(7.1.2.3)-第1講 計算機基礎知識

大學計算機1(Windows10+Office2016)教材：1、大學計算機基礎朱新華、張蘭芳主編廣西師范大學出版社2、大學計算機基礎實例教程朱新華王利娥主編輔助參考書：1、大學計算機-計算與信息素養戰德臣等編高等教育出版社

2、大學計算機基礎姚怡等機械工業出版社2023/11/262課程內容框架第一部分：計算機基本知識（24學時）工作原理；發展與分類、應用與新技術；計算機的信息表示(漢字、數字、英文字符等)互聯網及其應用、網絡安全計算思維、算法與數據結構計算機系統組成、操作系統的基本操作使用第二部分：office2016辦公自動軟件使用(44學時)

文字處理與word2016使用電子表格與excel2016的使用

演示文稿與powerpoint2016的使用2023/11/263課程考核與管理課程考試：必須參加學校的期末考試，成績合格者方可取得該門課學分和畢業證！考試方式:為機器在線考試（理論題+操作題）。成績總評：期末考試（60%）+平時成績（40%）*平時成績包括：課堂教學到課率（10&）+課堂練習完成情況（40%）+office2016大作業完成情況（50%）課程管理：測試成績計入總評成績中。每次要求提交的課堂練習必須提交，否則算缺課處理。2023/11/264上課方式與要求上課方式：課堂教學為主，網絡教學為輔助。借助智慧樹（）平臺，在“翻轉課堂”進行互動教學、作業布置和提交。學習要求：1、按老師布置要求，跟隨教學進度學習。2、在智慧樹平臺上，自行觀看視頻進行預習。3、智慧樹平臺輔助學習方法：在手機上登錄“知到”APP或在電腦上登錄智慧樹網站,進入“大學計算機基礎（學習分課）”，觀看微課視頻。第一章計算機基礎知識網絡探討：計算機技術對給社會帶來的影響：科技時代的“數字鴻溝”第一節計算機概述何為計算機？計算機是一種快速而高效地完成信息處理的電子設備。臺式機信息處理輸出結果輸入工作方式：工作原理：程序控制下存儲程序，逐條執行采用“程序控制工作方式”，只要輸入不同的程序，就可以讓計算機做不同的工作。確定了計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大基本部件組成以及它們之間的相互聯系。采用二進制形式的0、1代碼串表示數據和指令。馮·諾依曼設計思想的三個特點:存儲程序，逐條執行馮.諾伊曼美籍匈牙利科學家.1910-1950

程序指令內存條

CPU處理器一、計算機的工作原理早期計算工具繩結算籌算盤二、計算機的產生與發展法國科學家帕斯卡英國科學家查爾斯.巴貝奇美國科學家霍華德·艾肯1822年，發明了差分機1944年，發明MarkI電磁式計算機1642年發明了第一部機械式計算器發展過程ENIAC(電子數字積分計算機)世界上第一臺計算機ENIAC(1946年，美國)占地167m2

