1.2计算机基础知识
4.计算机未来发展方向
神经计算机
分子计算机
量子计算机
光子计算机
生物计算机 纳米计算机
1.2.3数据与信息
♥数据（data） 是载荷或记录信息的、按一定规则排列组合的 物理符号。数据可以是数字、文字、图像，也可 以是计算机代码。 ♥信息（Information） 是数据的内在与解释，是数据中有意义的内容， 是以适合于通信、存储或处理的形式来表示的知 识或消息。 在计算机系统中，各种字母、数字符号的组合、 语音、图形、图像、视频等统称为数据，数据经 过加工后就成为信息。
第1章 计算思维与计算机基础
主讲人 姜永生
1.1计算思维
1．思维的概念 思维是思维主体处理信息及意识的活动，是人
脑对客观事物间接的和概括的反映。 思维主体可包括自然进化而形成的动物（如人）
与将来逐渐发展完善的人工智能产品。 思维活动的对象是信息及意识。 信息是能被思维主体识别的事物现象及表象；
意识是思维活动的产物。 意识以信息的形式储存、表现和输出，意识
0，1，…，9
8i
10i
r=16 0，A1，，……，，F7，
16i
标识 B（Binary） O（Octal） D（Decimal） H（Hexadecimal）
1.2.3数据与信息
3.使用“计算器”转换数制
步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
选择“开 始”→“所 有程 序”→“附 件”→“计 算器”命令， 启动计算器。
ASCII码 汉字编码 Unicode编码
1.2.4 计算机的特点与分类
计算机的特点
速度快 精度高
逻辑判 断能力
连续自 动执行
通用性 强
微型机 PC
计算机的分类
小型 计算机
大型机
巨型机
1.2.5计算机的应用领域
♥科学计算 ♥信息管理 ♥过程控制 ♥计算机辅助系统 计算机辅助设计CAD 计算机辅助制造CAM 计算机辅助教育CBE ♥人工智能 ♥多媒体应用 ♥计算机网络
一种手持 式屏幕坐 标定位设 备
机械式 光电式
由一组开关 利用光电扫 矩阵组成， 描将图像转 包括数字键、换成像素数 字母键、符 据输入到计 号键、功能 算机的输入 键及控制键 设备
将声波转 换为数字 音频信号 的输入设 备
1.3.1 计算机硬件系统
5.输出设备 将各种计算结果数据或信息以数字、字符、图
1.3计算机系统组成
1.2.5计算机的应用领域 ♥科学计算 ♥信息管理 ♥过程控制 ♥计算机辅助系统 计算机辅助设计CAD 计算机辅助制造CAM 计算机辅助教育（CBE） ♥人工智能 ♥多媒体应用 ♥计算机网络
1.3.1 计算机硬件系统
计算机硬件（Computer Hardware）是指构成 计算机系统的电子、机械和光电元件等各种物理 设备。 1.控制器----读取指令、分析指令和执行指令
计算器中， 选择“查 看”→“程 序员”命令 （XP中为 “查 看”→“科 学型”）。
选择数制如 十进制，输 入要转换的 数字如5566
选择转换数 制如十六进 制，得到转 换结果如
15BE
1.2.3数据与信息
使用WIN7的“计算器”转换数制
1.2.3数据与信息
4.常见的信息编码
常见的信息编码
BCD码
代
年份
字长
代表性处理器芯片
1 1971~1973 4位~8位
Intel4004、8008
2 1974~1977 8位
Intel8080
3 1978~1985 16位
Intel80386、80486
4 1986~2000 32位
Pentium及Pentium Pro
5 2000~至今 64位 Intel IAtathnliounm6（4安（腾速）龙，）AMD
ALU），是计算机中执行各种算术和逻辑运算的 部件。
算术逻 辑单元
累加器
状态 寄存器
通用 寄存器
算术逻辑运算单元的基本功能为加、减、乘、除四则 运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补 等操作。
运算器与控制器共同组成了CPU的核心部分。
1.3.1 计算机硬件系统
3.存储器 存储器可接收计算机内的信息（数据和程序），
数十万~几 百万次/秒
工程设计、 数据处理
3 1965~1971 集成电路
结构化、模块化程 数百万~几 序设计、实时处理 千万次/秒
工业控制、 数据处理
4
1971~至今
大规模超大规 分时、实时数据处 上亿条指令/ 模集成电路 理、计算机网络 秒
工业、生活等 各方面
1.2计算机基础知识
3.微型计算机的发展阶段
Visual Basic
1.3.2 计算机软件系统
2.应用软件 为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应
用软件。 它可以是一个特定的程序，如一个图像浏览器；
也可以是一组功能联系紧密，可以互相协作的程 序的集合，如微软的Office软件；还可以是一个 由众多独立程序组成的庞大的软件系统，如学校 的教务管理等数据管理系统。
指存储器完成一次读取或写入操作所需的时间 6. RAS技术 可靠性、可维护性、可使用性。
指令 寄存器
程序 计数器
指令 译码器
操作 控制器
用于保存 当前执行 或即将执 行的指令.
