医学计算机应用基础-第1章计算机基础知识

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量子计算机
传统计算机遵循着众所周知的经 典物理规律，而量子计算机则是 遵循着独一无二的量子动力学规 律（特别是量子干涉）来实现一 种信息处理的新模式。 在量子计算机中，基本信息单元 （叫做一个量子位或者qubit， 也叫做昆比特）不同于传统计算 机，并不是二进制位而是按照性 质四个一组组成的单元。qubit 具有这种性质的直接原因是因为 它遵循了量子动力学的规律，而 量子动力学从本质上说完全不同 于传统物理学。
十 ：1 2 3 4 5 6 7 8 9 二 ：1 10 11 100 101 110 111 1000 1001
参考教科书P10~11
二进制数的机内表示及运算
D7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
最高位是符号位 1表示负数 0表示正数
二进制的运算
•
• • •
二进制的加法
二进制的减法 二进制的乘法 二进制的除法
1+1=10
1-1=0 1*1=1 1/1=1
参考教科书P10
进位计数制
地位计数法 N=km Rm +km-1 Rm-1+...+k1R1+ 0 +k R-1+k R-2+...+k R-p kR -2 -p
数符 位权
例: 9999.99=9*103+9*102+9*101+ 0+9*10-1+9*10-2 9*10 (101.1)2
指令格式：
操作码
+
操作数
指令类型： 数据指令、数据传送指令、程序控制指令、状态管理指令
计算机存储程序的工作原理
自动取指令、数据
---------MEMORY
CPU 解释执行指令
---------程序、数据
送回结果
•
二、八进制之间的转换
方法: 分节法 (三位一节)
例：(1,000,110,111,010 101,100,001)2 (1 0 6 7 2 5 4 1 )8 二、十六进制之间的转换
方法: 分节法（四位一节） 例：(1010,1000,1011 1101,0110,1111)2 (A 8 B D 6 F )16
.
•
.
定 点 数
符号位
定点整数
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
.
数值部分
+7
小数点
定点小数
1
符号位
.
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
小数点
数值部分
-2-15
浮 点 数
阶符
N=M*2E
E
阶码部分 数符
ຫໍສະໝຸດ Baidu
M
尾数部分
若用32位表示一浮点数,则阶符和数符各占1位, 阶码部分占7位,尾数部分占23位.
计算机的高速发展，使它不仅成为今天使用最现 代化的工具，而且已经成为当今信息社会的重要支 柱。近十几年来，国内、外流行“计算机文化”一 词，统常把传统文化称为“第一文化”，而把计算 机称为“第二文化”。 自从1946年第一台电子计算机诞生到如今，已经 过去近60年了,在当今社会，了解计算机，掌握计算 机，其意义已不限于掌握“现代化工具”，而是学 习一种现代文化知识。
1
0
0
0
1
1
0
1
位
(bit)— 最小的信息单位
字节 (byte)— 最小的存储单位 1字节(byte)=8位(bit)
byte bit
• 十进制(decimal) • 二进制(binary)
数制
0 ~ 9
0 ~ 1
• 八进制 (octal)
0 ~ 7
A~F
• 十六进制(Hex) 0 ~ 9 • 二 ~ 十进制之间的对应关系
用约定的基本符号，按照一定的组合规则，表示出复杂 多样的信息，从而建立起信息与编码之间的对应关系。 文字信息 ---- ---- 文字信息
声音信息 ----
图片信息 ----
编码
001 01 1 01
---- 声音信息
----图片信息
计算机内数的表示与编码
计算机中是用电子元件来表示数的，而每一 种电子元件通常只有两种稳态，表示“0”或 “1”，因此计算机中只能采用二进制计数。 下面介绍二进制及与二进制有关的十进制八 进制，十六进制以及相互之间的关系。
编码
字符的编号—ASCII 码 ASCII —美国标准信息交换代码
American Standard Code For Information Interchange
ASCII码的编码规则为：
每个字符用7位二进制数（d6d5d4d3d2dld0）来 表示，7位二进制数共有128种状态（27=128）， 可表示128个字符，7位编码的取值范围为 0000000～1111111，用1个字节存放。 控制字符：00000000—00011111 (000—031) 32个
0.625*2=1.250 (取出整数部分
0.00
最高位
最低位
小数部分为0,转换结束
(0.625)10=(0.101)2
问题:
方法:
怎样将十进制数(16.625)10转换为二进制数
?
