《人工智能基础与应用》课件 第1章 计算机技术基础

第1章计算机技术基础《人工智能基础与应用》本章导读信息是数字时代的核心资源，它不仅是知识传递的载体，还是决策制定的基础。随着信息社会的到来，计算机已成为人们不可缺少的工具。我们可以轻松地利用计算机处理文档、制作电子表格和演示文稿，可以利用计算机进行网络通信、网上购物、网上汇款、存储文件等。了解信息、认识计算机是开启数字时代大门的“金钥匙”。在学习人工智能基础和应用之前，有必要了解信息和计算机技术的一些基础知识。学习目标了解计算机的发展历程、特点、分类及其应用领域了解微型计算机的硬件系统和软件系统了解计算机的结构和工作原理掌握计算机中的数据表示（数制及其相互转换、字符编码等）目

录02计算机的特点、应用与人工智能的关系03计算机的结构和工作原理04计算机硬件系统01计算机的发展05计算机软件的类型06计算机中数据的表示07小结计算机的发展01计算机的早期探索

计算工具历史算盘：从古至今的计算革新，简洁实用，启发后世。计算机的早期探索：机械计算时代

古代计算工具的起源古代算盘，公元前3000年源于中国，最早机械计算工具。19世纪计算工具的发展19世纪，巴贝奇设计差分机与分析机，奠定现代计算机基础。计算机的早期探索理论突破与计算模型图灵机与冯·诺依曼结构奠定计算机科学发展基石。

电子计算机的问世与发展计算机发展历程自1946年首台电子计算机ENIAC诞生，技术快速演进，历经四个时代，从电子管到超大规模集成电路，性能飞跃，应用领域广泛。

电子元件变革发展阶段，主要元件从电子管至集成电路更新，体积、功耗递减，运算速度、存储量提升，成本降低，可靠性增强。

应用领域扩展初限于科学计算，后拓展至事务管理、工业控制，终至全面覆盖计算、管理、控制及网络应用，影响深远。电子计算机的问世与发展：第一代电子管计算机

ENIAC诞生1946年，首台电子计算机ENIAC在美国诞生，重30吨，耗电150千瓦。

ENIAC规格ENIAC：首台电子管计算机，运算速度超继电器计算机千倍，体积大、耗电、价格昂贵。电子计算机的问世与发展计算机基本元件发展晶体管电子管中小规模集成电路超大规模集成电路在19mm×13mm的芯片中，集成了8亿个电子元器件电子计算机的问世与发展：第四代计算机集成电路时代

微型计算机时代到来Intel4004微处理器问世，引领微型计算机普及，步入千家万户。计算机发展历程计算机从机械到超大规模集成电路，性能提升，体积缩小，成本降低，支撑人工智能兴起。

我国计算机的发展历程计算机起步上世纪50年代，中国计算机工业从无到有，初步探索硬件制造与软件开发。

产业体系形成经过多年发展，我国已构建完整计算机产业体系，涵盖硬件、软件及信息服务。

对AI影响计算机技术进步为人工智能等现代科技领域提供了坚实基础，推动了科技创新与发展。我国计算机的发展历程

早期探索与起步我国计算机事业于1950年代起步，1958年首台电子管计算机诞生，1965年实现晶体管跨越。自主研发与系列化生产1970s-1980s70年代，我国第三代计算机系列化生产；83年，“银河”巨型机问世，运算速度破亿次。高速发展与技术创新1990s-2000s90年代至00年代，中国科技高速进步，从微机普及到“银河-III”百亿次计算，奠定AI发展基石。2010年突破我国计算机的发展历程：新时代的挑战与机遇（2010s-至今）“天河一号”超级计算机成为全球最快的超级计算机，标志着我国在高性能计算领域的重大突破。2016年飞跃“神威·太湖之光”超算，全球首破十亿亿次浮点运算，速超第二名近3倍。当前发展机遇政策与技术革新双驱，计算机行业迎新机，信创助推国产软件普及，赋能AI科技。发展历程与未来我国计算机从自力更生到国际领先，未来将深度融合AI、大数据，前景广阔。计算机的分类：

