(7.1.2.3)-第1讲 计算机基础知识

大学计算机1(Windows10+Office2016)教材：1、大学计算机基础朱新华、张兰芳主编广西师范大学出版社2、大学计算机基础实例教程朱新华王利娥主编辅助参考书：1、大学计算机-计算与信息素养战德臣等编高等教育出版社

2、大学计算机基础姚怡等机械工业出版社2023/11/262课程内容框架第一部分：计算机基本知识（24学时）工作原理；发展与分类、应用与新技术；计算机的信息表示(汉字、数字、英文字符等)互联网及其应用、网络安全计算思维、算法与数据结构计算机系统组成、操作系统的基本操作使用第二部分：office2016办公自动软件使用(44学时)

文字处理与word2016使用电子表格与excel2016的使用

演示文稿与powerpoint2016的使用2023/11/263课程考核与管理课程考试：必须参加学校的期末考试，成绩合格者方可取得该门课学分和毕业证！考试方式:为机器在线考试（理论题+操作题）。成绩总评：期末考试（60%）+平时成绩（40%）*平时成绩包括：课堂教学到课率（10&）+课堂练习完成情况（40%）+office2016大作业完成情况（50%）课程管理：测试成绩计入总评成绩中。每次要求提交的课堂练习必须提交，否则算缺课处理。2023/11/264上课方式与要求上课方式：课堂教学为主，网络教学为辅助。借助智慧树（）平台，在“翻转课堂”进行互动教学、作业布置和提交。学习要求：1、按老师布置要求，跟随教学进度学习。2、在智慧树平台上，自行观看视频进行预习。3、智慧树平台辅助学习方法：在手机上登录“知到”APP或在电脑上登录智慧树网站,进入“大学计算机基础（学习分课）”，观看微课视频。第一章计算机基础知识网络探讨：计算机技术对给社会带来的影响：科技时代的“数字鸿沟”第一节计算机概述何为计算机？计算机是一种快速而高效地完成信息处理的电子设备。台式机信息处理输出结果输入工作方式：工作原理：程序控制下存储程序，逐条执行采用“程序控制工作方式”，只要输入不同的程序，就可以让计算机做不同的工作。确定了计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成以及它们之间的相互联系。采用二进制形式的0、1代码串表示数据和指令。冯·诺依曼设计思想的三个特点:存储程序，逐条执行冯.诺伊曼美籍匈牙利科学家.1910-1950

程序指令内存条

CPU处理器一、计算机的工作原理早期计算工具绳结算筹算盘二、计算机的产生与发展法国科学家帕斯卡英国科学家查尔斯.巴贝奇美国科学家霍华德·艾肯1822年，发明了差分机1944年，发明MarkI电磁式计算机1642年发明了第一部机械式计算器发展过程ENIAC(电子数字积分计算机)世界上第一台计算机ENIAC(1946年，美国)占地167m2

体重27吨17468只电子管功耗140KW5000次加法/秒我国计算机的发展历程1958年，中科院计算所研制成功我国第一台小型电子管通用计算机103机(八一型),标志着我国第一台电子计算机的诞生。1965年，中科院计算所研制成功第一台大型晶体管计算机109乙，之后推出109丙机，该机为两弹试验中发挥了重要作用；1974年，清华大学等单位联合设计、研制成功采用集成电路的DJS-130小型计算机，运算速度达每秒100万次；1983年，国防科技大学研制成功运算速度每秒上亿次的银河-I巨型机，这是我国高速计算机研制的一个重要里程碑；1985年，电子工业部计算机管理局研制成功与IBMPC机兼容的长城0520CH微机。1992年，国防科技大学研究出银河-II通用并行巨型机，其向量中央处理机是采用中小规模集成电路自行设计的，总体上达到80年代中后期国际先进水平。它主要用于中期天气预报；1993年，研制成功曙光一号全对称共享存储多处理机，这是国内首次以基于超大规模集成电路的通用微处理器芯片和标准UNIX操作系统设计开发的并行计算机；华罗庚教授是我国计算机技术的奠基人和最主要的开拓者之一。华罗庚教授和我国第一个计算机研制小组1956年春，国家制定了发展我国科学的12年远景规划，把开创我国的计算机技术事业等项目列为四大紧急措施之一。化罗庚教授任计算机技术规划组组长。按组成元件划分,分为四代：阶段年份物理器件软件特征应用范围运算速度(次/S)主要特点第一代1946-1957电子管机器语言、汇编语言科学计算几千--几万体积大、耗电大、可靠性差、价格昂贵、维修复杂第二代1958-1964晶体管高级语言科学计算、数据处理、工业控制几万--几十万体积较小、重量轻、耗电小、可靠性较高第三代1965-1971小规模集成电路操作系统科学计算、数据处理、工业控制、文字处理、图形处理几十万--几百万小型化、耗电少、可靠性高第四代1972至今大规模集成电路数据库网络等各个领域几百万--百亿微型化、耗电极少、可靠性很高三、计算机的分代大规模集成电路时代第四代：大规模或超大规模集成电路（1972－至今）

