人工智能导论 课件 第1章 计算思维与计算机基础

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教材：

胡玉荣，余云霞，董尚燕，李俊梅，

《人工智能导论》，清华大学出版社，2025.9人工智能导论第1章

计算思维与计算机基础

1.4办公软件与信息处理1.2信息编码与数据表示1.3计算机工作原理

1.1计算机系统概述1.5计算思维21.1.1计算机发展历程20世纪40年代，在第二次世界大战期间，美国宾夕法尼亚大学电工系由莫利奇和艾克特领导，为美国陆军军械部研制了一台用于弹道轨迹计算的“电子数值积分和计算机”（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator简称ENIAC）。工作中的ENIAC第一台计算机的诞生31.1.1计算机发展历程两位发明人莫利奇和艾克特ENIAC使用的电子管第一台计算机的诞生41.1.1计算机发展历程占地面积170平方米总重量30吨使用了18000只电子管，6000个开关，7000只电阻，10000只电容，50万条线耗电量150千瓦每秒可执行5000次加法或400次乘法运算ENIAC和女程序员第一台计算机的诞生5从第一台电子计算机的诞生到现在，计算机的发展随着所采用的电子器件的变化，已经历了四代。电子管晶体管中、小规模集成电路大规模集成电路1.1.1计算机发展历程计算机发展的四个阶段6第一代：电子管计算机（1946—1957年）硬件方面，逻辑元件采用的是电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用的是磁带。软件方面采用的是机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。特点是体积大、耗电量大、速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，寿命短、可靠性低，需要频繁进行维护工作。1.1.1计算机发展历程计算机发展的四个阶段7第二代：晶体管计算机（1958—1964年）硬件方面，逻辑元件采用的是晶体管，主存储器采用磁芯，外存储器采用的是磁盘、磁鼓。软件方面开始有了系统软件，提出了操作系统的概念；出现了FORTRAN、COBOL等高级语言。应用领域以科学计算和事务处理为主，并开始进入工业控制领域。特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高达300万次）。1.1.1计算机发展历程计算机发展的四个阶段8第三代：中小规模集成电路计算机（1965—1970年）硬件方面，逻辑元件采用中、小规模集成电路，主存储器采用半导体。软件方面，出现了分时操作系统，多用户可以共享计算机软、硬件资源。采用了结构化程序设计方法，为研制更加复杂的软件提供了技术上的保证。应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），可靠性显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化等。1.1.1计算机发展历程计算机发展的四个阶段9第四代：大规模和超大规模集成电路计算机（1971年至今）硬件方面，逻辑元件采用大规模、超大规模集成电路，主存储器采用半导体存储器，外存储器采用的是软、硬磁盘、光盘、优盘等。软件方面软件产业高度发达，各种实用软件层出不穷，极大地方便了用户，计算机技术与通信技术相结合出现了计算机网络，它把世界紧密地联系在一起，集图像、图形、声音和文字处理于一体的多媒体技术迅速崛起。1.1.1计算机发展历程计算机发展的四个阶段10第四代：大规模和超大规模集成电路计算机（1971年至今）应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。由于集成技术的发展，半导体芯片的集成度更高，每块芯片可容纳数万乃至数百万个晶体管，把运算器和控制器都集中在一个芯片上，出现了微处理器，微处理器和大规模、超大规模集成电路组装成微型计算机。微型计算机体积小，价格便宜，使用方便，但它的功能和运算速度已经达到甚至超过了过去的大型计算机。1.1.1计算机发展历程计算机发展的四个阶段11计算机的体系结构是冯·诺依曼模型体系结构。计算机的计算模型是基于图灵机模型。1.1.2计算机系统12冯·诺依曼冯•诺依曼与ENICA冯·诺依曼（JohnvonNeumann，1903~1957），原籍匈牙利，布达佩斯大学数学博士。20世纪最重要的数学家之一，在现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等领域内的科学全才之一，先后执教于柏林大学和汉堡大学，1930年前往美国，后入美国籍。1.1.2计算机系统13冯·诺依曼冯诺依曼提出了一个“存储程序”的计算机方案：计算机基本工作原理是存储程序和程序控制，自动执行。计算机使用二进制。计算机由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