计算机作为现代信息技术的核心，根据其设计目的、性能特点和应用领域，可以被划分为多种类型超级计算机超级计算机：万亿次运算，解决复杂科学难题。服务器服务器：高效稳定响应大量请求，适用于企业级应用，如银行系统、云计算平台。个人计算机（PC）个人计算机，广泛用于文档处理、网页浏览等，包括台式、笔记本和平板形式。嵌入式系统嵌入式系统，专控设备运行，如手机、家居、汽车、医疗。1）按规模和性能分类

计算机的分类

2）按处理数据的方式分类计算机分数字机、模拟机、混合机，各擅数字处理、物理量分析及二者结合。

3）按用途分类计算机分通用与专用，展现IT多样应用。硬件与软件协同计算机硬件与软件系统的发展

计算机系统由硬件与软件构成，二者协同进化推动信息技术革命，从机械装置到智能设备实现技术突破。技术迭代影响

硬件与软件迭代遵循技术逻辑，深刻改变人类生产与生活方式，形成现代信息技术社会基础架构。硬件系统

计算机硬件由运算器、控制器、存储器及输入输出设备构成，遵循冯·诺依曼原理。软件系统

软件系统搭建用户与硬件桥梁，分为系统与应用两大部分。硬件与软件的协同创新案例

硬件撑舞台，软件演大戏，协同创新显神通。

计算机技术的未来展望计算机革命指数级进步，量子计算领航，神经形态与边缘计算共绘蓝图。

重塑社会AI深化，大数据革新，生产模式转型，生活方式蜕变，科技编织未来篇章。计算机技术的未来展望：突破性技术的前沿探索

‌1）量子计算的算力革命‌量子计算利用叠加与纠缠，加速AI训练，破解大规模优化难题。

‌2）类脑计算的生物启发‌神经形态芯片与仿生机器人，展现类脑计算的生物启发，提升能效，逼近人脑触觉与决策。

‌3）边缘计算的分布式智能‌边缘计算提升响应速度，保障隐私安全，如自动驾驶实时分析路况。计算机技术的未来展望：跨学科融合的深度拓展‌1）智能医疗的突破性应用‌AI医疗影像识别早期癌症，准确率超95%；手术机器人助微创手术，精度高。‌2）教育模式的智能化转型‌AI助教个性教学，AR/VR打造沉浸实验，教育智能转型。‌3）绿色计算的可持续发展‌液冷技术与碳足迹追踪，助力绿色计算可持续发展。计算机技术的未来展望：伦理挑战与应对策略1）数据隐私算法偏见人脸识别风险引欧盟立法，强调算法透明与偏差检测。‌2）人机协作的边界界定‌计算机技术的未来展望：伦理挑战与应对策略

量子计算突破量子计算将突破传统算力限制，推动密码学、药物研发等领域跨越式发展，需构建新型算法与容错体系。

伦理框架构建AI伦理需建立数据隐私保护、算法透明度标准，通过跨学科委员会制定技术应用边界与问责机制。

边缘智能演进边缘计算结合5G实现低延迟万物互联，需优化分布式节点架构，解决能耗与算力协同的技术瓶颈。

学科融合路径医学影像AI诊断、碳足迹算法等案例印证技术本质理解比工具使用更能创造复合型人才价值。

技术哲学溯源从差分机到量子比特，计算载体持续进化，但始终服务于人类认知边界突破与文明形态重构的核心命题。

计算机的发展趋势与人工智能的未来科技革命21世纪科技浪潮，AI与计算机技术加速社会转型，生活各领域智能化，驱动经济发展。

生活渗透从手机到汽车，智能医疗至城市规划，AI技术全面融入，展现未来无限可能。计算机技术发展的核心方向计算能力的持续突破‌处理器性能飞跃，量子计算实用化，推动计算能力持续突破。存储与网络的协同进化‌存储进化至100TB固态硬盘，6G预研推动物联网时延降至0.1ms。绿色化与微型化并行‌碳基芯片、光子计算绿色节能，柔性电子皮肤商业化，科技绿色化、微型化趋势明显。人工智能技术的未来图景技术突破的关键领域‌GPT-5与"通义"大模型在多模态融合与神经形态计算上取得突破，实现4K视频生成与高效自动驾驶决策。行业赋能的典型场景‌AI革新教育与医疗，实现精准教学，辅助诊断，手术精度达0.01mm。伦理与治理的平衡探索探索伦理治理平衡，监管技术双管齐下，保障AI健康发展。