运算速度：几百万－几百亿（次/秒）

用途：扩展到所有的行业和部门大/超大规模集成电路集成433亿个晶体管181、按计算机用途划分四、计算机大家族家谱（分类）专用计算机：是指专为解决某一特定问题而设计制造的电子计算机。一般拥有固定的存储程序。笔记本通用计算机：指各行业、各种工作环境都能使用的计算机。2、按计算机规模与性能划分巨型机（超级计算机）大型机中型机小型机微机（PC机）每秒一万亿（=10^12）次我国超级计算机2023/11/2621

特点：使用微处理器，体积小，重量轻，可靠性高，使用灵活方便。用途：最为广泛。台式机笔记本掌上电脑上网本微机五、计算机的应用领域科学计算实时控制数据处理计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）文字处理和办公自动化人工智能计算机网络应用早期的计算机主要用于科学计算。科学计算仍然是一个重要应用。如高能物理、工程设计、地震预测、气象预报、航天技术等。五、计算机的应用领域科学计算实时控制数据处理计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）文字处理和办公自动化人工智能计算机网络应用北京航天控制中心在实时监控嫦娥一号的发射情况五、计算机的应用领域科学计算实时控制数据处理计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）文字处理和办公自动化人工智能计算机网络应用数据处理是用计算机处理生产活动，对在科研活动中获得的大量数据进行转换、分类、存储、传送、生成报表等。五、计算机的应用领域科学计算实时控制数据处理计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）文字处理和办公自动化人工智能计算机网络应用五、计算机的应用领域科学计算实时控制数据处理计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）文字处理和办公自动化人工智能计算机网络应用五、计算机的应用领域科学计算实时控制数据处理计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）文字处理和办公自动化人工智能计算机网络应用五、计算机的应用领域科学计算实时控制数据处理计算机辅助设计（CAD）、辅助制造（CAM）、辅助教学（CAI）文字处理和办公自动化人工智能网络应用六、计算机的发展趋势发展高速度、大存储量和强功能的巨型计算机。这是核反应堆等尖端科学的需要，也是使计算机具有类似人脑的学习和复杂推理的功能所必需的。巨型机的发展集中体现了计算机科学技术的发展水平。巨型化让计算机具有模拟人的感觉和思维过程的能力。智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能，知识处理和知识库管理的功能等等。智能化充分利用计算机的宝贵资源并扩大计算机的使用范围，为用户提供方便、及时、可靠、广泛、灵活的信息服务。网络化微型化进一步提高集成度，利用高性能的超大规模集成电路研制质量更加可靠、性能更加优良、价格更加低廉、整机更加小巧的微型计算机。什么是人工智能？有一种观点：“机器人终将会战胜人类!”，你怎么看？讨论：第二节计算机中的信息表示任何信息由计算机处理必经过数字化（0和1组成的二进制代码串）1、计算机能处理什么样的信息？声音文字图像影视资料数字数字化加工处理计算机0、1代码结果输入2023/11/2633技术实现简单。计算机的组成电器通常有两种状态，开关的接通和断开，正好可表示“0”、“1”。运算规则简单，两个二进制数的和、积运算组合简单。适合逻辑运算，二进制只有两个数码，和逻辑代数中的“真”“假”相吻合。易于进行转换，二进制和十进制数转换简单。那二进制是咋回事啊？数值5在计算机中怎么表示成二进制的形式啊？2、计算机为什么要采用二进制？3、信息在计算机中如何进行编码表示？十进位计数制（日常中使用）使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9十个数码表示数基数：某计数制中数码的个数,十进制为10进位规则：逢十进一多项式展开示例其中，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。(85.12)10

