计算机科学技术导论第二章计算机基础
计算机导论 第2章 计算机基础知识
4
第1章 绪论
数据处理的基本单位
比特的存储
在计算机等数字系统中，比特的存储经常使用一种称为 触发器的双稳态电路来完成。触发器有两个稳定状态，可分 别用来表示0和1，在输入信号的作用下，它可以记录1个比 特。
十六进制
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10
第1章 准备五张卡片，把数字1~31写在如表所示的卡片上。 请哪位同学说一下哪几张卡片上有你的生日？老师就可以知
道你的生日是哪一天。
22
第1章 绪论
十进制数 二进制数
转换方法： 整数和小数放开转换 整数部分：除以2逆序取余 小数部分：乘以2顺序取整
注意：磁盘、U盘、光盘等外存储器制造商采用 1MB=1000KB，1GB=1000000KB来计算其存储容量。
10
第1章 绪论
数据处理的基本单位
比特的传输
在数字通信技术中，数据的传输是通过比特的传输来 实现的。由于是一位一位串行传输的，传输速率的度量单位 是每秒多少比特，经常使用的传输速率单位如下： 比特/秒(b/s)，也称“bps”，如2400 bps(2400b/s)、 9600bps(9600b/s)等。
0
11
1
逻
辑
∧
0 0
乘 ________
0
0 ∧1
________
0
1 ∧0
________
0
1 ∧1
________
1
有0为0，全1 为1
取反运算 :“0”取反后是“1”，“1”取反后是“0”。 如：1101 =0010
《计算机导论》教学大纲
页眉内容附件1：四川民族师范学院理论课程教学大纲格式规范《计算机导论》教学大纲课程名称：计算机导论课程编码：适用专业及层次：本科四年制计算机科学与技术课程总学时：64课程总学分：4理论学时：42实践学时：22先修课程：无一、课程的性质、目的与任务《计算机导论》是计算机专业的基础课程，它担负着系统、全面地介绍计算机科学技术的基础知识、引导学生进入计算机科学技术大门的重任。
该课程的教学目标是在介绍信息管理系统、计算机组成、程序设计、数据库、网络及病毒方面的基础知识；使学生掌握word、excel及power point软件的基本操作。
使本专业的新生初步建立起对计算学科的本质认识，激发学生的专业兴趣，同时为学习后续课程打基础。
二、教学内容、教学要求及教学重难点（一）理论课时教学内容、教学要求及教学重难点第一章计算机科学与技术概述【教学内容】计算机的定义；计算机的发展历程；计算机的特点、分类及应用；计算学科新的应用领域及未来的展望。
【教学要求】了解计算机发展的历程；了解信息论的产生、研究范畴；了解信息科学与信息技术的基本概念；介绍计算机发展史上图灵（A.M.Turing）、冯.诺依曼等人的关键工作；介绍计算机的发展经历了五代及各代的划分标准，介绍计算机的特点及主要特点；介绍计算机的发展方向；介绍计算机的各个应用领域；介绍计算学科新的应用领域及对未来的展望。
【教学重难点】计算机的发展历程中各阶段的特点、计算机的特点、分类及应用第二章计算机硬件基础【教学内容】计算机工作原理与系统组成；微型计算机的组成；计算机输入输出系统。
【教学要求】掌握计算机的基本组成；输入/输出设备、运算器、控制器、内存储器、外存储器，了解上述各组成部分之间的合作关系；了解计算机的更新换代与关键元器件技术的发展；了解冯·诺依曼计算机的“存储程序、程序控制”概念；了解各种计算机外围设备和存储设备。
【教学重难点】重点：计算机各基本组成部分的功能，各部件之间的协作关系，“存储程序”的基本概念。
计算机导论第2章简明教程PPT课件
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
4、小型机 小型机是原理类似个人电脑和服务器，而其体系结构 又区别于个人电脑和服务器的一种高性能的计算机。 5、工作站（Workstation） 工作站是一种高端的通用微型计算机，一般具有较强 的信息处理能力，尤其是在图形、图像处理和任务并 行处理方面的能力较强。 常常应用于动画制作、信息服务等领域。
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
4、输入设备 输入设备是用于向计算机输入数据和信息的设备。
常见输入设备
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
5、输出设备 输出设备是用于将计算机中的数据输出的设备。它把 各种处理结果数据或信息以数字、字符、图像、声音 等形式表示出来。
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
6、个人计算机（Personal Computer，简称PC） 个人计算机,俗称个人电脑，是指能够独立运行完成 特定功能的个人计算机。 PC机的特点：是价格便宜，使用方便，软件丰富， 适合办公或家庭使用。 一般来个人计算机分为两大机型：台式机、笔记本电 脑
第二章 计算机的组成
面向职业 体现系统 重视实践 强化应用
任务1：了解计算机的分类，熟悉计算机系统的组成
1、控制器 控制器也称为控制部件，它是计算机的指挥中心， 发出各种控制信息，指挥整个计算机工作。 控制器的实质就是解释程序。 控制器由指令寄存器、程序计数器和操作控制器组成 指令寄存器是用来保存当前正在执行或者即将执行的 指令。 程序计数器用来指出程序中下一条要执行的指令地址 的一种计数器。
