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第1章信息科学与计算机电子计算机是20世纪最伟大的发明之一，半个世纪的发展，电子计算机早已家喻户晓，计算机的应用遍及人类社会的各个领域，极大地推动了人类社会的进步与发展。由计算机技术和通信技术相结合而形成的信息技术是现代信息社会最重要的技术支柱，对人类的生产方式、生活方式及思维方式都产生了极其深远的影响。把计算机的发展可以概括为五个“一”：开辟了一个新时代——信息时代；形成了一个新产业——信息产业；产生了一门新学科——计算机科学与技术；开创了一种新的科研方法——计算方法；孕育了一种新的文化——计算机文化。〖目标〗1理解计算机的概念2了解计算机发展简史3理解计算机的特点4了解计算机的分类5了解计算机的应用领域1.1初识计算机第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机1.1.1计算机的发展世界上第一台电子计算机诞生于1946年2月，它是美国军方为了计算炮弹的弹道轨迹而委托美国宾夕法尼亚大学研制的，取名为ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator的缩写，读作“埃尼阿克”）。1.第一代计算机（1946-1957）2.第二代计算机（1958-1964）3.第三代计算机（1965-1971）4.第四代计算机（1972至现在）第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机世界上第一台计算机名叫埃尼阿克（ENIAC）1946年2月诞生于美国的宾夕法尼亚大学。18000个电子管占地167平方米重达30吨耗电140千瓦保存80个字节每秒5千次加、减法运算价值40万美元第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机阶段经历时间逻辑元件主要特点第一代1946-1957电子管运算速度5千~4万次/秒，体积庞大；机器语言；数值计算；第二代1958-1964晶体管运算速度10万次~300万次/秒；体积缩小，功耗降低，寿命延长；机器语言、汇编语言、数值计算、管理第三代1965-1971小、中规模集成电路运算速度达到1000万次/秒；体积更小，功耗及价格下降，寿命更长；机器语言、汇编语言、高级语言；数值计算、管理、实时处理第四代1972至今大、超大规模集成电路运算速度达到100亿/秒；耗电少、体积小、可靠性高、适应性强；机器语言、汇编语言、高级语言；数值计算、实时处理、社会管理、多媒体及网络通信等。按采用的电子器件划分：第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机1.1.2计算机的特点1、运算速度快2、计算精度高3、存储容量大4、具有逻辑判断能力5、自动化程度高、通用性强6、可靠性高巨型化：发展高速、大存储容量和强大功能的超大型计算机。用于核反应、天文、气象、宇宙工程、生物工程等尖端科学及新兴科学。微型化：芯片的集成度越来越高，计算机的元器件越来越小，而使得计算机的计算速度快、功能强、体积小、价格低。网络化在一定的地理区域内，将分布在不同地点的不同机型的计算机和外部设备由通信线路互联组成一个规模大、功能强的网络环境，在网络软件的协调下，可以共享信息、数据及系统资源。多媒体化多媒体是“以数字技术为核心的图象、声音与计算机、通信等融为一体的信息环境”的总称，使计算机以更接近人的自然方式与我们交换信息智能化让计算机来模拟人的感觉、行为、思维过程，使计算机具备听、视、语言、行为、思维、推理，学习、证明等能力。包括模式识别、专家系统、智能机器人。