=8×1015×1001×10－12×10－2+++数值型数据在计算机中的编码规则：按进制之间的转换。不同类型的信息，编码规则不一样。0位号：-2-112023/11/2635二进制：组成数码：0，1，基数2，逢二进一。八进制：组成数码：0,1,2,3,4,5,6,7,基数8，逢八进一。十六进制数：组成数码：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F,基数16，逢十六进一。其他进位计数制思考题：下列数据中，有可能是八进制的是：

A.408B.677C.659D.802十进制转化为二进制例如：(75)10=(???)2方法：逐项除2取余逆排列（只考虑整数）答案：(75)10=（1001011）275237211821902241002220112023/11/2637方法：按权值展开成多项式相加（1001011）2=（?）10

二进制转换成十进制1×260×25+0×24+1×20+1×21+1×23+642=+8+1+=75（1001011）2

=字符型数据在计算机中的表示英文字符在计算机内的编码规则使用ASCII编码

ASCII码即美国标准信息交换码，用7位0、1代码串来编码。所有英文字符的编码可在ASCII码表中找到。7位ASCII码表共有128个字符，其中：32个通用、标点符号0-910个数码52个大小写英文D的ASCII编码：1000100400111BELETB’7GWgw1000BSCAN（8HXhx1001HTEM）9IYiy1010LFSUB*：JZjz1011VTESC+；K[k{1100FFFS，<L\l|1101CRGS–=M]m}1110SORS.>N↑n~1111SIVS/？O↓oDEL4321位765位0000010100111001011101110000NULDLESP0@P′p0001SOHDC1！1AQaq0010STXDC2”2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv2023/11/2641根据该字符对应的ASCII码值的大小比较思考题：

1.按对应的ASCII码值来比较，不正确的是：

A.”b”比“a”大B.”Q”比“f”大C.逗号比空格大编排规律NUL(空)位于表的第一个位置，其值最小。整体：从左到右控制符号(除DEL)<标点符号<数字字符<大写字母<小写字母。

内部：数字字符按其对应的十进制数值大小排序；大小写字母按英文字母表的顺序排序。ASCII字符排序二进制汉字字符在计算机内的表示国标码

1981年5月由中国国家标准总局颁布《信息交换用汉字编码字符集》(GB2312-80)作为汉字交换码（在不同汉字系统之间交换时使用），编码的国家标准简称国标码。收录汉字总数:7445。4、字符型数据在计算机中的表示另外还收录常用符号、序号、图形字符集、英文字母、日文假名、希腊字母、俄文字母、汉语拼音、注音字符、制表符号等.国标码编码：一个汉字的国标码用2个字节表示，第一个字节表示汉字所在的行，第二个字节表示汉字所在的列，通过汉字在表中的位置确定其国标码。GB2312-80代码表（局部）啊

01100000100001=〉3021H（国标码）1601(区位码)保

01100010100011=〉3123H（国标码）1703(区位码)二进制汉字字符在计算机内的编码表示44为了避免ASCII码和国标码同时使用时产生二义性问题，在微机系统，汉字常使用2个字节存储，并把每个字节的最高位设为1。这就是汉字机内码。

(这是汉字和西文字符的根本区别)。机内码:每个计算机内部使用的汉字编码。每一个汉字输入计算机后就自动转为机内码，才能在计算机内流动和处理。国标码是汉字系统间交换的国家标准，为什么不在计算机内部直接使用国标码而要另使用机内码呢？0011000100100011从国标码表查到“保”字的国标码为:00110001从ASCII码表查到字符“1”