将十进制数的整数和小数分别转换成二进制数
(16)10=(10000)2 (0.625)10=(0.101)2 (16.625)10=(10000.101)2
电子数字积分计算机ENIAC （Electronic Numerical Integrator And Calculator）
计算机发展的分代史
计算机的分代通常以计算机所采用的逻辑元件作标准来划分的
• 第一代(First generation ) 1946—1956 电子管，磁鼓，机器语言，数值计算 • 第二代(Second generation) 1957—1964 晶体管，磁芯，磁盘，汇编语言，高级语言，操作 系统，科学计算与数据处理 • 第三代(third generation ) 1965—1970 集成电路，半导体存储器，结构化模块化程 序设 计
计算机存储程序的工作原理 冯.若依曼提出的“存储程序”概念的基本原理
•由运算器、存储器、控制器、输入和输出五大功能部 件组成计算机硬件系统，并规定了它们的基本功能 •采用二进制形式表示数据和指令 •计算机能自动高速地从存储器中取出指令并执行
计算机指令(instruction)
指令与指令系统：指令是CPU发布的用来指挥和控 制计算机完成某种操作的命令。程序是由一列指令 序列组成，用以完成一个指定的完整任务。一组不 同指令的集合称为指令系统。
Medical science calculator application foundation
医学计算机应用基础
四川大学计算机学院
主讲教师：马义玲
课程主要知识点简介及教学流程
第一章 计算机基础知识
第二章 WINDOWS 操作系统
第三章 中文WORD 案例导入
第五章 中文 EXCEL 案例导入
第七章 中文 Access
• 十进制与二，八，十六进制之间的转换 方法: 整数部分用余数法 例: 2

2 2
16 8
4
0 0
0
余数(最低位)
2
1
0
余数(最高位)
(16)10=(10000)2
方法：小数部分用乘法
例:(0.625)10转化为二进制小数
1) 0.250*2=0.500 (取出整数部分 0 ) 0.500*2=1.000 (取出整数部分 1 )
第四章 中文 PPT 案例导入
第六章 互联网基础与应用
总复习
课堂教材:《医学计算机应用基础》第3版 实习指导:《医学计算机应用基础实验指导》
第一章 计算机基础知识
电子计算机是一种按程序处理信息的电 子设备.又称电脑.电子计算机能海量存 储信息并高速处理信息。因此，了解计 算机的基本理论，熟练掌握计算机的应 用技能，是当代大学生的必修课程。本 章主要介绍计算机的基础理论，其中包 括：计算机的工作原理、组成、特点、 分类等知识点，学好本章，将为后续课 程打下良好的基础。
基本字符：00100000—01111111 (032—127)
96个
参考教材P13-P14
EBCDIC码
8位二进制编码 2^8=256 种字符 控制字符：00000000—00011111 (000—031)
32个
基本字符：00100000—01111111 (032—127) 96个 扩展字符：10000000—11111111 (128—255) 128个
速度快
◆
存储容量大
◆ 具有记忆功能和逻辑判断力 ◆ ◆ 有自动控制能力 联网通讯
计算机的发展史
近代计算机阶段 时间：1822--1944 （历时约120年） 现代计算机的发展阶段 时间： 1946年---
差分机
晶体管电脑
计算机的发展史
第一台电子计算机 (ENIAC) 发明的时间、地点、特点
时间： 1946年 地点： 美国宾夕法尼亚大学 特点： 重130多吨，18800多个电子管、 1500个继电器、70000只电阻 占地170平方米、速度5000次/秒 由著名数学家冯．若依曼博士提 出了“存储程序”的思想。