银河Ⅱ第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机1.1.3计算机的分类按处理数据信息的形式划分：（1）数字计算机（2）模拟计算机（3）数字模拟混合计算机按性能划分：（1）巨型机（4）微型机（2）大型机（5）服务器（3）小型机（6）工作站按应用划分：（1）专用计算机（2）通用计算机第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机1.1.4计算机应用科学计算(数值计算）数据及事务处理（数据处理）实时控制计算机辅助系统（CAD/CAI/CAM）CAD—ComputerAidedDesign:计算机辅助设计CAM—ComputerAidedManufacture:计算机辅助制造CAI—ComputerAidedInstruction:计算机辅助教学其他计算机辅助系统网络应用人工智能生活工作第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机1.1.2计算机的特点电子计算机在处理信息上，具有以下的主要特点：1．运算速度快2．计算精度高3．存储容量大4．具有逻辑判断功能5．自动化程度高，通用性强6．可靠性高第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机1.1.3计算机的分类随着计算机技术的迅速发展和应用领域不断扩大，计算机的种类也越来很多，可以从不同的角度对计算机进行分类。1.按照计算机工作原理可划分为模拟式电子计算机、数字式电子计算机和混合式电子计算机。2.按照计算机应用特点可划分为通用计算机和专用计算机。3.按照计算机性能可划分为巨型机、大型机、小型机、微型机、服务器和工作站。第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机1.1.4计算机的应用计算机的应用领域极其广泛。经过几十年的发展，已渗透到社会的各行各业，正在改变着传统的工作、学习和生活方式，推动着社会的发展。概括起来可以归纳为以下几个主要的应用领域：1．科学计算2．数据处理3．实时控制4．计算机辅助系统计算机辅助系统包括CAD、CAM、CAT和CAI等。5．网络应用6．人工智能7．生活、工作第1章信息科学与计算机——1.1初识计算机〖目标〗1进位计数制2数制间的转换3计算机中的数据单位4数据信息编码1.2计算机进制与信息编码第1章信息科学与计算机——1.2计算机进制与信息编码1.2.1进位计数制1．进位计数制的概念在人类历史发展的过程中，根据生产、生活交流的需要，人们创立了数。数制就是用一定的符号和规则来表示数的方法。在进位计数制中包含两个基本要素：“基数”和“位权”①基数：一种进位计数制中允许使用的基本数字符号的个数称为基数。②位权：就是单位数码在该数位上所表示的数量。第1章信息科学与计算机——任务1.2计算机进制与信息编码2．常用的进位计数制介绍常用的进位计数制有二进制、八进制、十进制和十六进制。（1）二进制二进制，它有两个数码：0和1。进位规则是“逢二进1，退1当二”。在计算机中之所以采用二进制的主要原因是：①实现容易②便于使用逻辑代数③运算简单④记忆和传输可靠第1章信息科学与计算机——任务1.2计算机进制与信息编码（2）八/十六进制八进制，它有八个数码：0、1、2、3、4、5、6、7。进位规则是“逢八进1，退1当八”。十六进制，它有十六个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。进位规则是“逢十六进1，退1当十六”。（3）十进制日常生活中最常用的是十进制。十进制，它有十个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。进位规则是“逢十进1，退1当十”。第1章信息科学与计算机——任务1.2计算机进制与信息编码1.2.2数制之间的相互转换1．R进制数转换为十进制数方法特别简单，先将R进制数按位权展开式展开，然后按十进制规则进行计算，其计算结果就是转换后的十进制数。2．十进制数转换为R进制数这里的R通常是表示二、八、十六。转换规则分成整数部分和小数部分：整数部分：采用“除以R取余法”。小数部分：采用“乘以R取整法”。第1章信息科学与计算机——1.2计算机进制与信息编码3．二进制数与八进制、十六进制数之间的特殊转换（1）二进制数与八进制数的相互转换把一个二进制整数转换成八进制数的方法是，从二进制数的小数点开始从右向左，将每三位数字分成一组（最后一组若不足三位，可不补“0”），把每组数换成对应的八进制数码即得到转换结果。