技术融合下的社会变革产业形态重构科技赋能，农业减药增效，服务创新提满意。

人类能力延伸Neuralink新设备助渐冻症患者意念操控，AR技术降低工业维修失误率。

技术融合下的社会变革：全球治理挑战数据主权博弈欧盟-美国数据隐私盾协议2.0要求跨国企业必须在本土存储公民生物特征数据‌。

就业结构转型AI创3400万新岗，却致7600万旧岗消失，就业结构大转型。算力与能效演进计算机技术以更强算力、更低能耗、更广连接为方向，2025年全球数据中心算力将达15ZFLOPS（1ZFLOPS=10²¹次浮点运算）。人工智能三元驱动人工智能通过“算法突破、场景渗透、伦理约束”协同发展，在教育、医疗等垂直领域应用渗透率超60%。技术融合重塑文明算力与AI深度融合将重构知识获取（脑机接口）、生产力组织（DAO）及文明演进路径（AI星际探索），伴随全球治理新挑战。技术融合下的社会变革：全球治理挑战计算机的特点、应用与人工智能的关系02计算机的特点

运算速度快计算机速算，几分钟解难题，胜过人力数年。

计算精确度高计算机精度高，远超人工，保障工程设计精确性。

存储容量大计算机存储器容量巨大，可高效管理海量数据。

逻辑判断能力强计算机逻辑推理能力提升，人工智能模拟人脑工作。

自动化程度高计算机按预设程序自动运行，无需人工干预，实现生产自动化，提升效率与质量。计算机的特点

可靠性高电子器件可靠性提升，新结构设计增强计算机稳定性。

通用性强计算机，通用信息处理工具，多领域适用，现代社会不可或缺。

（1）科学计算利用高性能计算解决复杂问题，如天气预报、核能研究、航空航天等。

（2）数据处理大数据分析，数据挖掘，数据清洗，为决策提供支持。

（3）过程控制工业自动化，实时监控与调整生产流程，提高效率与质量。

（4）网络应用电子商务，远程教育，社交网络，实现信息的快速传播与交流。计算机的应用与人工智能的拓展：计算机的应用计算机辅助设计利用计算机辅助工程设计，提升自动化水平，应用于建筑、机械、软件开发等领域，优化设计流程与成果质量。计算机辅助制造通过数控技术实现加工装配自动化，缩短生产周期，提升产品质量与效率，广泛用于离散型制造业。计算机辅助教学基于人机交互的教学系统，动态调整教学节奏，增强学习参与度，培养自主学习能力与知识应用能力。计算机辅助测试实现复杂指标自动化检测，精准完成电机维修参数测量，突破传统方法局限，保障测试数据可靠性。（6）计算机辅助系统计算机的应用与人工智能的拓展：计算机的应用（5）人工智能人工智能，模拟人脑，识别、推理、学习，推动智能时代。

（7）多媒体应用多媒体技术融合多种媒体，广泛应用于各领域，革新教育、医疗与娱乐等。计算机的应用与人工智能的拓展：拓展应用

（1）提升计算机应用效率AI自动化图像、语音、语言处理，显著提升计算机应用效率。（2）人工智能拓展计算机应用边界AI赋能计算机，拓展应用边界，解决更复杂问题。（3）人工智能创造新的计算机应用领域人工智能开拓新的计算机领域，如智能机器人、VR/AR，助力社会发展。

计算机的应用与人工智能的拓展：计算机与人工智能的未来趋势计算机与人工智能的深度融合未来，计算机和人工智能将更加深度融合，形成更强大的智能计算系统，为各个领域提供更智能化的解决方案。

人工智能应用场景更加广泛人工智能深化智慧城市、医疗、教育，全面革新社会生活。

人工智能伦理与安全引发关注AI发展带来伦理安全挑战，需加强研究，共创美好未来。

人工智能的实现平台AI平台功能集数据处理、机器学习、深度学习于一体，提供从算法开发到部署的全流程支持。

用户参与度降低技术门槛，使非专业人员也能参与AI应用构建，激发创新潜力。

平台组成涵盖数据工具、学习框架、模型训练与云端/边缘计算服务，构建全面AI生态。1）软件开发平台

软件开发平台是AI技术实现的核心工具，提供丰富库与框架，助力开发者高效构建与训练AI模型。TensorFlow与PyTorch主导，深度学习框架，开源生态，加速AI模型训练与部署。TensorFlow框架Google推出，支持Python等多种语言，具备多硬件加速能力，适用于图像识别、自然语言处理等场景。PyTorch框架