體重27噸17468只電子管功耗140KW5000次加法/秒我國計算機的發展歷程1958年，中科院計算所研制成功我國第一臺小型電子管通用計算機103機(八一型),標志著我國第一臺電子計算機的誕生。1965年，中科院計算所研制成功第一臺大型晶體管計算機109乙，之后推出109丙機，該機為兩彈試驗中發揮了重要作用；1974年，清華大學等單位聯合設計、研制成功采用集成電路的DJS-130小型計算機，運算速度達每秒100萬次；1983年，國防科技大學研制成功運算速度每秒上億次的銀河-I巨型機，這是我國高速計算機研制的一個重要里程碑；1985年，電子工業部計算機管理局研制成功與IBMPC機兼容的長城0520CH微機。1992年，國防科技大學研究出銀河-II通用并行巨型機，其向量中央處理機是采用中小規模集成電路自行設計的，總體上達到80年代中后期國際先進水平。它主要用于中期天氣預報；1993年，研制成功曙光一號全對稱共享存儲多處理機，這是國內首次以基于超大規模集成電路的通用微處理器芯片和標準UNIX操作系統設計開發的并行計算機；華羅庚教授是我國計算機技術的奠基人和最主要的開拓者之一。華羅庚教授和我國第一個計算機研制小組1956年春，國家制定了發展我國科學的12年遠景規劃，把開創我國的計算機技術事業等項目列為四大緊急措施之一。化羅庚教授任計算機技術規劃組組長。按組成元件劃分,分為四代：階段年份物理器件軟件特征應用范圍運算速度(次/S)主要特點第一代1946-1957電子管機器語言、匯編語言科學計算幾千--幾萬體積大、耗電大、可靠性差、價格昂貴、維修復雜第二代1958-1964晶體管高級語言科學計算、數據處理、工業控制幾萬--幾十萬體積較小、重量輕、耗電小、可靠性較高第三代1965-1971小規模集成電路操作系統科學計算、數據處理、工業控制、文字處理、圖形處理幾十萬--幾百萬小型化、耗電少、可靠性高第四代1972至今大規模集成電路數據庫網絡等各個領域幾百萬--百億微型化、耗電極少、可靠性很高三、計算機的分代大規模集成電路時代第四代：大規模或超大規模集成電路（1972－至今）

運算速度：幾百萬－幾百億（次/秒）

用途：擴展到所有的行業和部門大/超大規模集成電路集成433億個晶體管181、按計算機用途劃分四、計算機大家族家譜（分類）專用計算機：是指專為解決某一特定問題而設計制造的電子計算機。一般擁有固定的存儲程序。筆記本通用計算機：指各行業、各種工作環境都能使用的計算機。2、按計算機規模與性能劃分巨型機（超級計算機）大型機中型機小型機微機（PC機）每秒一萬億（=10^12）次我國超級計算機2023/11/2621

特點：使用微處理器，體積小，重量輕，可靠性高，使用靈活方便。用途：最為廣泛。臺式機筆記本掌上電腦上網本微機五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用早期的計算機主要用于科學計算。科學計算仍然是一個重要應用。如高能物理、工程設計、地震預測、氣象預報、航天技術等。五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用北京航天控制中心在實時監控嫦娥一號的發射情況五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用數據處理是用計算機處理生產活動，對在科研活動中獲得的大量數據進行轉換、分類、存儲、傳送、生成報表等。五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能計算機網絡應用五、計算機的應用領域科學計算實時控制數據處理計算機輔助設計（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助教學（CAI）文字處理和辦公自動化人工智能網絡應用六、計算機的發展趨勢發展高速度、大存儲量和強功能的巨型計算機。這是核反應堆等尖端科學的需要，也是使計算機具有類似人腦的學習和復雜推理的功能所必需的。巨型機的發展集中體現了計算機科學技術的發展水平。巨型化讓計算機具有模擬人的感覺和思維過程的能力。智能計算機具有解決問題和邏輯推理的功能，知識處理和知識庫管理的功能等等。智能化充分利用計算機的寶貴資源并擴大計算機的使用范圍，為用戶提供方便、及時、可靠、廣泛、靈活的信息服務。網絡化微型化進一步提高集成度，利用高性能的超大規模集成電路研制質量更加可靠、性能更加優良、價格更加低廉、整機更加小巧的微型計算機。什么是人工智能？有一種觀點：“機器人終將會戰勝人類!”，你怎么看？討論：第二節計算機中的信息表示任何信息由計算機處理必經過數字化（0和1組成的二進制代碼串）1、計算機能處理什么樣的信息？聲音文字圖像影視資料數字數字化加工處理計算機0、1代碼結果輸入2023/11/2633技術實現簡單。計算機的組成電器通常有兩種狀態，開關的接通和斷開，正好可表示“0”、“1”。運算規則簡單，兩個二進制數的和、積運算組合簡單。適合邏輯運算，二進制只有兩個數碼，和邏輯代數中的“真”“假”相吻合。易于進行轉換，二進制和十進制數轉換簡單。那二進制是咋回事啊？數值5在計算機中怎么表示成二進制的形式啊？2、計算機為什么要采用二進制？3、信息在計算機中如何進行編碼表示？十進位計數制（日常中使用）使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十個數碼表示數基數：某計數制中數碼的個數,十進制為10進位規則：逢十進一多項式展開示例其中，101