（2）二进制数与十六进制数的相互转换二进制数与十六进制数的相互转换方法和上述二进制与八进制间的转换相同，只是在转换时，用四位二进制数与一位十六进制数互换。第1章信息科学与计算机——1.2计算机进制与信息编码1.2.3计算机中的数据单位计算机内所有的信息（无论是程序还是数据）都以二进制的形式存放。其中，一个二进制是数据的最小单位，称为位（bit）。计算机处理信息时，一般以一组二进制数作为一个整体，这组二进制数称为一个字(word)。一个字的二进制位数自然数为字长。不同计算机系统内部的字长不同。计算机中常用的字长有8位、16位、32位、64位等。字长是衡量计算机性能的一个重要指标。有关存储的常用度量单位及其换算关系如下：1kB=210Byte=1024B(Byte)1MB=220Byte=1024kB=1024B×1024B(Byte)1GB=230Byte=1024MB=1024×1024×1024B(Byte)1TB=240Byte=1024GB=1024×1024×1024×1024B(Byte)其中，k、M、G、T分别称为千、兆、吉、太。第1章信息科学与计算机——1.2计算机进制与信息编码1.2.4数据编码1．数据与信息的概念数据（Data）是指计算机能够接收和处理的物理符号，包括字符（Character）、表格（Table）、声音（Sound）、图形（Picture）和影像（Video）等。数据可以在物理介质上记录和传输。2．计算机中的字符信息编码由于计算机只能识别二进制代码，为了能够对字符进行识别和处理，同样要对字符进行二进制编码表示。每一个英文字符和一个确定的编码相对应，而一个汉字字符和一组确定编码相对应。计算机中英文字符主要用ASCII编码，简体中文字符主要用变形的国标码。第1章信息科学与计算机——1.2计算机进制与信息编码（1）ASCII码ASCII码是“美国信息交换标准代码”（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）的简称，该标准已经被国际标准化组织（ISO）指定为国际标准，是国际上使用最广泛的一种字符编码。（2）汉字编码文字（字符、汉字）信息的编码体系包括机内码、输入码、字形码、交换码、地址码和控制码。其中最主要是机内码、输入码和字形码。（3）英文字符的全角与半角英文字符存储用一个字节，汉字用两个字节，早期显示时英文字符用8×16点阵，汉字用16×16点阵，即显示时汉字比英文字符宽一倍，在中文处理时会有半边汉字，出现不整齐的现象，与通常的中文方格不一致，于是在汉字编码时，把所有英文字符又按汉字编码方式再一次编码，仍是两个字节存储，显示和汉字一样宽，并把中文特有的标点符号如空心句号也进行了处理。这样显示时就和习惯一致了。汉字编码方式的英文字符称为英文字符的全角符号，ASCII编码方式的英文字符称为半角符号。第1章信息科学与计算机——1.2计算机进制与信息编码〖思考题〗1、在计算机内部采用什么进制？为什么？2、完成下列各数的进制转换。（10101001.101011）2=（）10=（）8=（）16（A8D）16=（）10=（）8=（）23、计算机的最小数据单位是什么、基本单位是什么？4、找几个硬盘、优盘、内存，查看其容量单位和大小。5、在电脑中找几个文件，查看其大小分别是多少？6、完成下列单位的换算。4GB=()MB=()KB=()B7、举例说明在计算机内部英文、中文、符号等是怎样表示的？计算机内部的这些编码信息又怎样让人眼识别呢？8、用浮点数表示十进制数123.625。9、分别用原码、反码、补码表示有符号十进制数+102和-103。第1章信息科学与计算机——1.2计算机进制与信息编码〖目标〗1计算机系统的组成及工作原理2计算机硬件系统3计算机软件系统4指令和程序设计语言5熟悉主机、显示器、键盘和鼠标、存储器、光盘、打印机、扫描仪等设备1.3计算机系统与常用设备第1章信息科学与计算机——任务1.3计算机系统与常用设备1.3.1计算机系统的组成一个完整的计算机系统是由硬件（Hardware）系统和软件（Software）系统两部分组成的。第1章信息科学与计算机——任务1.3计算机系统与常用设备1．控制器2．运算器3．存储器4．输入设备5．输出设备通常将输入设备和输出设备合称为输入/输出设备，简称I/O(