《大學計算機基礎》第1 章

第一章計算機與信息技術(shù)基礎大學計算機基礎COMPUTER1.3科學思維目錄1.2計算機的基本概念CONTENTS1.1計算機的發(fā)展大學計算機基礎（慕課版）1.4計算機中的信息表示1.1.1早期的計算工具按時間的先后順序來講，早期的計算工具有4種。1234小石頭算籌算盤計算尺1.1.2機械計算機和電機計算機的發(fā)展機械計算機就是由一些機械部件，如齒輪、桿、軸等來構(gòu)成的計算機。機械計算機的發(fā)展歷程中有5位代表人物，達芬奇、什卡爾、帕斯卡、萊布尼茲、巴貝奇。達芬奇曾經(jīng)設計了加法器，但最終未能實現(xiàn)。德國人什卡爾1623年發(fā)明了計算器，但遺憾的是，當計算機快研制成功的時候毀于大火。帕斯卡1642年發(fā)明了加法器，利用一個有10個齒的齒輪表示1位數(shù)字，幾個齒輪并排起來表示一個數(shù)，通過齒輪與齒輪之間的關系來表示數(shù)的進位，這是世界上第一個研制成功的加法器。萊布尼茲是德國著名的數(shù)學家、哲學家，在1674年發(fā)明了能直接進行乘法運算的乘法器。以前數(shù)學用表是人工手動計算的，巴貝奇想使用機器計算而避免人工計算錯誤。1.1.3電子計算機的發(fā)展——探索奠基期探索奠基期主要的事件。技術(shù)基礎的建立理論基礎的建立ABC計算機Colossus計算機ENIAC計算機、EDVAC方案1.1.4電子計算機的發(fā)展——蓬勃發(fā)展期1.1.5計算機的發(fā)展展望1．計算機的發(fā)展趨勢巨型化微型化網(wǎng)絡化智能化1.1.5計算機的發(fā)展展望2．制作中的新型計算機010203DNA生物計算機光計算機量子計算機1.3科學思維目錄1.2計算機的基本概念CONTENTS1.1計算機的發(fā)展大學計算機基礎（慕課版）1.4計算機中的信息表示1.2.2計算機的性能指標和分類1．計算機的性能指標2．計算機的分類字長速度存儲容量外部設備的配置軟件的配置巨型機大型機中型機小型機微型機1.2.3計算機的應用領域和工作模式1．計算機的應用領域2．計算機的工作模式科學計算數(shù)據(jù)處理和信息管理過程控制人工智能計算機輔助網(wǎng)絡通信多媒體技術(shù)單機模式網(wǎng)絡模式1.2.4計算機的結(jié)構(gòu)與原理1．計算機的結(jié)構(gòu)2．計算機的工作原理以運算器為核心的結(jié)構(gòu)以存儲器為核心的結(jié)構(gòu)以總線為核心的結(jié)構(gòu)計算機的工作原理是“存儲程序”原理，馮·諾依曼在EDVAC方案中提出。計算機的工作原理包括兩方面：①將編寫好的程序和原始的數(shù)據(jù)存儲在計算機的存儲器中，即“存儲程序”；②計算機按照存儲的程序逐條取出指令加以分析，并執(zhí)行指令所規(guī)定的操作，即“程序控制”。1.3科學思維目錄1.2計算機的基本概念CONTENTS1.1計算機的發(fā)展大學計算機基礎（慕課版）1.4計算機中的信息表示1.3.1實證思維自洽性：思維結(jié)論在邏輯上不能自相矛盾。合理性：思維結(jié)論既能合理解釋以往出現(xiàn)的現(xiàn)象，又能合理解釋未來發(fā)生的現(xiàn)象。檢驗性：思維結(jié)論能經(jīng)得起不同人的重復檢驗。1.3.2邏輯思維同一律：在同一個思維過程中，一個對象必須始終保持同一個含義，不能隨便改變。矛盾律：在同一個思維過程中，一個結(jié)論必須始終保持一致，不能自相矛盾。排中律：在同一個思維過程中，兩個相互矛盾的結(jié)論只能一真一假，不能都真，也不能都假。1.3.3計算思維計算思維的發(fā)展和以下幾位人物有關。笛卡爾：笛卡爾發(fā)明了解析幾何，他曾設想把現(xiàn)實問題化為數(shù)學問題，把數(shù)學問題化為代數(shù)問題，把代數(shù)問題化為代數(shù)方程求解問題，這些都體現(xiàn)了計算思維的思想。萊布尼茨：萊布尼茨提出了數(shù)理邏輯的思想，希望構(gòu)造一種邏輯演算，使得邏輯判斷能夠用計算來解決。這也體現(xiàn)了計算思維的思想。希爾伯特：著名數(shù)學家希爾伯特在《幾何基礎》一書中，提出了從公理化走向機械化的思想。戴克斯特拉：戴克斯特拉曾提出：“我們所使用的工具影響著我們的思維方式和思維習慣，從而也將深刻地影響我們的思維能力?！斌w現(xiàn)了計算思維的思想。周以真：周以發(fā)表了《計算思維》的論文，給出了計算思維的定義、論述了計算思維的特性，確立了計算思維的概念。1.3科學思維目錄1.2計算機的基本概念CONTENTS1.1計算機的發(fā)展大學計算機基礎（慕課版）1.4計算機中的信息表示1.4.1計算機中數(shù)的表示定點數(shù)常用的編碼方案有4種。1234原碼反碼補碼移碼1.4.2計算機中非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示信息一般表示為數(shù)據(jù)、圖形、聲音、文本和圖像，在計算機中只能識別二進制，因此需要對其進行編碼。字母和常用符號的編碼漢字編碼1.4.3進位計數(shù)制數(shù)制是指用一組固定的符號和統(tǒng)一的規(guī)則來表示數(shù)值的方法。其中，按照進位方式計數(shù)的數(shù)制稱為進位計數(shù)制。在日常生活中，人們習慣用的進位計數(shù)制是十進制，而計算機則使用二進制，除此以外，還包括八進制和十六進制等。二進制顧名思義，就是逢二進一的數(shù)字表示方法；依此類推，十進制就是逢十進一，八進制就是逢八進一等。1.4.4不同數(shù)制之間的相互轉(zhuǎn)換1．非十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)2．十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成其他進制數(shù)3．二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制、十六進制數(shù)4．八進制、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)1.4.5二進制數(shù)的算術(shù)運算1．二進制的算術(shù)運算二進制的算術(shù)運算也就是通常所說的四則運算，包括加、減、乘、除。2．二進制的邏輯運算包括“與”“或”“非”“異或”4種。課后練習●選擇題操作題課后練習（1）1946年誕生的世界上第一臺電子計算機是（）。A．UNIVAC-I B．EDVAC C．ENIAC D．IBM（2）第二代計算機的劃分年代是（）。A．1946～1957年 B．1958～1964年 C．1965～1970年 D．1971年至今（3）在關于數(shù)制的轉(zhuǎn)換中，下列敘述正確的是（）。A．采用不同的數(shù)制表示同一個數(shù)時，基數(shù)（R）越大，則使用的位數(shù)越少B．采用不同的數(shù)制表示同一個數(shù)時，基數(shù)（R）越大，則使用的位數(shù)越多C．不同數(shù)制采用的數(shù)碼是各不相同的，沒有一個數(shù)碼是一樣的D．進位計數(shù)制中每個數(shù)碼的數(shù)值不僅取決于數(shù)碼本身（4）十進制數(shù)55轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)等于（）。A．111111 B．110111 C．111001 D．111011（5）與二進制數(shù)101101等值的十六進