Facebook开发，动态计算图机制提升调试效率，集成GPU加速，广泛应用于学术研究与实时系统开发。人工智能的实现平台：主要平台类型2）云服务平台

通过分布式计算资源提供AI服务，支持弹性扩展和按需付费，助力开发者高效训练与部署模型。提供弹性计算资源，简化机器学习流程，支持大规模数据处理。阿里云PAI（PlatformofArtificialIntelligence）一站式AI服务覆盖数据处理、模型训练、预测服务等，具备全链路开发支持、高性能及丰富工具集，应用于营销、风控等领域。AWSSageMaker

亚马逊云服务（AWS）提供的全托管机器学习平台，集成数据标注至部署流程，支持多框架与自动化调优，适配企业级AI及实时推理场景。人工智能的实现平台：主要平台类型3）边缘计算平台

在靠近数据源的边缘设备上运行的计算环境，支持数据采集、处理及AI模型推理与执行，涵盖硬件与软件框架。硬件设备特性边缘计算盒子需强算力与低功耗，集成CPU、GPU或AI加速芯片，适用于工业物联网与智能监控场景。典型应用场景边缘计算盒子用于工业物联网实时分析与智能监控，如NVIDIAJetson系列支持边缘端深度学习模型部署。AI加速芯片案例NVIDIAJetsonNano与Xavier等嵌入式AI平台，专为边缘设备设计，优化本地化模型推理与执行效率。人工智能的实现平台：主要平台类型人工智能的实现平台：主要平台类型4）自动化机器学习（AutoML）平台AutoML平台简化机器学习流程，助非专业用户快速构建AI模型。人工智能的实现平台：平台选择考量因素易用性平台的直观性和学习曲线是关键。功能全面性是否支持从数据预处理到模型部署的全链条服务。成本效益考虑平台的使用成本，包括免费额度、按需付费模式等。社区支持活跃的社区可以提供丰富的教程、案例和问题解决帮助。集成能力与其他系统或服务的集成能力，便于构建复杂应用。

人工智能的实现平台：实践案例简析智能客服系统利用阿里云PAI构建，通过自然语言处理技术，实现客户问题的自动识别与回复。

智能农业监测NVIDIAJetson助力，AI实时监测作物生长，推动智能农业发展。计算机的结构和工作原理03计算机的结构和工作原理计算机硬件组成计算机硬件包括CPU、内存、硬盘、输入输出设备等，是计算机运行的物理基础。计算机软件系统软件系统分为系统软件和应用软件，系统软件如操作系统管理硬件资源，应用软件满足用户特定需求。数据处理流程计算机通过输入设备接收数据，CPU处理数据，最后通过输出设备展示结果，实现数据处理。计算机指令集指令集是CPU能执行的指令集合，是软件和硬件的桥梁，决定了计算机的计算能力和兼容性。冯・诺依曼结构五大组成部分：运算器、控制器、存储器、输入/输出设备核心思想：二进制、存储程序、程序控制计算机的基本结构

冯·诺依曼的计算机理论冯·诺依曼1946年奠基现代计算机基本结构，提出关键三点理论。

计算机的二进制基础新型电子计算机应该以二进制为基础，而不是使用十进制。

存储程序与过程控制程序预存，自动执行，实现计算任务。

计算机硬件体系结构计算机硬件体系结构包含运算器、控制器、存储器、输入与输出设备，协同完成数据处理与交互。

冯·诺依曼计算机的影响冯·诺依曼计算机奠定硬件基础，推动运算自动化与AI发展。

计算机的工作原理计算机工作原理概览计算机以二进制运算和存储程序控制为核心，是数据处理和人工智能技术的基础。

计算机执行程序的步骤计算机执行程序：取指令、分析、运算，结果存贮或输出。

指令与程序的概念指令是指能够控制机器工作的命令。程序是可以连续执行、并能够完成一定任务的一条条指令的集合。计算机硬件系统04计算机硬件系统概述计算机系统组成计算机硬件系统概述

