yīng)用:軟件開發(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)識計算機(jī)和計算機(jī)科學(xué),1.1 計算機(jī)是數(shù)據(jù)處理機(jī) 1.2 計算機(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)實體:數(shù)據(jù)屬性的集合 事物特征 (數(shù)據(jù))實體 (數(shù)據(jù))屬性 2.數(shù)據(jù)名:學(xué)生 學(xué)號、姓名、系 數(shù)據(jù)值:(04001,張三,計算機(jī)),學(xué)生成績表,數(shù)據(jù)集,數(shù)據(jù)值,,,數(shù)據(jù)名是一類事物的特征組合,數(shù)據(jù)值是一類事物中的個體,數(shù)據(jù)集是同一類數(shù)據(jù)值的集合。,

5、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)的存儲介質(zhì):大腦、紙、磁帶、磁盤、光盤,1.1.2 信息(Information) 1.定義:客觀事物給出的知識 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)是信息的符號形式。 顯然數(shù)據(jù)和信息是不同的,但有時卻可以混用。,,,,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)值性的加工動作:數(shù)學(xué)運(yùn)算、求和、求平均 非數(shù)值性的加工動作: 非數(shù)學(xué)意義的數(shù)據(jù)變換操作,如查找、排序 2

6、.基本環(huán)節(jié): 收集 錄制、輸入 加工 輸出(使用),,,,存儲,,,,,,,,1.1.4 數(shù)據(jù)處理機(jī) 定義:任何數(shù)據(jù)處理過程都必須在某種物理實體上進(jìn)行,稱之為數(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 聽覺 味覺 嗅覺 觸覺) 大腦:存儲、加工數(shù)據(jù)控制和協(xié)調(diào)處理過程 講話、寫字、動作:輸出數(shù)據(jù) 神經(jīng):傳輸數(shù)據(jù),,2. 計算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理機(jī) 輸入設(shè)備:鍵盤、掃描儀、讀卡機(jī) 輸出設(shè)備:顯示器、打印機(jī) 存儲器:內(nèi)存、外存:磁盤、光盤、磁帶 中央處理器(CPU):運(yùn)算器、控制器、寄存器CPU是計算機(jī)的核心 總線BUS:傳送各類數(shù)據(jù)信息,課堂練習(xí):,舉例說明數(shù)

7、據(jù)名和數(shù)據(jù)值兩個概念的差別。 從數(shù)據(jù)表示類型的角度,說明數(shù)123和數(shù)字串“123”的區(qū)別。 舉例說明數(shù)據(jù)和信息的聯(lián)系和區(qū)別。 請分析“到銀行柜臺取錢”過程包含的數(shù)據(jù)處理基本環(huán)節(jié)。,1.2 計算機(jī)科學(xué),1.2.1 理解計算機(jī)科學(xué) 研制并利用計算機(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)計算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成 (4)抽象,1.2.2 算法(algorithms) 1. 定義:計算機(jī)完成一類數(shù)據(jù)處理任務(wù)的操作序列(操作過程)。 2. 例: 求任意兩個整數(shù)最大公約數(shù)的算法,步驟0:輸入m(=33),n(=27)的值; 步驟

8、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 自然語言 圖形語言(算法流程圖) 類程序設(shè)計語言(偽代碼),1.2.3 用計算機(jī)解決數(shù)據(jù)處理問題 1. 一般步驟: 問題分析和定義 解題模型 算法設(shè)計 程序設(shè)計:用規(guī)定形式(程序設(shè)計語言) 來表示算法,1.2.3 用計算機(jī)解決數(shù)據(jù)處理問題 2. 計算機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn) 通用電子數(shù)字計算機(jī) 高速、準(zhǔn)確 海量存儲 程序存儲,3. 應(yīng)用領(lǐng)域: 數(shù)據(jù)處理的一切領(lǐng)域 科學(xué)計算:(狹義的

9、)數(shù)據(jù)處理 自動控制: 制造業(yè):CAD、CAM、CIMS 通訊:Email 辦公自動化:娛樂,Game 人工智能:AI,4. 計算機(jī)系統(tǒng)/計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 硬件(hardware):存儲器、CPU、I/O設(shè)備、總線;軟件(software):程序,包括操作和數(shù)據(jù). 硬件和軟件合稱為計算機(jī)系統(tǒng) 計算機(jī)系統(tǒng)+應(yīng)用系統(tǒng)=計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),返 回,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,.,應(yīng)用軟件,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),系統(tǒng)支撐和服務(wù)程序,語言處理程序,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

10、,基礎(chǔ)關(guān)系 集成關(guān)系 滲透關(guān)系,1.2.4 發(fā)展階段 第一臺計算機(jī)(1946年 ENIAC ) 馮.諾依曼的計算機(jī)(1950年 EDVAC 和EDSAC),第一臺計算機(jī)ENIAC,5000次加法/秒 體重30噸 占地170m2 18800只電子管 1500個繼電器 功率174KW 用于彈道計算,ENIAC,微型化,巨型化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,多媒體化,計算機(jī)的發(fā)展趨勢,,計算機(jī)發(fā)展巨型化,中國最快超級服務(wù)器:“曙光3000” 運(yùn)算速度為每秒3800億次(排名80位) 48小時精確天氣預(yù)報需1小時38分鐘; 一個月的氣候預(yù)報僅用15分鐘; 1000萬人每天可以在網(wǎng)上點(diǎn)擊800次網(wǎng)頁; 1000萬人每

11、人每天可以收發(fā)7封“電子郵件”。,計算機(jī)發(fā)展趨勢,計算機(jī)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化,IT術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合 發(fā)展動力:程資源共享 數(shù)據(jù)和信息資源; 設(shè)備。,計算機(jī)發(fā)展趨勢,計算機(jī)發(fā)展智能化,“總有一天,人類會造出一些舉止跟人一樣的 沒有靈魂的機(jī)械來”。 笛卡爾(1637),人類第一個“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”的機(jī)器人 第三代機(jī)器人裝有啟發(fā)式計算機(jī)的“智能機(jī)器人”,計算機(jī)發(fā)展趨勢,練習(xí)題,1、說明計算機(jī)系統(tǒng)中硬件的組成及相互關(guān)系。 2、說明計算機(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)計一個求解一元二次方程的算

12、法。 3、設(shè)計一個算法來解決學(xué)籍管理中的一個問題。 全班60名同學(xué)參加了英語考試,成績公布后系統(tǒng)要求計算班級的平均成績。,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)多項式 0 ai*pi i= n-1 基數(shù) P:指定的一個無符號整數(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)位計數(shù)制,十、二、八、十六進(jìn)制之間的對應(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個數(shù)字,逢P(guān)進(jìn)1,借1當(dāng)P (101)10=1*102+

13、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:計算帶權(quán)多項式的值 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

14、 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)的每三位對應(yīng)八進(jìn)數(shù)的一位 自右至左! 二進(jìn)數(shù)的每四位對應(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):,分別寫出和十進(jìn)數(shù)127、256等價的二進(jìn)數(shù)、八進(jìn)數(shù)、十六進(jìn)數(shù)。 分別寫出和二進(jìn)數(shù)110110、100011等價的八進(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”寫成“10”的原因。,

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