《计算机科学导论》第2章 计算机基础知识
几种常用的进位计数制比较
十进制数 二进制数 十六进制数 八进制数
符号组成
0 ~9
0和1 和
0~9，A~F ，
0~7
基数 第K位权值 位权值
10
－ 10K－１
2
－ 2K－１
16
－ 16K－１
8
Ｋ－１ 8 Ｋ－１
加减运算 法则
逢十进一 借一当十
逢二进 一， 借一当 二
进一， 逢16进一， 进一 借一当16 借一当
逢八进一 借一当八
数制之间的转换
其它进制转换为十进制 二进制与八进制、 二进制与八进制、十六进制的相互转换 十进制数转换为其它进制数
其它进制转换为十进制
方法： 按进位计数制（ 位置计数法） 展开计算 方法 ： 按进位计数制 （ 位置计数法 ） 后得到十进制 例1：将二进制数 ：将二进制数1101.101转换为十进制数 转换为十进制数 解： （1011.101）2 ） =1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 × × × × × × × =8+0+2+1+0.5+0+0.125 =11.625
练 习
将（11.375）10转换为二进制数 ） 将十进制数301.6875转换为十六进制数 转换为十六进制数 将十进制数 将3ADH转换为十进制数 3ADH转换为十进制数 将10001110010001010B转换为十六进制 10001110010001010B转换为十六进制
计算机中为什么采用二进制？ 计算机中为什么采用二进制？
解： 2 ︳105 余数为1 2 ︳52 余数为1 余数为0 2 ︳26 余数为0 余数为0 2 ︳13 余数为0 余数为1 2 ︳6 余数为1 余数为0 2 ︳3 余数为0 余数为1 2 ︳1 余数为1 余数为1 0 余数为1 所以，（105） ＝（1101001 ，（105 1101001） 所以，（105）10＝（1101001）2
计算机导论第2章(新)
第二章
Windows XP操作系统 操作系统
§1 Windows XP文件操作 文件操作 §2 Windows XP控制面板 控制面板 §3 Windows XP附件 附件
2
文件操作 §1 Windows XP文件操作 文件
第 二 章 Windows XP Windows XP 任务1： 盘根目录下新建一个名为“ 任务 ：在D盘根目录下新建一个名为“练习”的 盘根目录下新建一个名为 练习” 文件夹，并将该文件夹设成共享文件夹， 文件夹，并将该文件夹设成共享文件夹，共享 名为“我的共享” 名为“我的共享”。在计算机中查找 “calc.exe” 文件，将该文件复制到“练习”文件夹中， 文件，将该文件复制到“练习”文件夹中，并 重命名为“计算器.exe”。在“练习”文件夹中 练习” 重命名为“计算器 。 新建文本文件“作业.txt”和文件夹“doc”，将 和文件夹“ 新建文本文件“作业 和文件夹 ， “作业.txt”文件移动到 文件夹中，并将“计 作业 文件移动到doc文件夹中，并将“ 文件移动到 文件夹中 算器.exe”文件复制到文件夹 中。将“作 文件复制到文件夹doc中 算器 文件复制到文件夹 业.txt”文件设置为 文件设置为
15
文件操作 §1 Windows XP文件操作 文件
第 二 章 Windows XP Windows XP 文档窗口的活动范围仅限于所属应用程序窗口工 作空间内部。 作空间内部。 文档窗口内也有“最大化”按钮及“最小化” 文档窗口内也有“最大化”按钮及“最小化”按 钮。 文档窗口没有自己的菜单栏， 文档窗口没有自己的菜单栏，它与应用程序窗口 共用菜单栏。 共用菜单栏。 ③对话框窗口 Windows与用户通信的窗口 Windows与用户通信的窗口 常见的组件有： 常见的组件有： 标签页、文本框、复选框、单选按钮、旋转按钮、 标签页、 文本框、 复选框、 单选按钮、 旋转按钮、 滚动条、组合框、下拉式列表框、树形列表框、 滚动条 、 组合框 、 下拉式列表框、 树形列表框 、 16 命令按钮等，如下页图所示。 命令按钮等，如下页图所示。
计算机导论(第2版)课后习题答案
计算机导论(第2版)【清华大学出版社】课后习题答案第一章绪论一、简答题1．什么是计算机？（P1）计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速的对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。
一个计算机系统包括硬件和软件两大部分。
2．解释冯•诺依曼所提出的“存储程序”概念。
（P6）把计算机程序与数据都以二进制的形式统一存放在存储器中，由机器自动执行。
不同的程序解决不同的问题，实现了计算机通用计算的功能。