计算机硬件系统的重要性硬件如人体骨骼，支撑科技功能运行。计算机硬件系统的构成计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。硬件与软件的关系硬件性能影响AI算法效率与效果，软件服务计算机运行。台式机常见硬件介绍下面以台式机为例，介绍常见的计算机硬件，如主板、总线及接口、CPU、存储器、输入输出设备等。主板、总线及接口：主板概述主板的定义与结构主板，连接各硬件，承载核心电路，微机基础部件。主板的开放式结构与扩展性主板开放式结构，支持设备扩展，决定微机性能与档次。主板

主板、总线及接口：总线总线结构现代计算机采用总线结构，作为系统部件间信息传输的公共通道，包括数据总线、地址总线和控制总线。

总线连接方式设备通过主板外置接口或内置扩展插槽与总线连接，插入即与系统总线建立通信。

常见总线标准微型计算机中，PCI、AGP、USB和IEEE1394是常见的总线标准，用于数据传输和设备连接。01主板、总线及接口：总线PCI总线PCI总线，32位数据接口，可扩展为64位，提升CPU效率，最大传输132MB/s。02AGP总线AGP总线直连CPU与内存，提升数据传输速率，优化图形处理性能。03USB总线USB总线：连接快捷，支持热插拔，成本低速度快，广泛应用于数码设备，USB4.0速度达40Gbps。04主板、总线及接口：总线IEEE1394总线IEEE1394总线支持400-800MB/s传输速率，实现设备热插拔，广泛应用于数码影像设备高速数据传输场景。05PCIe7.0PCIe7.0单向传输达128GT/s，x16配置双向突破512GB/s，单通道带宽超越前代多通道配置，显著降低数据延迟。PCIe7.0为AI、云计算提供超高速互连方案，推动硬件软件协同发展，支撑海量数据实时处理需求。主板、总线及接口：扩展槽

扩展槽定义与重要性扩展槽是主板上的插槽，用于固定扩展卡，决定电脑的升级性和设备扩展性。扩展插槽种类ISA、PCI、AGP等传统插槽与PCMCIA等专用接口并存，WI-FI、VXB等新兴类型补充应用领域。PCIExpress优势高速传输与广泛兼容性推动PCIExpress成为主流，满足云计算与人工智能时代的数据需求。未来技术趋势技术迭代与应用扩展将强化PCIExpress主导地位，支撑大容量存储与实时数据处理场景。主板、总线及接口：扩展槽主板、总线及接口：I/O接口接口的概念与作用接口是连接硬件设备，实现数据交换的逻辑电路，如I/O、PS/2和USB。USB接口的特点与应用USB接口：传输快，支持热插拔，广泛用于电脑外设连接。接口在人工智能系统中的作用接口确保AI系统数据传输顺畅，算法执行高效。CPUCPU的核心与速度CPU速度由主频、核心数和缓存决定，主频越高，运算越快。CPU与AI算法现代CPU多核结构与优化技术加速AI算法运算，提升效率。CPU关键作用AI领域高性能CPU，AI系统核心，决定算法速度与效果。存储器存储器分类根据与CPU的关系，存储器分为内存储器和外存储器，内存储器即主存储器，外存储器为辅助存储器。存储器在AI系统中的作用在人工智能系统中，存储器的性能和容量直接影响系统的处理能力和效率，是关键的硬件组成部分。存储器：内存储器

内存类型与特性内存分RAM、ROM，RAM容量大、频率高提升电脑性能。

只读存储器（ROM）ROM：只能读取，永久保存系统服务程序，如BIOS，不受断电影响。

高速缓冲存储器（Cache）Cache解决CPU、内存速度差，用SRAM提升存储效率。

存储器：外存储器外存特性容量大，成本低，速度慢，断电后信息持久保存。

外存类型包括硬盘、移动硬盘、U盘和光盘，作为计算机辅助存储。存储器：外存储器

硬盘外存储器概述硬盘通过主板IDE或SATA接口连接，作为计算机主要外存储设备，负责存储操作系统、应用软件及用户文件。机械硬盘特性HDD容量大、价格低，但读写速度较慢，含机械部件抗震性差，易受震动影响数据安全。固态硬盘特性SSD采用固态存储芯片，读写速度快，但容量较小且价格较高，适用于高性能存储需求场景。硬盘容量参数总容量以TB为单位，主流范围1-10TB，包含单片容量与盘片数参数，直接影响存储性能。存储器：外存储器

