计算机概论ppt
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计算机科学概论(第9版)Lecture_slide07PPT课件
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What is software engineering?
Software engineering is an engineering discipline which is concerned with all aspects of software production
Software engineers should
Slide 5
What is software?
• Computer programs and associated documentation
• Software products may be developed for a particular customer or may be developed for a general market
– Over a stream = easy, one person job
– Over River Severn … ? (the techniques do not scale)
Slide 2
Why Software Engineering ?
• The problem is complexity • Many sources, but size is key:
• Software products may be
– Generic - developed to be sold to a range of different customers
– Bespoke (custom) - developed for a single customer according to their specification
➢ the practicalities of developing ➢ delivering useful software
What is software engineering?
Software engineering is an engineering discipline which is concerned with all aspects of software production
Software engineers should
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What is software?
• Computer programs and associated documentation
• Software products may be developed for a particular customer or may be developed for a general market
– Over a stream = easy, one person job
– Over River Severn … ? (the techniques do not scale)
Slide 2
Why Software Engineering ?
• The problem is complexity • Many sources, but size is key:
• Software products may be
– Generic - developed to be sold to a range of different customers
– Bespoke (custom) - developed for a single customer according to their specification
➢ the practicalities of developing ➢ delivering useful software
2024年度计算机学科概论第2版课件第2章认识计算机学科
01
02
03
04
定义
计算机学科是研究计算机系统 的设计、理论、方法、技术和 工程应用的一门综合性学科。
综合性
涉及数学、电子工程、物理学 等多个学科领域的知识。
理论性
建立在计算机科学理论的基础 上，包括算法设计、数据结构
、操作系统等。
实践性
强调实际应用和工程实践，包 括软件开发、网络安全、人工
智能等。
常见的操作系统
Windows、Linux、macOS等。
2024/3/24
16
编程语言与编译器
编程语言的定义
01
编程语言是用来定义计算机程序的形式语言，它是一
种被标准化的交流技巧，用来向计算机发出指令。
编译器的定义
02 编译器是一种将高级语言程序翻译成机器语言程序的
软件工具。
常见的编程语言与编译器
21
TCP/IP协议族
TCP/IP协议族的概念
TCP/IP协议族是一组网络通信协议的集合， 包括传输控制协议（TCP）和网际协议（IP ）等。
2024/3/24
TCP/IP协议族的作用
TCP/IP协议族为互联网提供了可靠的数据传 输服务，保证了网络通信的稳定性和可靠性
。
22
网络安全与防范
2024/3/24
2024/3/24
4
计算机学科的历史与发展
第一代计算机（1940s-1950s）
以电子管为主要元件，体积庞大且效率低下。
第二代计算机（1950s-1960s）
采用晶体管，提高了运算速度和可靠性。
2024/3/24
5
计算机学科的历史与发展
第三代计算机（1960s-1970s）
计算机概论
应用软件的使用
• 安装与卸载：根据需要安装和卸载应用软件 • 功能与性能：了解应用软件的功能和性能特点，选择合适的应用软件 • 更新与维护：定期更新和维护应用软件，确保其正常运行
04
计算机网络基础
计算机网络的结构与分类
计算机网络的结构
• 星型结构：中心节点连接所有其他节点，适合小型网络 • 总线型结构：所有节点连接到一条总线上，适合大型网络 • 环型结构：节点按环形连接，数据在环中传输，适合需要实时响应的网络
电子计算机的发展
• 20世纪70年代，微型计算机的出现，如苹果II、IBM PC等，使计算机进入家庭和企业 • 20世纪80年代，个人电脑的发展，如IBM PC Jr.、康柏Compaq等，使计算机更加普及 • 20世纪90年代，互联网的出现，如万维网、电子邮件等，使计算机的应用领域得到了极大 的拓展