3．计算机有哪些主要的特点？（P3-P4）○1运算速度快○2运算精度高○3具有记忆能力○4具有逻辑判断能力○5存储程序4．计算机有哪些主要的用途？（P4-P5）○1科学计算○2数据处理○3实时控制○5人工智能○5计算机辅助工程和辅助教育○6娱乐与游戏5．计算机发展中各个阶段的主要特点是什么？（P6-P8）第一代计算机（1946年—1957年）○1逻辑器件使用电子管○2用穿孔卡片机作为数据和指令的输入设备○3用磁鼓或磁带作为外存储器○4使用机器语言编译第二代计算机（1958年—1964年）○1用晶体管代替了电子管○2内存储器采用了磁心体○3引入了寄存器和浮点运算硬件○4利用I/O处理机提高了输入输出能力○5在软件方面配置了子程序库和批处理管理程序，并且推出了FORTRAN、COBOL、ALGOL等高级程序设计语言及相应的编译程序第三代计算机（1965年—1971年）○1用小规模或中小规模的集成电路来代替晶体管等分立元件○2用半导体存储器代替磁心存储器○3使用微程序设计技术简化处理机的结构○4在软件方面则广泛引入多道程序、并行处理、虚拟存储系统以及功能完备的操作系统，同时还提供了大量的面向用户的应用程序第四代计算机（1972年至今）○1使用了大规模和超大规模集成电路○2使用了大容量的半导体存储器作为内存储器○3在体系结构方面进一步发展了并行处理、多机系统、分布式计算机系统和计算机网络系统○4在软件方面则推出了数据库系统、分布式操作系统以及软件工程标准等第五代计算机主要特征是人工智能，具有一些人类智能的属性。
计算机导论(全套课件466P)
查尔斯巴贝基
计算机导论
1.1 概述
1.1.1 近代计算机的发展
差分机
分析机
英国著名诗人拜伦的女儿阿达•拉芙拉斯伯爵夫人（Ada Augusta Lovelace，1815-1852）协助巴贝基完善了分析机的设 计，指出它可以像提花机那样编程。她被誉为世界上第一位 程序员。
计算机导论
1.1 概述
1.1.1 近代计算机的发展
ENIAC
计算机导论
1.1 概述
1.1.2 计算机的诞生
1947年莫奇莱和埃克特离开宾州大学， 创立了自己的计算机公司，生产UNIVAC 计算机，见图1-7。1951年6月14日UNIVAC
交付美国人口统计局使用。舆论界通常认
为这标志着人类进人了计算机时代。原因 有二：一是UNIVAC首次作为商品出售， 它先后生产了近50台，而ENIAC只有一台 自用；二是UNIVAC用于公众领域的数据 处理，不像ENIAC只用于军事目的。特别 是UNIVAC曾在大选中，预告艾森豪威尔
超大规模集成电路
计算机导论
计算机的商用化
计算机的第一个商业顾客——烤面包卖茶点的利昂（lyons）
ENIAC
进入社会，开启办公自动化理 念
改进 lyons参与部分投资
EDSAC
Lyons复制EDSAC
LEO充当会计师
LEO
(Lyons Electronic Office)
计算机导论
计算机发展——微型化
巴贝基生于1791年的英国，当他在剑桥大学攻读博士时，即 为了解决计算等式间的差异数，于1812年首先设计出了一台名为 差分机（Difference Engine）的机器，并于1822年制成了差分机 样机。这是一台利用蒸汽为动力，以齿轮为基础所构成的机器， 由于齿轮的数量过于庞大（约四千），以至于差分机所计算的成 果并不精确。经历十年失败的尝试，1834年巴贝基在研制差分机 的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计 算机的可能性，从而放弃了差分机转而构想出了名为分析机的自 动运算机器，由于这台机器具备有“输入”、“运算”、“输出” 及“储存”的四大现代计算机特征，最后因英国政府停止资助使 这项计划，直到巴贝基逝世，亦未能最终实现他所设计的计算机。
计算机科学导论 第二章 数字系统
• 十进制小数转二进制小数
–例2-4 求(0.323)10的二进制数值。（保留4位小 数） 解:
0.3 × 0.6 × 1.2 × 0.5 × 1.1 × 0.3 2 3 2 4 6 2 9 2 2 8 4 2 6 8 2 3 6
高位
低位
因此，(0.323)10 = (0.0101)2
• 十进制数转二进制数
十进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制数 0 1 10 11 100 101 110 111 八进制数 0 1 2 3 4 5 6 7 十六进制数 0 1 2 3 4 5 6 7
• 二进制与十进制、八进制、十六进制之间的转换
十进制数 8 9 10 11 12 13 14 15 二进制数 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 八进制数 10 11 12 13 14 15 16 17 十六进制数 8 9 A（10） B（11） C（12） D（13） E（14） F（15）
• 字母法
–在计算机中，在数字后加字母表示不同进制数据。 –其中：B—二进制 D—十进制 O—八进制 H—十六进制 –如： 1011.01B，678H，156D
⒈ R＝2 二进制
数码个数:2个 0,1
计数规律: 逢二进 1,借一当 2
例：
(11011.01)2 = 124+123 +022+121+120 +02-1 +12-2
• 十进制转二进制
方法: –整数部分：除以2取余，至商为零；所得的余数 倒序排列。 –小数部分：乘以2取整，达到精度为止；乘积的 整数部分顺序排列。
求(19)10的二进制数值。 解:
2 19 9 4 2 1 余数 ........ 1 ........ ........ ........ ........ 1 0 0 1 高位
《计算机科学技术导论(第二版)》 第2章
本章学习目标
本章主要介绍了计算机系统的组成、特点、功能及各部分 之间的关系。通过本章的学习，主要掌握以下几个方面的内 容：
冯•诺依曼体系结构计算机的特点 系统板、微处理器、内存储器的功能及组成
总线的功能和分类 常用的输入输出设备
2.1
计算机硬件系统的组成
2.2
微型计算机的“主机”