,100

,

10－1

,

10－2分別稱為權值，它是以基數為底、位號為冪所構成的指數。(85.12)10

=8×1015×1001×10－12×10－2+++數值型數據在計算機中的編碼規則：按進制之間的轉換。不同類型的信息，編碼規則不一樣。0位號：-2-112023/11/2635二進制：組成數碼：0，1，基數2，逢二進一。八進制：組成數碼：0,1,2,3,4,5,6,7,基數8，逢八進一。十六進制數：組成數碼：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,基數16，逢十六進一。其他進位計數制思考題：下列數據中，有可能是八進制的是：

A.408B.677C.659D.802十進制轉化為二進制例如：(75)10=(???)2方法：逐項除2取余逆排列（只考慮整數）答案：(75)10=（1001011）275237211821902241002220112023/11/2637方法：按權值展開成多項式相加（1001011）2=（?）10

二進制轉換成十進制1×260×25+0×24+1×20+1×21+1×23+642=+8+1+=75（1001011）2

=字符型數據在計算機中的表示英文字符在計算機內的編碼規則使用ASCII編碼

ASCII碼即美國標準信息交換碼，用7位0、1代碼串來編碼。所有英文字符的編碼可在ASCII碼表中找到。7位ASCII碼表共有128個字符，其中：32個通用、標點符號0-910個數碼52個大小寫英文D的ASCII編碼：1000100400111BELETB’7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；K[k{1100FFFS，<L\l|1101CRGS–=M]m}1110SORS.>N↑n~1111SIVS/？O↓oDEL4321位765位0000010100111001011101110000NULDLESP0@P′p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv2023/11/2641根據該字符對應的ASCII碼值的大小比較思考題：

1.按對應的ASCII碼值來比較，不正確的是：

A.”b”比“a”大B.”Q”比“f”大C.逗號比空格大編排規律NUL(空)位于表的第一個位置，其值最小。整體：從左到右控制符號(除DEL)<標點符號<數字字符<大寫字母<小寫字母。

內部：數字字符按其對應的十進制數值大小排序；大小寫字母按英文字母表的順序排序。ASCII字符排序二進制漢字字符在計算機內的表示國標碼

1981年5月由中國國家標準總局頒布《信息交換用漢字編碼字符集》(GB2312-80)作為漢字交換碼（在不同漢字系統之間交換時使用），編碼的國家標準簡稱國標碼。收錄漢字總數:7445。4、字符型數據在計算機中的表示另外還收錄常用符號、序號、圖形字符集、英文字母、日文假名、希臘字母、俄文字母、漢語拼音、注音字符、制表符號等.國標碼編碼：一個漢字的國標碼用2個字節表示，第一個字節表示漢字所在的行，第二個字節表示漢字所在的列，通過漢字在表中的位置確定其國標碼。GB2312-80代碼表（局部）啊

01100000100001=〉3021H（國標碼）1601(區位碼)保

01100010100011=〉3123H（國標碼）1703(區位碼)二進制漢字字符在計算機內的編碼表示44為了避免ASCII碼和國標碼同時使用時產生二義性問題，在微機系統，漢字常使用2個字節存儲，并把每個字節的最高位設為1。這就是漢字機內碼。

(這是漢字和西文字符的根本區別)。機內碼:每個計算機內部使用的漢字編碼。每一個漢字輸入計算機后就自動轉為機內碼，才能在計算機內流動和處理。國標碼是漢字系統間交換的國家標準，為什么不在計算機內部直接使用國標碼而要另使用機內碼呢？0011000100100011從國標碼表查到“保”字的國標碼為:00110001從ASCII碼表查到字符“1”