移动硬盘移动硬盘由普通硬盘加硬盘盒组成，通过USB等接口实现移动存储，存储容量大。U盘概述U盘又称闪存盘，为便于携带的移动存储设备，支持热插拔与快速数据传输，无需外接电源。存储优势具备体积小巧、容量大、传输速度快、价格低廉及抗震性强等特性，适配多场景数据传输需求。容量规格常见容量涵盖2G至1T，涵盖日常办公、影音存储及大文件传输等不同层级存储需求。接口特性采用USB标准接口，支持USB1.0至3.2协议，传输速率从12Mbps提升至10Gbps，适配高速读写场景。存储器：外存储器存储器：外存储器

光盘和光驱光盘分类光盘分为只读与可读写两类，CD-R仅单次写入，CD-RW支持多次擦写，蓝光光盘单碟存储25GB，为DVD容量五倍。光驱类型市场主流光驱涵盖CD、DVD、蓝光及刻录机，DVD光驱通过激光技术读取数据，适配不同存储介质。

存储器：存储单位存储单位与换算存储单位：位(bit)、字节(B)、KB、MB、GB、TB、PB，每级相差1024倍。

内存容量与性能内存容量大，读取速度快，电脑性能更优。

外存容量概述外存容量覆盖GB到TB级，包括硬盘、光盘和U盘。

输入设备

输入设备功能将人类可读信息转换为计算机识别的二进制代码，实现外部信息向计算机内部的传输。

输入设备类型包括键盘、鼠标、扫描仪、摄像头、触控屏、语音识别麦克风等，构建计算机与外界交互的桥梁。输入设备

键盘键盘：计算机输入设备，分有线无线，用户指令输入工具。鼠标鼠标：计算机输入设备，分有线无线，控制光标，执行命令。输入设备：其他输入设备

输入设备的多样化多样化输入设备：扫描仪、摄像头、数码相机等。输入设备对数字生活的影响输入设备进化，如语音、手势控制，丰富数字生活，提升人机交互体验。输入设备在人工智能中的作用输入设备为AI算法提供丰富数据，是其感知世界的关键。

输出设备输出设备功能将计算机处理结果转化为文字、图形、图像或声音，便于人类感知。

常用输出设备显卡、显示器、打印机和绘图仪等，广泛应用于数据可视化和文档打印。输出设备

显卡显卡，独立图形处理器，适配多种显示器，部分集成于主板。

显示器主流显示器：LCD，轻薄、省电、护眼，尺寸多样。

声卡和音箱现代声卡集成于主板，USB外置流行；音箱为音频输出必备，需接声卡，自带功放。输出设备：打印机

打印机类型针式打印机采用机械击打原理，噪音较大，适用于票据打印，如存折、发票及条形码等单据处理。

喷墨打印机喷墨打印机使用墨盒耗材，价格低廉且成本较低，适合小规模打印，但速度较慢。

激光打印机激光打印机以硒鼓为耗材，打印速度快，适合大批量输出，但设备及耗材价格较高。

热敏打印机热敏打印机通过加热显色，体积小巧且无噪音，适用于收银小票等短期文档，但不适用长期存档。

3D打印机3D打印机利用分层堆积技术，可制造立体物件，广泛应用于工业模具、医疗模型及创意设计领域。针式打印机输出设备：投影设备

投影设备概述投影设备通过特定接口连接计算机，将屏幕内容同步投射至大屏，适用于教学、展览及会议等场景，支持多人共享信息。技术发展现状高清晰、高亮度液晶投影机价格持续走低，技术进步推动设备普及，满足多样化场景需求。设备分类方式投影机分为透射式与反射式两类，依据工作原理区分，适应不同环境与投影内容要求。核心性能指标显示分辨率、投影亮度、尺寸及颜色等为核心参数，直接影响成像质量与设备使用效果。关键硬件组件主板与总线主板集成PCIe7.0和USB4.0接口，支持高速数据传输，扩展性强，兼容多种设备。CPU架构运算器与控制器协同工作，主频高，核心数量多，处理速度快，性能强劲。存储系统内存包括RAM和ROM，外存如硬盘、U盘、光盘，提供大容量数据存储，读写速度快。输入输出设备键盘、鼠标用于输入，显示器、打印机负责输出，摄像头、扫描仪捕捉图像，显卡提升图形处理能力，音箱输出音频。计算机软件的类型05