以运算器为中心，控制器负责解释指令，运算器负责执行指令。现代几乎所有的计算机都是冯·诺依曼体系结构，被称为“现代计算机之父”。1.1.2计算机系统14图灵艾伦·麦席森·图灵（AlanMathisonTuring，1912年6月23日－1954年6月7日），英国数学家、逻辑学家，被称为“计算机科学之父”，“人工智能之父”。1931年图灵进入剑桥大学国王学院，毕业后到美国普林斯顿大学攻读博士学位，二战爆发后回到剑桥，后曾协助军方破解德国的著名密码系统，帮助盟军取得了二战的胜利。图灵1.1.2计算机系统151936年图灵发表了著名的《论数学计算在决断难题中的应用》一文，提出了理想计算机的数学模型----图灵机（TuringMachine）。1.1.2计算机系统图灵16图灵图灵机是指一个抽象的机器，通过某种一般的机械步骤，原则上能一个接一个地解决所有的数学问题。图灵把人在计算时所做的工作分解成简单的动作，把人的工作机械化，并用形式化方法成功地表述了计算这一过程的本质。图灵机反映的是一种具有可行性的用数学方法精确定义的计算模型，而现代计算机正是这种模型的具体实现。1.1.2计算机系统17图灵人工智能之父：1950年他发表论文《计算机器与智能》（ComputingMachineryandIntelligence），为后来的人工智能科学提供了开创性的构思,提出著名的“图灵测试”。1956年图灵的这篇文章以“机器能够思维吗？”为题重新发表，人工智能进入了实践研制阶段。图灵的机器智能思想无疑是人工智能的直接起源之一，随着人工智能领域的深入研究，人们越来越认识到图灵思想的深刻性：它们如今仍然是人工智能的主要思想之一。1.1.2计算机系统18硬件系统软件系统1.1.2计算机系统19主机主机包括中央处理器和内存储器（主存）。中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)是由大规模集成电路实现的，并集成在小硅片上。CPU是计算机系统的核心部件，负责执行指令和处理数据。它由运算器和控制器组成，能够执行算术逻辑运算、控制程序指令的执行顺序，并管理计算机系统中的各种资源。硬件系统1.1.2计算机系统20硬件系统主机计算机的内存储器（简称“内存”，也称为“主存”）是计算机的核心组成部分（如图所示），用于临时存储正在运行的程序和数据。它主要包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种类型。RAM允许数据的读写操作，但数据在断电后会丢失；ROM则只能读取数据，不能写入，常用于存储系统引导程序等重要信息。内存储器的工作速度快，对于计算机的性能有重要影响。1.1.2计算机系统21外部设备外部设备包括输入设备、输出设备和外存储器（辅助存储器）。（1）输入设备