ASCII码为:出现了二义性：这到底是一个汉字”保”呢，还是两个字符组合：“1#”?二进制汉字字符在计算机内的表示00100011“#”的ASCII码为:二进制汉字字符在计算机内的表示机内码由国标码转换而得:

机内码＝国标码的16进制表示＋8080H如：“啊”的国标码：0011000000100001那么：0011000000100001+1000000010000000=1011000010100001所以:”啊”的机内码:1011000010100001

转换目的：保证每个字节二进制首位为“1”总结:汉字机内码编码由2个字节组成每个字节最高位为1区分ASCII编码或：机内码=国标码+1000000010000000英文字符数值数据汉字字符按不同进制之间转换ASCII编码标准由国标码转换成机内码二进制总结计算机中几种信息表示：练习：请用ASCII编码表示一句英文句子。如：Iloveyou100100111011001101111111011011000111111001110111111101011x1=1

11x11=121

111x111=12321

1111x1111=1234321

11111x11111=123454321

111111x111111=12345654321

1111111x1111111=1234567654321

11111111x11111111=123456787654321

111111111x111111111=12345678987654321数字的对称美黄金分割点0.618最高雅的建筑：巴黎圣母院的正立面的宽度和高度之比为0.618ABCD勤学如初起之苗，不见其增，日有所长；辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。积跬步以至千里，积怠惰以致深渊。二进制数值计算

加法规则乘法规则0+0=05、计算机中的运算1+0=10+1=11+1=100×0=01×0=00×1=01×1=1基本运算：二进制的运算规则：

计算机的“计算（Computing）”（或者称为“运算”）可以分为数值计算（如函数计算、方程求解、微分、积分、概率统计等)和非数值计算（如逻辑推理、比较、排序、查找等）两大类：

1110+0101练习：二进制逻辑计算逻辑运算是用数学方法研究逻辑问题。也称布尔运算。运算数只有2个，真值和假值。可以用1和0表示这两个数。有三种基本运算，即逻辑与(AND)、逻辑或(OR)、逻辑非(NOT)，简称与、或、非。逻辑“与”运算0AND0＝0逻辑“或”运算逻辑“非”运算NOT0＝10AND1＝01AND0＝01AND1＝10OR0＝00OR1＝11OR0＝11OR1＝1NOT1＝0练习：1、（269）10=（？）16=（？）2

2、（100110.101）2=（？）103、已知英文字母b的ASCII码值为98，那么字母e的ASCII码值是？？4、八进制数397Q是一个不合法的数值，仿照此数，分别列举一个不合法的二进制数和一个不合法的十六进制数。

字母表示法下角标表示法十进制（Decimal）21D二进制（Binary）10101B八进制（Octal）25Q十六进制（Hexadecimal）15H（21）10(10101)2(25)8(15)16

六计算思维逻辑思维实证思维计算思维以推理和演绎为特征，是所有学科的理论支撑，以数学学科为代表以观察和总结自然规律为特征，是物理学、天文学、化学、生物学、医学等近代科学的基础，以物理学科为代表以设计和构造为特征，是当今信息时代分析和解决问题的方法论，计算思维以计算机学科为代表三大科学思维一、计算改变了什么？二、什么是计算？三、什么是计算思维？计算思维思考56一、计算改变了什么计算改变了科学家的思考方式57最典型的案例：人类的基因工程----耗时10年，耗资数百亿美元。散弹枪算法提出来后，用于基因测序----耗时几天，耗资千把美元就能测一个基因。（因为大量的繁杂的工作由计算机完成，大大解放了生物学家，从而改变着生物学家的思考方式）一、计算改变了什么计算改变了工作方式数字化会议数字化医疗数字化教学数字化制造58数字化会议59数字化医疗60数字化教学61数字化制造62美国学者尼葛洛庞帝在其1996年出版的《数字化生存》一书中提出的，按照他的解释，计算不再只与计算机有关，它决定我们的生存。63尼葛洛庞帝（Negroponte）为美国麻省理工学院教授及媒体实验室的创办人。西方媒体推崇他为电脑和传播科技领域最具影响力的大师之一，1996年7月被《时代》周刊列为当代最重要的未来学家之一。计算改变了世界二、计算思维是什么1、计算的定义：计算是指运用事先规定的规则，将一组数值变换为另一(所需的)数值的过程。对某一类问题，如能找到一组确定的规则，当给出这类问题中的任一具体问题后，按规则可以完全机械地在有限步内求出结果，则说这类问题是可计算的。这种规则就是算法。642.计算思维的定义“计算思维”是美国卡内基梅隆大学周以真教授提出的一种理论。周以真认为：计算思维是运用计算机科学的基础概念去求解问题、设计系统和理解人类行为，它涵盖了计算机科学的一系列思维活动。周以真（英文名JeannetteM.Wing，），美国计算机科学家。卡内基-梅隆大学教授。美国国家自然基金会计算与信息科学工程部助理部长。ACM和IEEE会士。