ASCII碼為:出現了二義性：這到底是一個漢字”保”呢，還是兩個字符組合：“1#”?二進制漢字字符在計算機內的表示00100011“#”的ASCII碼為:二進制漢字字符在計算機內的表示機內碼由國標碼轉換而得:

機內碼＝國標碼的16進制表示＋8080H如：“啊”的國標碼：0011000000100001那么：0011000000100001+1000000010000000=1011000010100001所以:”啊”的機內碼:1011000010100001

轉換目的：保證每個字節二進制首位為“1”總結:漢字機內碼編碼由2個字節組成每個字節最高位為1區分ASCII編碼或：機內碼=國標碼+1000000010000000英文字符數值數據漢字字符按不同進制之間轉換ASCII編碼標準由國標碼轉換成機內碼二進制總結計算機中幾種信息表示：練習：請用ASCII編碼表示一句英文句子。如：Iloveyou100100111011001101111111011011000111111001110111111101011x1=1

11x11=121

111x111=12321

1111x1111=1234321

11111x11111=123454321

111111x111111=12345654321

1111111x1111111=1234567654321

11111111x11111111=123456787654321

111111111x111111111=12345678987654321數字的對稱美黃金分割點0.618最高雅的建筑：巴黎圣母院的正立面的寬度和高度之比為0.618ABCD勤學如初起之苗，不見其增，日有所長；輟學如磨刀之石，不見其損，日有所虧。積跬步以至千里，積怠惰以致深淵。二進制數值計算

加法規則乘法規則0+0=05、計算機中的運算1+0=10+1=11+1=100×0=01×0=00×1=01×1=1基本運算：二進制的運算規則：

計算機的“計算（Computing）”（或者稱為“運算”）可以分為數值計算（如函數計算、方程求解、微分、積分、概率統計等)和非數值計算（如邏輯推理、比較、排序、查找等）兩大類：

1110+0101練習：二進制邏輯計算邏輯運算是用數學方法研究邏輯問題。也稱布爾運算。運算數只有2個，真值和假值。可以用1和0表示這兩個數。有三種基本運算，即邏輯與(AND)、邏輯或(OR)、邏輯非(NOT)，簡稱與、或、非。邏輯“與”運算0AND0＝0邏輯“或”運算邏輯“非”運算NOT0＝10AND1＝01AND0＝01AND1＝10OR0＝00OR1＝11OR0＝11OR1＝1NOT1＝0練習：1、（269）10=（？）16=（？）2

2、（100110.101）2=（？）103、已知英文字母b的ASCII碼值為98，那么字母e的ASCII碼值是？？4、八進制數397Q是一個不合法的數值，仿照此數，分別列舉一個不合法的二進制數和一個不合法的十六進制數。

字母表示法下角標表示法十進制（Decimal）21D二進制（Binary）10101B八進制（Octal）25Q十六進制（Hexadecimal）15H（21）10(10101)2(25)8(15)16

六計算思維邏輯思維實證思維計算思維以推理和演繹為特征，是所有學科的理論支撐，以數學學科為代表以觀察和總結自然規律為特征，是物理學、天文學、化學、生物學、醫學等近代科學的基礎，以物理學科為代表以設計和構造為特征，是當今信息時代分析和解決問題的方法論，計算思維以計算機學科為代表三大科學思維一、計算改變了什么？二、什么是計算？三、什么是計算思維？計算思維思考56一、計算改變了什么計算改變了科學家的思考方式57最典型的案例：人類的基因工程----耗時10年，耗資數百億美元。散彈槍算法提出來后，用于基因測序----耗時幾天，耗資千把美元就能測一個基因。（因為大量的繁雜的工作由計算機完成，大大解放了生物學家，從而改變著生物學家的思考方式）一、計算改變了什么計算改變了工作方式數字化會議數字化醫療數字化教學數字化制造58數字化會議59數字化醫療60數字化教學61數字化制造62美國學者尼葛洛龐帝在其1996年出版的《數字化生存》一書中提出的，按照他的解釋，計算不再只與計算機有關，它決定我們的生存。63尼葛洛龐帝（Negroponte）為美國麻省理工學院教授及媒體實驗室的創辦人。西方媒體推崇他為電腦和傳播科技領域最具影響力的大師之一，1996年7月被《時代》周刊列為當代最重要的未來學家之一。計算改變了世界二、計算思維是什么1、計算的定義：計算是指運用事先規定的規則，將一組數值變換為另一(所需的)數值的過程。對某一類問題，如能找到一組確定的規則，當給出這類問題中的任一具體問題后，按規則可以完全機械地在有限步內求出結果，則說這類問題是可計算的。這種規則就是算法。642.計算思維的定義“計算思維”是美國卡內基梅隆大學周以真教授提出的一種理論。周以真認為：計算思維是運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類行為，它涵蓋了計算機科學的一系列思維活動。周以真（英文名JeannetteM.Wing，），美國計算機科學家。卡內基-梅隆大學教授。美國國家自然基金會計算與信息科學工程部助理部長。ACM和IEEE會士。