指明程序 中下一次 要执行指 令地址的 一种计数 器.
将输入二进 制代码的状 态翻译成输 出信号，以 表示其原来 含义的电路
各寄存器 之间建立 数据通路
1.3.1 计算机硬件系统
2.运算器 又称算术逻辑部件（Arithmetic and Logic Unit，
对数据库 进行加工、 管理的系 统软件
1.3.2 计算机软件系统
语言处理系统
机器语言
汇编语言
高级语言
用二进制序列 编写的程序称 为机器语言程 序，是计算机 唯一能直接识 别并执行的低 级语言
采用指令的助 记符、符号地 址、标号等符 号书写程序， 以代替机器语 言的操作码。
高级语言的特 点是接近于人 类的自然语言 和数学语言， C++、Java、 COBOL、
计算思 维是思 想，不 是人造 物。
1.2计算机基础知识
1.2.1计算机的基本概念 计算机（Computer）全称：电子计算机，俗
称电脑，是一种具有算术运算和逻辑判断能力， 并能通过预先编好的程序来自动完成海量数据加 工处理的现代化智能电子设备。 1.2.2 计算机的产生与发展
1. 世界上第一台电子计算机叫 埃尼阿克（Electronic Numerical Integrator And Computer，电子 数字积分计算机，ENIAC），它 于1946年2月15日在美国宣告诞生。
存储程序思想：指令和数据不加区别混合存储 在同一个存储器中，让计算机能自动执行程序指 令和数据。
1.2计算机基础知识
3.计算机的发展
代 年份
电子元器件 数据处理方法
运算速度
应用领域
1 1946~1957 电子管
汇编语言、代码程 序
5千~3万次/秒
国防及高科技
2 1958~1964 晶体管
高级程序语言
把具有相同属性的事物归入一类。
1.1计算思维
3．思维的认知方式 ♥归纳与演绎 归纳是从个别性的前提推出一般性的结论，前
提与结论之间的联系是或然性的。 演绎是从一般性的前提推出个别性的结论，前
提与结论之间的联系是必然性的。 ♥抽象与概括 抽象是将事物的本质属性抽取出来，舍弃事物
的非本质属性。 概括是将抽取出来的本质属性综合起来，并推
1MB=210KB=1024KB
1GB=210MB=1024MB 1TB=210GB=1024GB
1.2.3数据与信息
2.数制及相互转换
二进制
八进制
十进制
十六进制
进位制 二进制
八进制
十进制
十六进制
规则 逢二进一 逢八进一 逢十进一
逢十六进一
基数 数码 位权
r=2 0，1
2i
r=8
r=10
0，1，…， 7
广到同类事物中去的思维方法。
1.1计算思维
4．思维的分类 根据思维过程中是以日常经验还是以理论、设
计构造为指导来划分
实证思维 逻辑思维 计算思维
实证思维以观 察和总结（归 纳的方式，不 是数学归纳） 自然规律（包 括人类社会活 动）为特征。
逻辑思维是以 科学的原理、 定理、定律等 理论为依据， 对问题进行分 析、判断的思 维。
1.3.3 计算机的主要技术指标
1.字长 是指CPU中每个字所包含的二进制代码的位数，
即计算机一次能同时接纳和处理数据的位数。 2.时钟频率
又称主频，是指CPU内部晶振的频率，即CPU 每秒钟平均运行的次数, 单位是MHz。 3.运算速度
指每秒钟计算机能执行指令的条数，单位MIPS. 4.内存容量 5.存储周期
地址总线AB 数据总线DB 控制总线CB
用于传送地址 信息，CPU通 过地址总线中 传送的地址信 息访问存储器
用于传送数据 信息，主要连 接CPU与各个 部件，是它们 之间交换信息 的通路
用于传送控制 信号，以协调 各部件之间的 操作
1.3.2 计算机软件系统
软件系统可分为系统软件和应用软件两大类 6.系统软件
像、声音等形式表示出来的设备
显示器
打印机
音箱
光驱
阴极射线 管显示器、
液晶显示 器、等离 子显示器
按印字方 式可分为 击打式和 非击打式 两类
将数字音 频信号转 换为模拟 信号
将硬盘数 据刻录到 光盘