2.1.2 微型计算机的硬件结构 1. 微型计算机的定义 微型计算机（Microcomputer ）是指以微处理器为基础， 配以内存储器以及输入输出接口电路和相应的辅助电路而 构成的裸机。 ２．微型计算机的结构 一台微型计算机的结构如下图： 外设
CPU 总 线 系统
内存 内存 接口
接口
接口
接口
外设
1．微处理器功能 计算机所发生的全部动作都受微处理器的控制，其 中运算器主要完成各种算术运算和逻辑运算。运算器是 对信息加工处理的部件，由进行运算的运算器件及用来 暂时寄存数据的寄存器、累加器等组成。 控制器是对计算机发布命令的“决策机构”，用来 协调和指挥整个计算机系统的操作，它通过读取各种指 令，并对其进行解释、分析，而后对各部件做出相应的 控制。它主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操 作控制器等组成。 寄存器是微处理器作算术运算和逻辑运算时，用来 临时寄存中间数据或地址的存储器件。它们的硬件组成 类似于内存的存储单元，只是操作速度比内存的更快， 容量更小，每位价格更高，它们通常放在CPU内部，并 由控制单元控制。
2.3
2.3 输入输出系统及设备
2.1 计算机硬件系统的组成
2.1.1 冯•诺依曼体系结构计算机的特点 1945年数学家冯•诺依曼（von Neumann）等人，在 研究EDVAC机时，提出了“存储程序的概念。以此为基础 的各类计算机，统称为冯•诺依曼机。它的特点可归结为： （l）计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出 设备五大部件组成。 （ 2 ）指令和数据以同等地位存放于存储器中，并可按地 址 寻访。 （3）指令和数据均用二进制码表示。
《计算机导论》课程教学大纲
《计算机导论》课程教学大纲一、课程性质、目的和任务本课程是计算机学科各专业一门重要的入门性导引类专业基础课程。
该课程教学的目标是认知与导学，其主要任务是全面地简要地介绍该学科的主要内容、计算机的基本知识、硬件和软件的核心及其发展趋势、学科研究和应用中所采用的数学与系统科学方法、计算机在各行各业中的应用以及在学科教育中所涉及的知识体系、教学方法与要求等等。
目的在于让计算机专业的学生们对计算机学科所含概的知识领域有个系统化、逻辑化的概括性了解，明确各主领域的发展规律和内在联系；各主领域存在的基本问题以及求解这些基本问题的方式方法。
在教学中，教师应该以科学的认识论和科学的方法论统领整个课程的教学，采取高级科普的深度定位和通俗流畅的语言，向学生介绍整个学科的概貌，对学生进行整个学科正确的认知与导学，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础，同时，给学生的学习留下大量的疑问和问题，为后续课程的教学留下“伏笔”，真正使导论课程的教学起到初步认知与正确导学的作用，能够引导和帮助学生按照学科专业的特点和要求来开展学习，顺利完成学业。
二、课程教学的基本要求本课程是计算机科学基础理论与应用操作相结合的课程。
课程内容涉及计算机科学的方方面面，但着重讲解的是基本概念而不是数学模型和技术细节，要求做到“广度优先，广而不细”。
课程侧重点在于勾画计算机科学体系的框架，奠定计算机科学知识的基础，为今后深入学习信息专业各专业理论课程做好铺垫；同时，通过本课程的实验学习将使学生掌握一些基本的操作技术，提高感性认识，为今后在各自的专业中对计算机的使用打下厚实的基础。
学完本课程应达到以下基本要求：1．理解和掌握计算机科学的基本概念和基本知识2．理解和掌握计算机的基本结构与工作原理3．了解高级语言与程序设计技术4．了解计算机系统软件与应用软件5．了解计算机网络及其应用6. 了解数据库系统及其应用7．了解新一代计算机体系结构与软件方法学8．掌握计算机操作技能及Word、Excel、Powerpoint的使用9．了解计算机信息安全技术10．了解职业道德与择业三、课程教学基本内容和学时分配第一章绪论重点与难点1．计算机的基本概念。
计算机科学导论第二章
获得正确结果。 ➢ 与原码相比较，补码在正数轴方向上表
示数的范围与原码相同，但在负数轴方 向上补码表示范围比原码增大了一个单 位。
22
机器数的表示法
正数 负数
范 围 （ n 位 ） 正0
负0
原 0数值 1绝对值 码
-（２ｎ-１－ １）～
+（２ｎ-１ － １）
20
机器数的表示法
反码：一个二进制数，若以2n-1为模，它 的补码称为反码（1补码）。
特点： ➢ 进行加减运算时，若在最高位有进位，则
要在最低位＋1，此时要多进行一次加法 运算，增加了复杂性，又影响了速度，因 此很少使用。
21
机器数的表示法
补码：一个二进制数，若以2n为模，它 的补码称为补码（2补码）。
9
其它进制转换为十进制
方法：按进位计数制（位置计数法）展开计算 后得到十进制
例1：将二进制数1101.101转换为十进制数 解：
（1011.101）2 =1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3 =8+0+2+1+0.5+0+0.125 =11.625
10
其它进制转换为十进制
计算机中，数是用物理器件的状态表示的，二进 制只有两种状态（0，1），容易用电路表示。电 位的高低，脉冲的有无，电路的通断等都可表示。
二进制运算规则简单，容易用数字逻辑电路实现。 二进制可方便的表示逻辑值，进行逻辑运算。
17
计算机中的数的表示