计算机网络的分类
• 局域网（LAN）：覆盖范围小，如家庭、办公室等 • 城域网（MAN）：覆盖范围较大，如城市、地区等 • 广域网（WAN）：覆盖范围广，如国家、洲际等
互联网的发展与协议
互联网的发展
• 20世纪60年代，美国国防部创立了ARPANET，为互联网的发展奠定了基础 • 20世纪90年代，万维网的出现，使互联网成为信息传播的主要途径 • 21世纪初，移动互联网的发展，使互联网更加便捷和普及
防护措施
• 防火墙：用于阻止未经授权的访问和网络攻击 • 加密技术：用于保护数据的机密性和完整性 • 安全策略：制定网络安全的规章制度和管理措施
05
计算机应用领域
办公自动化的实现与应用
办公自动化的应用
• 文字处理：使用Word、WPS Office等软件进行文字编辑和处理 • 电子表格：使用Excel、WPS Spreadsheets等软件进行数据处理和分析 • 演示文稿：使用PowerPoint、WPS Presentation等软件进行演示和报告
• 安装与卸载：根据需要安装和卸载应用软件 • 功能与性能：了解应用软件的功能和性能特点，选择合适的应用软件 • 更新与维护：定期更新和维护应用软件，确保其正常运行
04
计算机网络基础
计算机网络的结构与分类
计算机网络的结构
• 星型结构：中心节点连接所有其他节点，适合小型网络 • 总线型结构：所有节点连接到一条总线上，适合大型网络 • 环型结构：节点按环形连接，数据在环中传输，适合需要实时响应的网络
电子计算机的发展
• 20世纪70年代，微型计算机的出现，如苹果II、IBM PC等，使计算机进入家庭和企业 • 20世纪80年代，个人电脑的发展，如IBM PC Jr.、康柏Compaq等，使计算机更加普及 • 20世纪90年代，互联网的出现，如万维网、电子邮件等，使计算机的应用领域得到了极大 的拓展
计算机网络的分类
• 局域网（LAN）：覆盖范围小，如家庭、办公室等 • 城域网（MAN）：覆盖范围较大，如城市、地区等 • 广域网（WAN）：覆盖范围广，如国家、洲际等
互联网的发展与协议
互联网的发展
• 20世纪60年代，美国国防部创立了ARPANET，为互联网的发展奠定了基础 • 20世纪90年代，万维网的出现，使互联网成为信息传播的主要途径 • 21世纪初，移动互联网的发展，使互联网更加便捷和普及
防护措施
• 防火墙：用于阻止未经授权的访问和网络攻击 • 加密技术：用于保护数据的机密性和完整性 • 安全策略：制定网络安全的规章制度和管理措施
05
计算机应用领域
办公自动化的实现与应用
办公自动化的应用
• 文字处理：使用Word、WPS Office等软件进行文字编辑和处理 • 电子表格：使用Excel、WPS Spreadsheets等软件进行数据处理和分析 • 演示文稿：使用PowerPoint、WPS Presentation等软件进行演示和报告
《计算机科学概论》课件
0-10
Abstraction 抽象
• Abstraction: The distinction between the external properties of an entity and the details of the entity’s internal composition
• 实体的外部特征与其内部构成细节的分离 • Abstract tool: A “component” that can be
• Positions of gears represent numbers • Blaise Pascal, Wilhelm Leibniz, Charles Babbage
0-7
Early Data Storage 早期的数据储存
• Punched cards 打孔的卡片
– First used in Jacquard Loom (1801) to store patterns for weaving cloth
• 算法的研究源自数学（所以学好数学很重要） • Early examples of algorithms 算法的例子
– Long division algorithm 长除算法 – Euclidean Algorithm 欧几里得算法
• Gödel's Incompleteness Theorem: Some problems cannot be solved by algorithms.
professionalism – In society: Questions of social behavior
0-14
0-3
0-4
Terminology 有关术语
• Algorithm: A set of steps that defines how a task is performed
Abstraction 抽象
• Abstraction: The distinction between the external properties of an entity and the details of the entity’s internal composition
• 实体的外部特征与其内部构成细节的分离 • Abstract tool: A “component” that can be
• Positions of gears represent numbers • Blaise Pascal, Wilhelm Leibniz, Charles Babbage
0-7
Early Data Storage 早期的数据储存
• Punched cards 打孔的卡片
– First used in Jacquard Loom (1801) to store patterns for weaving cloth
• 算法的研究源自数学（所以学好数学很重要） • Early examples of algorithms 算法的例子
– Long division algorithm 长除算法 – Euclidean Algorithm 欧几里得算法
• Gödel's Incompleteness Theorem: Some problems cannot be solved by algorithms.