输入设备将数据和程序转化为电信号输入到计算机中，人们通过输入设备操作和控制计算机。典型的输入设备包括键盘、鼠标、麦克风、手写输入设备等。硬件系统1.1.2计算机系统22外部设备（2）输出设备输出设备将计算机中的运算结果以人们能够识别的形式打印或显示出来。典型的输出设备包括显示器、打印机、绘图仪等。硬件系统1.1.2计算机系统23外部设备（3）外存储器外存储器不直接与CPU打交道，要使用外存中的数据必须先将其调入内存，再由CPU进行处理，其上的数据在断电后仍然存在。外存储器主要包括硬盘、光盘、U盘、磁带等。硬件系统1.1.2计算机系统24软件系统系统软件系统软件包括操作系统、实用程序、程序设计语言与语言处理程序、数据库管理系统等。（1）操作系统操作系统（OperatingSystem,OS）是计算机系统中负责管理硬件和软件资源、控制程序运行、提供用户界面的系统软件。它作为计算机硬件与上层应用程序之间的桥梁，使得计算机资源得到有效管理和利用。操作系统种类繁多，各有特色，适用于不同的计算场景和需求，主要分为几大类：Windows系列云操作系统Unix/Linux系列移动操作系统macOS1.1.2计算机系统25系统软件（1）操作系统国产操作系统市场上有多种产品国产操作系统鸿蒙操作系统01中科方德桌面操作系统06统信UOS03麒麟操作系统（Kylin）02银河麒麟（KylinOS04deepin05软件系统1.1.2计算机系统26系统软件（2）实用程序实用程序，也被称为支撑程序，是系统软件中的一个重要组成部分。它主要是为应用程序的开发、调试、执行和维护提供一组解决共性问题或执行公共操作的程序。实用程序可以根据其功能进行分类，主要包括以下几种类型：文件管理支持程序执行状态修改通信软件系统1.1.2计算机系统27系统软件（3）程序设计语言与语言处理程序程序设计语言与语言处理程序是系统软件中的重要组成部分，它们共同支持着软件开发的全过程重要组成部分程序设计语言是人与计算机之间进行信息交流的工具，它允许人们以特定的方式编写指令，这些指令可以被计算机理解并执行进行信息交流的工具根据语言的特点和用途，程序设计语言可以分为多种类型，如编译型语言（如C、C++、Java等）和解释型语言（如Python、JavaScript等）根据语言的特点和用途分类语言处理程序是指将程序设计语言编写的源程序转换成机器语言（或其他可执行形式）的程序，以便计算机能够运行。根据处理方式的不同，语言处理程序可以分为编译程序、解释程序和汇编程序三大类根据处理方式的不同分类软件系统1.1.2计算机系统28系统软件（4）数据库管理系统数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，简称DBMS）是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性内涵用户通过DBMS访问数据库中的数据，数据库管理员也通过DBMS进行数据库的维护工作。DBMS可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立、修改和询问数据库应用软件系统1.1.2计算机系统29应用软件办公软件图像处理软件视频剪辑软件多媒体播放软件游戏软件浏览器软件社交软件教育软件财务软件安全软件其他软件软件系统1.1.2计算机系统30第1章计算思维与计算机基础1.4办公软件与信息处理

1.2信息编码与数据表示1.3计算机工作原理1.1计算机系统概述1.5计算思维31进位计数制不同计数制之间的转换计算机使用二进制数计算机信息编码技术1.2信息编码与数据表示

1.2信息编码与数据表示321.2.1进位计数制进位计数制，也称为计数制，是按进位的方法进行计数、用以表示数值的体系。进位计数制是一种利用固定的数字符号和统一的规则来计数的方法，它允许数值在达到一定量时自动向更高位进位，从而能够表示更大的数值。进位计数制包含三个基本要素：数码在一个数中所处的位置，如个位、十位、百位等数位在某种进位计数制中，每个数位上所能使用的数码的个数。例如，十进制的基数为10，表示每个数位上可以使用0到9这十个数码基数一个固定值，表示在某种进位计数制中，每个数位上的数码所代表的数值的大小。位权等于在这个数位上的数码乘上一个固定的数值，这个固定的数值就是这种进位计数制中该数位上的位权。例如，在十进制中，小数点左边第一位的位权是101，第二位的位权是102，依此类推位权331.2.1进位计数制常见的进位计数制包括十进制（用D表示）、二进制（用B表示）、八进制（用O表示）和十六进制（用H表示），具体描述见表。十进制二进制八进制十六进制基数102816数码符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、90、10、1、2、3、4、5、6、70-9、A-F（A-F分别对应10-15）进位规则逢十进一逢二进一逢八进一逢十六进一应用场景日常生活和多数计算场景计算机内部表示数据（因为技术实现简单，逻辑电路只有两个状态，便于用0和1表示）早期计算机系统中较为常见，但现已逐渐淡出在编程中常用于表示内存地址和数据，因为它比二进制表示更紧凑，比十进制更易于转换为二进制1.2.2不同计数制之间的转换二进制转换成十进制二进制数转换成十进制数的方法是，从右到左用二进制的每个数去乘以2的相应次方，小数点后则是从左往右。例如，二进制数1101.01(B)转化成十进制的方法如下：1101.01(B)=1×20+0×21+1×22+1×23