机器数：一个带符号数在机器中的表示形式。 最高位定义为符号位，“0”表示正数，“1” 表示负数。如： 01100000B，10110000B称机器数
计算机导论精品PPT-第二章 计算机基础知识
计算机导论
电子与信息工程学院
计算机基础知识
2.2.5 输出设备
计算机导论
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计算机基础知识
计算机导论
电子与信息工程学院
计算机基础知识
2.2.6 主板
主要功能
提供插接各种功能卡的插槽。 各种常用外部设备提供通用接口。
主要组成部分
芯片 扩展槽 对外接口
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计算机基础知识
2.5.2 按层次组织文件
逐层建立文件夹，并把 不同文件放入不同的文 件夹。 提高文件管理效率和存 储空间利用率。
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电子与信息工程学院
计算机基础知识
小 结：
1. 计算机基本组成 2. 计算机工作原理 3. 硬件子系统 4. 软件子系统 5. 数据表示和数据存储
电子与信息工程学院
计 算 机 导 论
2 计算机基础知识
计算机基础知识
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
计算机导论
计算机的基本组成及工作原理 计算机硬件子系统 计算机软件子系统 数据表示
数据存储
电子与信息工程学院
计算机基础知识
2.1 计算机的基本组成及工作原理 2.1.1 计算机的基本组成
存储器 控制器 运算器
计算机导论
电子与信息工程学院
计算机基础知识
2.2.7 总线
主要功能
多个功能部件共享的信息传输线称为总 线。 采用总线结构便于部件和设备的扩充， 使用统一的总线标准，不同设备间互连 将更容易实现。
计算机导论
电子与信息工程学院
计算机基础知识
2.3 计算机软件子系统 2.3.1 系统软件
第2章 计算机基础知识总结
2.1.5 信息的几种编码
1. BCD码
BCD (Binary Coded Decimal)码：是一种二－十 进制的编码。
（1）压缩BCD码
使用四位二进制数表示一位十进制数
十进制数与 BCD 码之间的转换：可按位（或四
位二进制数组）直接进行。
例: (731)10=(0111 0011 0001)BCD
十进制：是使用数字0 、 1、2、… 、9等符号来表示 数值且采用“逢十进一”的进位计数制。表示为：
(198.1)10 位权: 或 (198.1)D 或 198.1 十进制的基数为10。
198.1=1×102+9×101+8×100+1×10-1
3
1. 十进制
位权表示法数制的特点：
18
2.1.4 码制
原码表示法：用符号位和数值表示带符号数，正
数的符号位用“ 0” 表示，负数的符号位用“ 1” 表
示，数值部分用二进制形式表示。
例: [+62]原 = 00111110,
[- 62]原 = 10111110
反码表示法：正数的反码与原码相同，负数的反 码为对该数的原码除符号位外各位取反。 例: [+62]反 = 00111110, [- 62]反 = 11000001
= ( Ai N ) ( Ai N )
i i i n i -1
0
-m
i ( A i N ) = in
4
-m
2. 二进制
二进制：使用数字0和1等符号来表示数值且采 用“逢二进一”的进位计数制。表示为： (100.1)2
或
计算机科学技术导论电子教案
计算机科学技术导论电子教案第一章：计算机科学概述1.1 计算机科学的定义解释计算机科学的定义和范围强调计算机科学的重要性和应用领域1.2 计算机科学的历史介绍计算机科学的发展历程讲解计算机科学的重要里程碑和发明1.3 计算机科学的分支介绍计算机科学的各个分支领域解释各个分支领域的研究内容和应用第二章：计算机硬件2.1 计算机硬件的基本组成讲解计算机硬件的主要组件和功能强调各个组件之间的工作原理和相互关系2.2 中央处理器（CPU）详细介绍CPU的结构和功能解释CPU的工作原理和性能指标2.3 存储器讲解不同类型的存储器及其特点强调存储器的重要性和作用第三章：计算机软件3.1 计算机软件的定义和分类解释计算机软件的概念和分类强调软件的重要性和作用3.2 系统软件介绍系统软件的定义和功能解释操作系统、编译器和驱动程序等的作用3.3 应用软件介绍应用软件的定义和功能强调应用软件在日常生活中的应用和重要性第四章：计算机网络4.1 计算机网络的定义和分类解释计算机网络的概念和分类强调计算机网络的重要性和应用领域4.2 网络协议和技术讲解计算机网络的基本协议和技术解释TCP/IP协议、局域网和广域网等概念4.3 互联网和万维网介绍互联网和万维网的定义和功能强调互联网和万维网在现代社会中的重要性第五章：计算机编程基础5.1 编程语言的定义和分类解释编程语言的概念和分类强调编程语言的重要性和作用5.2 常见编程语言简介介绍常见的编程语言如Python、Java和C++等解释各个编程语言的特点和应用领域5.3 编程基本概念和语法讲解编程中的基本概念和语法强调编程中的变量、控制结构和函数等重要概念第六章：数据结构和算法6.1 数据结构的基本概念解释数据结构的概念和重要性介绍常见的数据结构如数组、链表和树等6.2 算法的基本概念和分析讲解算法的概念和重要性介绍算法分析的基本方法和指标6.3 