65問題求解中的計算思維系統設計問題求解人類行為理解建立問題模型選擇算法編程實現66百元買白雞公雞每只5元，母雞每只3元，小雞一元3只，一百元買一百只雞，問有幾種買法？問題分析：X+Y+Z=1005X+3Y+Z/3=10067編程計算思維能夠反映人類思維活動，高效執行。For

x=1to100Fory=1to100Z=100-x-yIf5*x+3*y+z/3=100thenPrintx,y,zEndifNextforNextfor68系統設計中的計算思維將系統中的變換過程映射為符號變換——形式化，然后就可以用計算機進行處理。系統設計問題求解人類行為理解70系統設計中的計算思維認識抽象自然系統和社會系統符號系統系統分解……子系統1子系統N信息管理系統計算思維概述和特點囚徒困境——博弈策略建模警方逮捕了A、B兩名嫌疑犯，但沒有足夠證據指控二人有罪。于是警方分開囚禁嫌疑犯，并向雙方提供以下相同的選擇（如表所示）：（1）如果一人認罪并檢控對方（背叛），而對方保持沉默，則此人將獲釋，沉默者將判監禁10年。（2）如果二人都保持沉默（合作），則二人同樣判監1年。（3）如果二人都互相檢舉（背叛），則二人同樣判監8年。策略A沉默（合作）A認罪（背叛）B沉默（合作）二人同服刑1年A即時獲釋；B服刑10年B認罪（背叛）A服刑10年；B即時獲釋A和B二人同服刑8年72囚徒困境——博弈策略建模囚徒的策略選擇困境兩名囚徒的選擇：（1）若對方沉默，背叛會讓我獲釋，所以我會選擇背叛。（2）若對方背叛我，我也要指控對方才能得到較低刑期，所以選擇背叛。結果：兩人都選擇背叛，結果二人服刑8年。如果兩個囚徒合作保持沉默，總體利益會更高。而兩個囚徒追求個人利益，選擇背叛時，總體利益較低。這就是困境所在。73囚徒困境——博弈策略建模囚徒困境的數學建模（1）策略的符號化將囚徒各種選擇獲得的收益和支付轉換為數值，獲得表所示符號表。符號分數英文中文說明T5Temptation背叛收益單獨背叛成功所得R3Reward合作報酬共同合作所得P1Punishment背叛懲罰共同背叛所得S0Suckers受騙支付被單獨背叛所獲743、計算思維的特性1概念化，不是程序化。抽象多層次思維計算機科學不是計算機編程。像計算機科學家那樣去思維意味著遠遠不止能為計算機編程。它要求能夠在抽象的多個層次上思維。752基礎的，不是機械的技能。現代社會每個人都必須掌握的技能基礎的技能是每一個人為了在現代社會中發揮職能所必須掌握的。生搬硬套之機械的技能意味著機械的重復。763人的，不是計算機的思維。人類賦予計算機以激情創造性的使用計算機計算思維是人類求解問題的一條途徑，人類聰穎且富有想象力，人類賦予計算機以激情。配置了計算設備，就能用自己的智慧去解決那些計算時代之前不敢嘗試的問題。7