大学计算机 理论篇 第2章 计算机精要.pptx

（理论篇）第2章 计算思维与计算机 数和计算机的起源与发展——计算思维的内容不断扩展 计算机中信息的表示——计算思维之：抽象和表示为0和1 计算机系统——计算思维之：实现程序执行的自动化 计算机软硬件系统构造的计算思维(重点) 本章讲授2学时 2017-3-29 1 数和计算机的起源与发展 2017-3-29 2 手指计数 石子计数 结绳计数 刻痕计数 算筹 算盘 计算尺 加法器 差分机 ENIAC 1946年2月 1）数及计算机的起源与发展 数和计算机的起源与发展 以上可见，随着计算工具（硬件）的更新： 计算工具结构的复杂性在增加； 抽象出的模型和算法（软件）在改变； 计算的方便性和快速化在提高； 自动化程度在增强。 2017-3-29 3 因此可以说，从手指、石子、结绳、刻痕、算筹、算盘、计算尺、机械式计算机等计算工具，到电子计算机诞生和发展，是计算思维的本质和内容抽象和自动化不断扩展的过程。 随后，1949年8月，世界上第二台电子计算机EDVAC (Electronic Discrete variable Automatic Computer离散变量自动电子计算机)诞生，采用了二进制、储存程序，程序控制。 数和计算机的起源与发展 特点： 运算速度快 计算精度高 存储容量大 具有逻辑判断能力 工作自动化 通用性强 2017-3-29 4 分类： 按用途分：专用机和通用机； 按原理分：电子数字计算机和电子模拟计算机； 按规模分：巨、大、中、小、微型计算机。 2）计算机的特点与分类 数和计算机的起源与发展 科学计算 数据处理 计算机辅助系统 过程控制 人工智能 计算机网络与通信 计算机艺术 其它 2017-3-29 5 3）计算机的主要应用领域 巨型化 微型化 网络化 智能化 4）计算机的发展趋势 量子计算机 光计算机 神经网络计算机 NDA计算机 超导计算机 5）新一代计算机 计算机中信息的表示——抽象和表示为0和1 数码：一组用来表示某种数制的符号，如十进制中的0、1、2、3、……8、9。 基数：数制使用的数码的个数。用R不表示。称R进制。如十进制中R为10。 位权：一个数字在某个位置上所表示的数值=该数字×位权。 电子计算机内部采用二进制表示数据信息：使用数码0和1，降低了计算机设计的复杂度和计算机结构的复杂度。 使用数码0和1，需要运用计算思维的本质之一的抽象，把所有信息抽象和表示为0和1，以便于计算机进行识别和处理。 2017-3-29 6 1）数制 非进位计数制：罗马数字I、V、X、L、C、D、M。 进位计数制： 十进制、六十进制、二十四进制、十六进制、十二进制、八进制、七进制、二进制。 2）数制的转换（自学） 计算机中信息的表示——抽象和表示为0和1 符号位的表示： 计算机内，数的正负号也用0和1表示。通常规定，一个数的最高位做为符号位，0表示正，1表示负。机器内存放的带有符号位的数称为“机器数” 。机器外存放的带有正负号的数称为“真值” 。 二进制的原码、反码、补码表示（为避免数值计算错误、使运算器复杂化而设置） 原码：是机器数的一种简单表示，符号位之后紧跟着二进制数的绝对值。 反码：可以由原码得到，正数的反码与原码相同，负数的反码是对数值原码的数值位各位求反，符号位不变。 补码：可以由原码得到，正数的补码与原码相同，负数的补码是其反码的最后一位加1。 2017-3-29 7 3）计算机中数的表示 数的定点表示与浮点表示——定点数与浮点数 定点数：小数点固定在某一位置上，分为定点正数和定点小数。 浮点数：小数点的位置是可以随意浮动。 计算机中信息的表示——抽象和表示为0和1 计算机中，所有信息都要用二进制编码。涉及到： 数值编码 字符编码 汉子编码 声音编码 图像编码 视频编码 那么，这些信息是怎样转变成二进制的呢？ 2017-3-29 8 4）计算机中信息编码 数值编码：用若干个二进制数表示一个十进制数的编码。 有一种数值编码是8421码。 8421码是将十进制数码0~9的每个数分别用4位二进制编码表示。 根据位权的概念，二进制数1111中， 左边第1个数的位权是23=8 左边第2个数的位权是22=4 左边第3个数的位权是21=2 左边第4个数的位权是20=1 因此从左至右每一位对应的位权是8、4、2、1，这就是8421码称谓的来历。 十进制数 8421码 十进制数 8421码 0 0000 10 0001 0000 1 0001 11 0001 0001 2 0010 12 0001 0010 3 0011 13 0001 0011 4 0100 14 0001 0100 5 0101 15 0001 0101 6 0110 16