常见的算法思想和技巧介绍常见的算法思想和技巧如排序、搜索和动态规划等强调算法在解决问题中的重要作用第七章：数据库系统7.1 数据库系统的基本概念解释数据库系统的概念和组成强调数据库系统在信息管理中的重要性7.2 关系型数据库和SQL语言介绍关系型数据库的概念和特点讲解SQL语言的基本语法和操作7.3 数据库设计和应用实例讲解数据库设计的基本原则和方法介绍数据库在实际应用中的案例和应用场景第八章：基础8.1 的定义和目标解释的概念和目标强调在科技发展中的重要地位8.2 机器学习和神经网络介绍机器学习的基本概念和算法讲解神经网络的基本结构和应用8.3 应用领域和挑战介绍在各个领域的应用和挑战强调对社会的深远影响第九章：操作系统原理9.1 操作系统的概念和功能解释操作系统的概念和功能强调操作系统在计算机系统中的重要性9.2 进程管理讲解进程的概念和管理方法介绍进程调度、同步和互斥等基本问题9.3 存储管理和文件系统讲解存储管理的概念和策略介绍文件系统的基本概念和实现第十章：计算机伦理和社会影响10.1 计算机伦理的基本概念解释计算机伦理的概念和重要性强调计算机伦理在个人和社会中的作用10.2 网络安全和隐私保护讲解网络安全的基本概念和威胁介绍隐私保护的重要性和方法10.3 计算机科学技术对社会的影响介绍计算机科学技术对社会各个方面的影响强调科技发展对社会进步和挑战的平衡重点和难点解析重点一：计算机科学的历史解析：计算机科学的历史是理解现代计算机体系结构和技术发展的基础。
《计算机科学导论》课程教学大纲
《计算机科学导论》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：16178003课程名称：计算机科学导论英文名称：The Introduction to Computer Science课程类别：学科基础课学时：32(实验学时10学时)学分：2适用对象:软件工程专业本科考核方式：考查先修课程：无二、课程简介本课程是为刚刚进入大学的计算机科学技术和软件工程专业新生特别开设的专业基础课。
通过本课程的教学,引导新生一开始就具有计算学科全局观，为学生在后续专业课的学习做到心中有数，是一门引导性课程。
本课程主要讲述计算科学的学科特点，历史渊源，发展变化，知识组织结构和分类体系。
给学生提供一个对计算学科全局性的理解，其内容涵盖计算学科的各个领域，包括计算学科各本科专业的课程设置、培养目标、各专业发展的态势以及关于学生的基本要求等，使学生对信息学院各个专业发展的历史与现状有一个大致的了解。
做到广而不细，重要的知识不遗漏。
充分体现了“导引”的作用。
通过学习使该专业的学生对本专业学什么？如何学？毕业后干什么等有一个较全面的了解。
Offers a broad overview of computer science designed to provide students with an appreciation for and an understanding of the many different aspects of computing science. Topics include basic concepts in hardware, operating systems, networks, graphics, and an overview of the social context of computing. No background in computer science is assumed or expected. The course is intended for both students who expect to major or minor in computing science as well as for those not planning on taking additional course work.三、课程性质与教学目的作为专业全程教学内容的导引课程，《计算机科学导论》课程构建的实质是寻求一种统一的思想来认知计算学科，并对计算学科进行系统化和科学化的描述。
计算机科学技术导论电子教案
计算机科学技术导论电子教案第一章：计算机科学技术概述1.1 计算机科学技术的发展史介绍计算机科学技术的起源和发展历程讲解计算机的发展阶段和重要事件1.2 计算机科学技术的现状与未来探讨计算机科学技术在各领域的应用分析计算机科学技术的发展趋势和未来挑战第二章：计算机硬件2.1 计算机硬件的基本组成介绍计算机硬件的主要组成部分，如中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等讲解硬件组件的工作原理和相互关系2.2 计算机性能指标和评估介绍计算机性能指标，如处理器速度、内存容量、数据传输速率等讲解计算机性能评估方法和基准测试第三章：计算机软件3.1 计算机软件的分类与作用介绍计算机软件的分类，如系统软件、应用软件、编程语言等讲解各类软件的功能和重要性3.2 软件开发过程和方法介绍软件开发的基本过程，如需求分析、设计、编码、测试等讲解软件开发方法和最佳实践第四章：计算机网络4.1 计算机网络的基本概念介绍计算机网络的定义、功能和类型讲解网络拓扑结构和网络协议4.2 互联网的基本原理与应用介绍互联网的起源、发展和服务讲解互联网的工作原理和常用应用层协议第五章：与机器学习5.1 的基本概念与发展历程介绍的定义、目标和方法讲解的发展历程和里程碑事件5.2 