professionalism – In society: Questions of social behavior
0-14
0-3
0-4
Terminology 有关术语
• Algorithm: A set of steps that defines how a task is performed
第1章 计算机概论
2.计算机的组成结构
计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出
设备五部分构成
大学计算机基础
五大部分关系图
大学计算机基础
①运算器：对信息或数据进行处理和运算（主要是算术和逻辑运算）
的部件。
②存储器（Memory Unit）：存储程序和各种数据信息 ③控制器：整个计算机系统的控制中心，它指挥计算机各部分协调工
作
④输入设备：用来向计算机输入各种原始数据和程序的设备，键盘是 必备的输入设备、常见的输入设备还有鼠标、扫描仪、光电输入机等。
⑤输出设备：从计算机输出各种数据的设备，常用的输出设备有显示
器、打印机、绘图仪等。
大学计算机基础 大学计算机基础
1.2.2 指令、指令系统和程序
1.指令
指令是指能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计
大学计算机基础
目录
1.1
计算机概述
1.2 计算机基本工作原理 1.3 微型计算机系统
大学计算机基础
1.1 计算机概述
1.1.1 计算机的产生及发展 1.1.2 计算机的特点 1.1.3 计算机的产生
大学计算机基础
1.1.1 计算机的产生及发展
电子计算机：是一种能够快速、高效地对各种信息进行存储 和处理的电子设备。
算机（1971～现在）
第五代未来新型计算机
大学计算机基础
1.1.2 计算机的特点
运算速度快 精度高 存储容量大 具有可靠的逻辑判断力 可靠性高和通用性强
大学计算机基础
1.1.3 计算机的分类
1.按计算机信息的表示形式和对信息的处理方式
为数字计算机、模拟计算机和混合计算机
2.按计算机的用途
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1.4 计算机的数制与编码
计算机为什么要采用二进制
受至于元器件晶体管
具有两个完全不一样的状态（截至或导通） 状态稳定 状态转换快 晶体管体积小，便于集成 功耗小，价格便宜
二进制运算规则简单 物理上容易实现数据存储 便于逻辑判断
思考：二进制是如何表示的？
1.4 计算机的数制与编码
1.4 计算机的数制与编码
二进位计数制
使用0,1两个数码表示数 进位规则：逢二进一 基数：2 示例
(101.01)2 = 1×22 + 0×21 + 1×20 + 0×2-1 +1×2-2 = (5.25)10
二进制与十进制的转换
二进制转化为十进制：按权值相加 十进制转化为二进制：整数部分除2取余逆排列， 小数部分乘2取整。
第三代 （1965－1971） 集成电路时代 代表：IBM360机 百万－几百万（次/秒）
第四代 （1972－至今） 大或超大规模集成电路 代表：IBM370系列 几百万－几亿（次/秒）
计算机发展趋势之一：微型化
计算机不再是单一的计算机器，而是一种个人的信 息机器。体积小，重量轻，可靠性高，使用方便灵巧。
1.4 计算机的数制与编码
十进制转化为二进制
例如，(205.345)10=( ??? ) 2
2 205 2 102 2 51 2 25 2 12 2 6 2 3 2 1 0 余数 ……1 ……0 ……1 ……1 ……0 ……0 ……1 ……1
八进制与十 六进制呢？
逆 排 列
0.345 × 2 整数 0.690……0 × 2 1.380……1 × 2 0.760……0 × 2 1.520……1 × 2 1.040……1
什么是计算机?