软件定义与组成程序与文档计算机软件由程序及文档构成，程序是按顺序执行的指令集合，文档用于说明程序功能。

程序设计语言作用程序设计语言是人机交互的基础，用于编写程序以控制计算机完成特定任务。软件系统分类

系统软件系统软件如操作系统，负责管理硬件资源并提供程序运行环境。

应用软件应用软件如办公软件和游戏，直接面向用户解决实际问题或娱乐需求。

系统软件系统软件定义系统软件是无需用户干预的程序集合，负责调度、监控和维护计算机系统，协调硬件工作。

系统软件组成包括操作系统、数据库系统、语言处理系统和服务程序，核心是操作系统。系统软件：操作系统

操作系统的定义与作用操作系统管理电脑资源，支撑软件运行，简化用户操作。操作系统分类常见的操作系统分为Windows、Linux、iOS、Android及HarmonyOS，涵盖桌面、服务器与移动端设备。Windows版本概述Windows包含XP、7、8、10、11及多款服务器版本，如Server2003至2025，覆盖不同应用场景。移动设备系统便携式电脑常用iOS、Android和HarmonyOS操作系统，满足多样化智能终端交互需求。系统软件：操作系统01系统软件：数据库系统数据库的概念与特点数据库：数据集合，冗余小，可共享；DBMS助建、用、维。02数据库系统的组成与功能数据库系统集存储、管理与高效数据操作于一体，提供信息支持。03常用的数据库管理系统常用数据库：单机版SQLite、Access、H2Database；网络版Oracle、MySQL、SQLServer、MongoDB。04数据库技术的重要性数据库技术：计算机发展快，应用广，微机环境下学习必要。系统软件：语言处理程序程序与程序设计语言程序为解决问题的指令集，程序设计语言如Python、C++助其实现。机器语言与机器语言程序机器语言：二进制指令集，直接由计算机执行，编写难，运行快。汇编语言与汇编语言程序汇编语言：符号化的机器指令，易读易改，但移植性差。语言处理程序定义语言处理程序是为用户设计的编程服务软件，用于编译、解释和处理各类计算机语言，实现人与计算机的高效交互。程序翻译机制通过编译或解释方式将高级语言转换为机器语言，确保程序能在计算机底层硬件上直接执行运行。翻译程序作用作为程序语言翻译的核心组件，它将抽象的代码指令转化为计算机可识别的二进制机器码，完成人机语言转换。编程语言层级高级语言通过翻译程序与机器语言建立桥梁，使程序员能使用结构化、模块化的代码实现复杂功能开发。系统软件：语言处理程序系统软件

系统辅助处理程序系统辅助程序，维护电脑运行，提升系统可靠性与性能，管理硬件资源，支持AI算法稳定执行。系统软件操作系统Windows,Linux,鸿蒙，多元化选择，满足不同用户需求，提供稳定高效的操作环境。数据库系统MySQL,Oracle，强大数据管理能力，支持高并发访问，保障数据安全与完整性。语言处理程序机器语言,汇编语言,高级语言，从底层到高层，覆盖全面编程需求，提升开发效率。

应用软件01应用软件分类根据服务对象，应用软件可分为通用软件与专用软件，前者广泛适用，后者针对特定领域。

02应用软件特性应用软件具备实用性与针对性，旨在解决具体问题或满足特定需求，如办公、设计、游戏等各类程序。应用软件：通用软件

办公软件和办公套件WPSOffice等软件专为日常办公需求设计。

多媒体处理软件多媒体处理软件涵盖图形、图像、动画、音视频，如Photoshop、Maya、剪映等。

Internet工具软件Internet催生多样应用软件，如Web服务、浏览器、FTP、Telnet及下载工具迅雷等。应用软件：专用软件专用软件定义针对特殊需求定制开发，如自动控制车床与事务集成管理，无法通过通用软件实现，需单独组织人力开发。开发特点功能高度专用化，仅适用于特定场景，如工厂自动化控制，开发后无法复用，需长期维护与迭代。专用软件分类工业控制、数据管理、流程整合等类别，如生产线监控系统或企业级ERP定制方案，满足垂直领域需求。行业专用软件行业专用软件如AutoCAD、SolidWorks，在各自领域内广泛应用。学科专用软件如数学分析软件MATLAB、化学模拟软件Gaussian等，为特定学科的研究提供了强大的工具。企业专用软件AI赋能企业软件，提升管理效率，变革商业运营。