机器学习与深度学习介绍机器学习的定义、类型和算法讲解深度学习的基本原理和应用领域第六章：数据结构与算法6.1 数据结构的基本概念介绍数据结构的概念、类型和作用讲解线性结构（如数组、链表、栈、队列等）和非线性结构（如树、图等）6.2 算法设计与分析介绍算法设计的基本方法和策略，如递归、分治、贪心等讲解算法分析的评价指标，如时间复杂度、空间复杂度等第七章：操作系统7.1 操作系统的概述与功能介绍操作系统的定义、目标和工作原理讲解操作系统的主要功能，如进程管理、内存管理、文件系统等7.2 常见的操作系统简介介绍Windows、Linux、macOS等常见操作系统的特点和应用场景分析不同操作系统之间的差异和优缺点第八章：数据库系统8.1 数据库系统的基本概念介绍数据库、数据库管理系统和数据库系统的概念讲解数据库的三级模式结构，即模式、外模式和内模式8.2 数据库的创建与操作介绍数据库的创建、更新和删除操作讲解SQL（结构化查询语言）的基本语法和常用命令第九章：编译原理9.1 编译器的基本概念与作用介绍编译器的定义、目标和编译过程讲解编译器的类型，如编译型和解释型9.2 编译器的构造与实现介绍编译器的各个阶段，如词法分析、语法分析、中间代码等讲解编译器实现的技术和工具，如LLVM、ANTLR等第十章：计算机伦理与法律10.1 计算机伦理的基本原则与问题介绍计算机伦理的概念、原则和重要性讲解计算机伦理面临的问题，如隐私权、知识产权、网络安全等10.2 计算机法律与法规介绍计算机法律、法规和标准，如《中华人民共和国计算机信息网络国际联网管理暂行规定》、《中华人民共和国网络安全法》等分析计算机法律纠纷案例和解决途径重点和难点解析重点环节一：计算机科学技术的发展史计算机科学技术的起源和发展历程是理解现代计算机系统的关键。
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数的位权表示法的特点
数字的总个数等于基数 最大的数字比基数小1 每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由 每个数字所在的位置决定。
二进制：计算机中的数据表示方法
固定数字
0、 1 计数规则 逢二进一 基数 2 权 2的幂次方
二进制
其数据
例1：二进制数 (1001.011)2可表示为
十进制整数转换为二进制整数
例1：将十进制数 (55)10转换为二进制数
2 2 2 2 55 27 13 6 余数 1 1 1 0
结果: (55)10=(110111)2
为什么结果为“先 余为低位，后余为 高位”？
2 3 2 1 0
1 1
十进制整数转换为八进制整数
例2：将十进制数 (55)10转换为八进制数
1×1 = 1
多位二进制乘法
1 0 1 1 × 1 0 1
为什么需要移位？
1 0 1 1
0 0 0 0
＋ 1 0 1 1
1 1 0 1 1 1
(1011)2 = 1 × 23 ＋ 0 × 22 ＋ 1 × 21 ＋ 1 × 20
= 8+0+2+1 = (11)10 (101)2 = 1 × 22 ＋ 0 × 21 ＋ 1 × 20 = 4+0+1
补码：正数的补码与原码相同，负数的补
码为原码除符号位外各位取反，然后在最 后一位加1。数值0的补码为0。
例如：+62的补码为 -62的反码为 -62的补码为 0 111110 1 000001
末位+1
1 000010
数值机器存储的特点
计算机中使用有限位存储一个数值 给定一个计算机字长，计算机所能表示的 数值有大小的限制。超出该限制的数值将 不能正确的表示。 例如：当采用8位二进制补码时，可以表示 的最大正整数为127（对应的二进制补码为 01111111），最小负整数为-128（对应的 二进制补码为10000000）
= (010 = (2
111 001 010 . 101 101 100)2
7 1 2 . 5 5 4)8
二进制与十六进制的转换
四位二进制数恰好是一位十六进制数 二进制转十六进制
以小数点为界，整数和小数部分分别按照四位一 组（不足四位用0补足），然后将各个四位二进 制转换为一位十六进制数
反码
反码：正数的反码与原码相同，负数的反
码为对该数的原码除符号位外各位取反 （即1变0，0变1）。
例如：+62的反码机器数为 0 111110 -62的反码机器数为 1 000001 数字‘0’的反码有2种表示： (+0)10=(00000000)2 (- 0)10=(11111111)2
补码
所表示的数据在规定的范围之内。
数的浮点表示
设十进制数 N = 246.135, 其浮点表示形式可以是： N = 246135×10-3 = 2461350×10-4 = 0.246135×103 = 0.0246135×10-4
二进制数转十进制数
例1：将二进制数 (10110)2转换为十进制数
(10110)2 = 1 × 24 ＋ 0 × 23 ＋ 1 × 22
＋ 1 × 21＋ 0 × 20
= 16 + 0 + 4 + 2 + 0
= (22)10
二进制数转十进制数---位权法
例2：将二进制数 (10101.1001)2转换为十进制数
补码运算的基本原理
因为计算机采用有限字长表示一个整数， 计算机中的加减运算实际是一种模运算。
数的定点表示和浮点表示
计算机中小数点，如何表达？
定点：小数点位置固定不变 浮点：小数点位置不固定；一个数分
为阶码和尾数两部分
定点小数格式
把小数点固定在数值部分最高位的左边：
N0
.