汉字的表形码：显示和打印输出的汉字字形码。 16*16点阵需32字节存储 24*24点阵需72字节存储
计算机系统的组成
电子计算机一般由两大部分组成： 硬件(hardware)系统和软件(software)系统
CUP 中央处理器 存储器 计算机硬件 输入设备 计算机系统
输出设备
系统软件 计算机软件
应用软件
量子计算机：美英科学家 发现一种粒子的量子信息 能够从一个原子远距离传 送到另一个原子。这一发 现可能导致最终研制出高 速度的量子计算机。
毫微DNA计算机
现在科学家正在研制一种 毫微型计算机，用来诊断 和治疗人体某些癌症，它 们可以被放入人体内部， 定点清除疾病。新的装置 不再使用硅芯片和电路板， 而是由DNA构成。它不再由 电信号控制，而是通过释 放生物分子来对周围环境 的改变做出反应。
第一章 计算机基础知识
主要教学内容： 一、计算机、信息与社会（计算机发展史、分类、特点及应用） 二、计算机内数的表示与编码（二进制、数的机内表示及编码） 三、计算机系统、计算机的硬件组成和软件系统 四、多媒体技术与计算机 五、计算机网络 六、计算机病毒及其防治
计算机文化
Computer culture
• 第四代(fourth generation ) 1970— 大规模集成电路(Large-scale Integrated circuits) ，微机出现 1980— 超大规模集成电路，计算机可处理各种 信息（声音，文字，图像...） 多媒体出现。 1990— 网络(Net)和多媒体(Multimedia)技术 广泛应用，计算机与电话，传真，光纤 融合为一体，出现了信息高速公路。
电子计算机的分类
数字计算机 通用机
电子计算机
模拟计算机
专用机
按规模分为：巨型机和大型机、小型机、微型机、工作站
信息的数字化
• 信息、数据与数据处理
信息 ： 人们对客观事物的直接描述。
数据 ： 数据是信息的具体表达形式。 信息与数据处理： 对数据进行采集、存储、分类加工、整理 和分析。
信息编码的基本概念
2+0*21+1*20+1*2-1 =1*2
(567.６)8=5*82+6*81+7*80+６*8-1 注
任何一种数制的数都可以用地位计数法展开
数制间的转换
• 二，八，十六进制与十进制之间的转换
方法：按地位计数法将二,八,十六进制展开 求和,得对应的十进制。
例：(101.1)2=1*22+0*21+1*20+1*2-1 =(5.5)10
汉字编码
汉字编码是指根据国家标准GB2312所编的汉字编码。共7445个 ，一级汉字3755个，二级汉字3008个。所有的字符和汉字按 94*94的矩阵排列 汉字输入码： 音码——全拼、双拼、简拼 形码——五笔字型、表形码、首尾码 混合码—— 快速码 数码—— 电报码、区位码 汉字机内码：计算机内部存储和处理汉字的编码，用两个字 节表示一个汉字,且两个字节的最高位均为1.
计算机的应用领域
– 1. – 2. 科学计算 数据处理和信息加工
– 3. 实时控制
– 4.
计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助制造（CAM） 计算机辅助教学（CAI） 计算机辅助诊断
人工智能和专家系统 多媒体技术、网络与信息高速公路 计算机医学应用
– 5. – 6. – 7.
计算机的特点
◆
◆
精度高
计算机的发展方向：微型化、巨型化、网络化和智能化
新型结构的计算机
汽车设计的革命—虚拟环境
盲用计算机
未来计算机
IBM这台计算机有 8192个中央处理器， 每秒运行次数达12.3 万亿次。
中国目前运行速度最快的计 算机——五万亿次超级计算 机,在国际前五百台最快计 算机中排名第十四位。
最薄的计算机