计算机就是一种信息处理机，即对信息进行编码、 存储、转换、传输、检测等操作的机器。
什么是信息？
反映客观情况的资料（有狭义与广义之分）
计算机能处理什么样的信息？
数字化信息——仅由0和1组成的代码串 任何信息交由计算机处理必须经过数字化 输入计算机的信息分为两大类： 数据（Data） 程序（Program）
计算机发展趋势之二：巨型化
中国超级计算机：
国防科技大学研制的 “银河1号”、 “银河2号”和“银河3号” 1983年，最初速度：1亿次/秒 国家职能计算机中心推出的 “曙光1000”、“曙光200I”和“曙光 3000” 1995年，最初速度：10亿次/秒 目前中国最快的超级计 算机，运算速度： 11万 亿次/秒 曙光4000Ａ 银河Ⅱ
1.1 计算机的诞生
人类“计算”史
远古时代
古代算盘
17世纪帕斯卡机加法器
1946年的ENIAC
19世纪巴贝齐差分机
17世纪莱布尼兹乘法器
世界上第一台计算机ENIAC(1946)
5000次加法/秒
体重30吨 占地170m2 18800只电子管 1500个继电器
功率140KW
1.1 计算机的诞生
计算机发展趋势之二：巨型化
运算速度快、存储量大、功能强、可靠性好。主要用于: 天气预报、地震机理研究、石油和地质勘探，卫星图像处 理等大量科学计算的高科技领域。
CRAY-Ⅱ 1975年世界上第一台 超级计算机Cray-I，运 算速度为：1亿万次
走鹃 目前世界上最快的超 级计算机，运算速度 为:1000万亿次
1.1 计算机的诞生
计算机处理信息的过程？
信息加工即对信息进行编码、存储、转换、传输、 检测等操作。
文字数值 图形图像 声音视频
数字化
01代码串
计算机
结果数据 加工处理
外设
信息处理过程
1.2 计算机发展简况
第一代 （1946－1957） 电子管时代 代表：ENIAC 5千－4万（次/秒） 第二代 （1958－1964） 晶体管时代 代表:IBM1403机 几十万－百万（次/秒）
顺 排 列
整数部分：11001101
小数部分：01011
1.4 计算机的数制与编码
整数、实数的表示方法
数的长度 在计算机中，数的长度按比特(bit,二进制位)来计算。 但因存储容量常以“字节”为计算单位，所以数据 长度也常以字节为单位计算。1字节(Byte)=8比特 (bit)。 数的符号 数的最高位(左边第一位)来表示数的正负号，约定 “0”表示正，“1”表示负。 小数点的表示 数为实数时才涉及到小数点，一般在特定位置默认 有一个小数点，但总是隐含的。
曙光1000
1.3 电子计算机的特点
运算速度快 每秒几百亿次几千亿次 计算精度高 可使用足够多的二进制位数来获得所要求的数据精度 具有逻辑判断能力 这是区别于其它任何机器的一个特点 存储容量大，具有“记忆”功能 提供大容量的存储器来存储程序和数据 自动化程度高 可按照人们事先编制好的程序自动连续地进行各种操作
1.4 计算机的数制与编码
定点数的表示方法
定点整数：小数点 dn dn-1 dn-2 ………. 约定在数值最低位 之后。 符号位 数值部分 定点纯小数：小数 点约定介于符号位 dn dn-1 dn-2 ………. 与数值的最高位之 间。 符号位 小数点位置 数值部分 思考：
d0
小数点位置
பைடு நூலகம்重新认识十进制
使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数码表示数 进位规则：逢十进一 基数：10 示例
(85.12)10 = 8×101 + 5×100 + 1×10－1 + 2×10－2
其中，101 ,100 , 10－1 , 10－2分别称为权值，它是 以基数为底、位号为幂所构成的指数。
d0
对任意一个二进制实数N（既有小数部分，又有整 数部分的数）该如何在计算机中表示呢？
1.4 计算机的数制与编码
256.5如何表示？
浮点数的表示方法 N=t×2e 其中，t称为N的尾数，是一个二进制纯 小数，e称为 N的阶码，是一个二进制整数。 例如: (110.011)2=0.110011×2＋11 在计算机内浮点数使用阶码和尾数两部分表示 ：
第 一 章 计 算 机 概 论
在人类发展史上，蒸气机的发明催生 了第一次工业革命。而20世纪最伟大、最 神奇的产物－－电子计算机的出现，则把 人类带入了一个更高层次、史无前例的崭 新领域。
本章要点
通过学习，要求掌握 1、计算机的发展过程 2、计算机的特点 3、计算机数制与编码 4、计算机的分类和应用领域 难点是计算机数制间的转换。