N-1
N-2
220 230 240
1024
1024 K 1024 M 1024 G
250
260 270 280
1024 T
1024 P 1024 E 1024 Z
码制
“＋”表示正数，“－”表示负数 如：+101 -101 在计算机中如何表示正负? 把符号数值化，用0表示“+”，用1表示“-”， 连同符号位在一起作为一个数，称为机器数。
权
例3：二进制数 (100.1011)2可表示为
(100.1011)2 =
权
1 × 22 ＋ 0 × 2 1 ＋ 0 × 2 0 ＋1 × 2 -1 ＋ 0 × 2-2 ＋ 1 × 2-3＋ 1 × 2-4
二进制特点
•可行性：用二进制数表示，只需 0、1 两个基数。 用电子技术实现最容易。 •可靠性：它只有两个状态，数字转移和处理不易出错。
第二章 计算机基础 --数制
数据的类型
数据 (data)
文本
(text)
数字
(number)
图像
(image)
音频
(audio)
视频
(video)
数制
一组固定的数字
定义 :用
表示数的进位制
一套统一的规则
X进制：逢X进一
二进制、八进制、十进制、十六进制。。 。
无论哪一种数制，都存在一个进位基数， 每计满一个基数就向高位进一。
信息单位
bit（比特，简写为b）： Kilo 1 bit就是1位二进制数： Mega 0或1（最小单位） Giga Byte（字节，简写为 Tera B ）: 1Byte = 8 bit Peta 例如：你的网卡传输 速度为100Mbps（bit- Exa per-second），你的 Zeta 磁盘容量为500MB。 Yotta 210
•简易性：二进制数运算法则简单，这就使运算器结构大大简化， 控制器也可随之简化。
•逻辑性：用 0、1 两个数码，可以代表逻辑代数中的
“真” 、“假”。
二进制加法与乘法的运算规则
加法运算规则：
0＋0 = 0
1＋0 = 1
0＋1 =算规则：
0×0 = 0
1×0 = 0
0×1 = 0
十进制转换为非十进制数
将十进制转换为二进制、八进制、十六进制 等非十进制数的方法是类似的，其步骤是将 十进制数分为整数和小数两部分进行
整数部分采用“除基取余法”，直到商为“0”为 止，然后将计算所得的余数“自下而上”排列即 可。 小数部分采用“乘基取整法” ，直到小数部分的 当前值等于“0”为止，然后将计算所得的整数 “自上而下”排列即可。
(10101.1001)2 = 1×24 ＋ 0×23 ＋ 1×22 ＋ 0×21
＋ 1×20 ＋ 1×2-1 ＋ 0×2-2 ＋ 0×2-3 ＋ 1×2-4
= 16 + 0 + 4 + 0 + 1 + 0.5 + 0 + 0 + 0.125
= (21.625)10
八进制数转十进制数
例3：将八进制数 (1207)8转换为十进制数
定点整数格式
把小数点固定在数值部分最低位的右边：
N0
符号位
Nm
Nm-1
......
数值部分
N2
N1
.
小数点
数的范围 ：二进制的（ m+1 ）位定点整数格式的数 N ，所能
表示的数的范围为｜N｜≤ 2m － 1。
溢出 ：绝对值大于该范围时，若直接使用会产生“溢出”。
处理方法：根据实际需要选择一个比例因子进行调整，使
十进制(Decimal)
固定数字 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9
计数规则
逢十进一
十进制
基数 10
位权 10的幂次方
如 十进制数 ：3 2 4 5 .7 5 可表示为如下计算式 3 2 4 5
.
7
5
3×103 + 2×102 + 4×101 + 5×100 + 7×10-1 + 5×10-2
(1207)8 = 1 × 83 ＋ 2 × 82 ＋ 0 × 81 ＋ 7 × 80 = 512 + 128 + 0 + 7 = (647)10
十六进制数转十进制数
例4：将十六进制数 (1B2E)16转换为十进制数
(1B2E)16 = 1×163 ＋ 11×162 ＋ 2×161 ＋ 14×160 = 4096 + 2816 + 32 + 14 = (6958)10
8 55 8 6 0 余数 7 6
结果: (55)10=(67)8
十进制整数转换为十六进制整数
例3：将十进制数 (55)10转换为十六进制数
16 55 16 3 0 余数 7 3
结果: (55)10=(37)16
十进制小数转换为二进制小数
例4：将十进制小数 (0.625)10转换为二进制小数
整数
(1001.011)2 = 1×2 3 ＋0 × 22 ＋ 0 × 2 1 ＋ 1 × 2 0 ＋
0 × 2 -1 ＋ 1 × 2-2 ＋ 1 × 2 -3
权
例2：二进制数 (10010.11)2可表示为
(10010.11)2 =
1×2 4＋0×2 3 ＋0 × 22 ＋ 1 × 2 1
＋ 0 × 2 0 ＋1 × 2 -1 ＋ 1 × 2-2
十六进制转二进制
以小数点为界，把每一位十六进制数转换为四位 二进制数即可
例1：将二进制数 (10111001010.1011011)2转换 为十六进制数 解： (101 1100 1010.1011 011)2
= (0101 = (5