人工智能应用软件人工智能应用软件实现人工智能算法，提供用户友好界面，促进人机交互，支持多样化智能应用。

软件功能特性集成复杂AI模型，简化操作流程，增强沟通效率，广泛应用于生活与工作场景。1）定义与功能人工智能应用软件利用AI技术开发，通过模拟人类感知、学习等智能行为，提供自动化服务或解决方案。核心特性具备智能化、高效性、可定制及可扩展性，支持环境适应与任务优化，满足多样化需求。对比分析与传统软件相比，AI应用软件以数据驱动决策，支持持续学习，交互更主动，如人脸识别与智能客服。人工智能应用软件：人工智能应用软件概述人工智能应用软件：人工智能应用软件概述2）发展历程人工智能软件从50年代发展至今，已成社会进步关键力量。人工智能应用软件：人工智能应用软件的应用场景1）智能家居智能家居，让生活更便捷，安全，舒适。通过智能系统，自动调节家居环境，实现智能化管理。2）医疗健康AI在医疗健康领域助力诊断、护理与药物研发。3）教育培训智能教育系统定制学习，精准评测，个性化辅导，提升教学效率。4）金融科技AI在金融科技中应用广泛，如智能风控、投顾、客服，提升效率与个性化服务。

人工智能应用软件：人工智能应用软件的未来发展趋势1）智能化程度不断提高未来AI软件将更懂用户，提供更智能服务。

2）跨领域融合加速AI跨界融合，提升家居、医疗、金融安全与创新。

3）个性化服务成为主流未来AI软件将更懂用户，提供个性化服务。4）人工智能安全防护未来AI应用需强化数据加密与权限分级，部署实时漏洞监测系统，构建多层防御框架保障用户隐私不被泄露。人工智能应用软件：人工智能应用软件的未来发展趋势计算机中数据的表示06

计算机中数据的表示数据分类计算机处理数据分为数值与非数值两类，包括数字、文字、图形等。

数据存储信息以二进制形式存储，通过数制转换实现数据数字化。

数制定义数制是用固定符号和规则表示数值的方法，如二进制计数制。常用数制的表示方法

常用数制概述计算机领域，四类进位制：二、八、十、十六，各有特色符号与权值。进位制详情二进制基2，符号0、1；八进制基8，符号0-7；十进制基10，符号0-9；十六进制基16，符0-9及A-F。

常用数制的表示方法十进制十进制，逢十进一，用0-9十个符号计数。

二进制在计算机系统中采用的进位计数制。在二进制中，只有0和1两个符号组成。计数规则是逢二进一。

八进制由0，1，2，3，4，5，6，7八个符号组成，计数规则是逢八进一。常用数制的表示方法：十六进制

十六进制的使用与符号十六进制用0-9和A-F表示，计数逢十六进一。数制标识方法二进制、八进制、十进制、十六进制混合使用时，可用基数下标或对应字母后缀区分，如B、O、D、H。十六进制标识十六进制数以H为后缀，如（A46F）16可写成（A46F）H，便于快速识别进制类型。进制转换规范不同进制数值需明确标注，避免混淆，如十进制（789）10可简化为（789）D，确保书写清晰。常用数制的表示方法：十六进制常用数制之间的转换：非十进制数转换成十进制数二进制转十进制示例N=（101101.01）B=1×25+0×24+1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2=32+0+8+4+0+1+0+0.25=（45.25）D八进制转十进制示例N=（634.03）O=6×82+3×81+4×80+0×8-1+3×8-2=384+24+4+0+0.046875=（412.046875）D十六进制转十进制示例N=（3A6E.5）H=3×163+10×162+6×161+14×160+5×16-1=12288+2560+96+14+0.3125=（14958.3125）D转换规则：非十进制转十进制需按位权展开计算。常用数制之间的转换

十进制数转换成二进制数整数除2倒序取余，小数乘2顺序取整。【例】N=（25.625）D=（11001.101）B将25.625的整数部分