65问题求解中的计算思维系统设计问题求解人类行为理解建立问题模型选择算法编程实现66百元买白鸡公鸡每只5元，母鸡每只3元，小鸡一元3只，一百元买一百只鸡，问有几种买法？问题分析：X+Y+Z=1005X+3Y+Z/3=10067编程计算思维能够反映人类思维活动，高效执行。For

x=1to100Fory=1to100Z=100-x-yIf5*x+3*y+z/3=100thenPrintx,y,zEndifNextforNextfor68系统设计中的计算思维将系统中的变换过程映射为符号变换——形式化，然后就可以用计算机进行处理。系统设计问题求解人类行为理解70系统设计中的计算思维认识抽象自然系统和社会系统符号系统系统分解……子系统1子系统N信息管理系统计算思维概述和特点囚徒困境——博弈策略建模警方逮捕了A、B两名嫌疑犯，但没有足够证据指控二人有罪。于是警方分开囚禁嫌疑犯，并向双方提供以下相同的选择（如表所示）：（1）如果一人认罪并检控对方（背叛），而对方保持沉默，则此人将获释，沉默者将判监禁10年。（2）如果二人都保持沉默（合作），则二人同样判监1年。（3）如果二人都互相检举（背叛），则二人同样判监8年。策略A沉默（合作）A认罪（背叛）B沉默（合作）二人同服刑1年A即时获释；B服刑10年B认罪（背叛）A服刑10年；B即时获释A和B二人同服刑8年72囚徒困境——博弈策略建模囚徒的策略选择困境两名囚徒的选择：（1）若对方沉默，背叛会让我获释，所以我会选择背叛。（2）若对方背叛我，我也要指控对方才能得到较低刑期，所以选择背叛。结果：两人都选择背叛，结果二人服刑8年。如果两个囚徒合作保持沉默，总体利益会更高。而两个囚徒追求个人利益，选择背叛时，总体利益较低。这就是困境所在。73囚徒困境——博弈策略建模囚徒困境的数学建模（1）策略的符号化将囚徒各种选择获得的收益和支付转换为数值，获得表所示符号表。符号分数英文中文说明T5Temptation背叛收益单独背叛成功所得R3Reward合作报酬共同合作所得P1Punishment背叛惩罚共同背叛所得S0Suckers受骗支付被单独背叛所获743、计算思维的特性1概念化，不是程序化。抽象多层次思维计算机科学不是计算机编程。像计算机科学家那样去思维意味着远远不止能为计算机编程。它要求能够在抽象的多个层次上思维。752基础的，不是机械的技能。现代社会每个人都必须掌握的技能基础的技能是每一个人为了在现代社会中发挥职能所必须掌握的。生搬硬套之机械的技能意味着机械的重复。763人的，不是计算机的思维。人类赋予计算机以激情创造性的使用计算机计算思维是人类求解问题的一条途径，人类聪颖且富有想象力，人类赋予计算机以激情。配置了计算设备，就能用自己的智慧去解决那些计算时代之前不敢尝试的问题。7