+0×2-1+1×2-2=1+0+4+8+0+0.25=13.25(D)351.2.2不同计数制之间的转换十进制转换成二进制十进制数转换为二进制数时，由于整数和小数的转换方法不同，所以需要先将十进制数的整数部分和小数部分分别转换后，再加以合并。（1）十进制整数转换成二进制整数十进制整数转换为二进制整数采用“除2取余、逆序排列”法。具体做法是：用2去除十进制整数，可以得到一个商和余数再用2去除商，又会得到一个商和余数，如此进行，直到商为零时为止然后把先得到的余数作为二进制数的低位有效位，后得到的余数作为二进制数的高位有效位，依次排列起来36361.2.2不同计数制之间的转换（1）十进制整数转换成二进制整数例如，把十进制数173(D)转换为二进制数，转换过程如图所示，转换结果为10101101（B）。十进制转换成二进制371.2.2不同计数制之间的转换（2）十进制小数转换成二进制小数十进制小数转换成二进制小数采用“乘2取整、顺序排列”法。具体做法是：十进制转换成二进制用2乘十进制小数，可以得到积，将积的整数部分取出，再用2乘余下的小数部分，又得到一个积，再将积的整数部分取出，如此进行，直到积中的小数部分为零，或者达到所要求的精度为止然后把取出的整数部分按顺序排列起来，先取的整数作为二进制小数的高位有效位，后取的整数作为低位有效位381.2.2不同计数制之间的转换（2）十进制小数转换成二进制小数例如，把十进制小数0.8125(D)转换为二进制小数，转换过程如图所示，转换结果为0.1101(B)。因此，173.8125(D)＝10101101.1101(B)。十进制转换成二进制391.2.3计算机使用二进制数计算机内部广泛采用二进制来表示数据，主要是因为二进制具有技术实现简单、运算规则简单、适合逻辑运算、易于进行转换、抗干扰能力强以及高效性和扩展性等优点，这些优点使得二进制成为计算机内部表示和处理数据的最佳选择，具体如下：高效性与扩展性易于进行转换运算规则简单抗干扰能力强，可靠性高适合逻辑运算技术实现简单二进制优点401.2.4计算机信息编码技术（1）机器数数值型数据的编码在生活中表示数的时候，如果是正数，一般在数值前面加一个“+”号或数值前不写任何符号；如果是负数，则必须在数值前面加一个“-”号。这种由正负号表示的数值称为真值真值计算机中，“+”号和“-”号也必须用计算机能识别的0、1代码表示。在计算机中通常采用0表示数值的正号，用1表示数值的负号，这样符号就数字化了。为了能区分符号和数值，约定数的第一位为符号位，0表示正，1表示负。这种在计算机中连同符号一起数字化的数称为机器数机器数例如：一个占8个二进制位的数，真值为+1101（B），则机器数为00001101如果真值为-1001（B），则机器数为10001001。机器数中第一位为符号位，其余7位为数值位，不足7位数值时，左边补0411.2.4计算机信息编码技术（2）原码、反码和补码为了方便运算，机器数可以有多种不同的编码表示方法，其中最常见的有原码、反码和补码。下表给出了原码、反码和补码的计算规则。数值型数据的编码真值原码反码补码正数+X0X0X0X负数-X1X符号位不变，X取反，0变1，1变0符号位不变，X取反后加1421.2.4计算机信息编码技术（2）原码、反码和补码数值型数据的编码是计算机中对数字的二进制定点表示方法，它是最简单的编码方式。在原码中，最高位为符号位，0表示正数，1表示负数，其余位表示数值的大小。例如，对于8位二进制数，+11的原码为00001011，-11的原码为10001011。原码的优点是简单直观，但缺点是不能直接参与运算，因为直接使用原码进行加减运算可能会导致错误结果原码是数值存储的一种表示方法，多应用于系统环境设置中。反码的编码规则是：正数的反码与原码相同，负数的反码是原码除符号位外按位取反，即0变1、1变0。例如，对于8位二进制数，-1的原码是10000001（最高位是符号位，1表示负数，其余位是-1的绝对值1的二进制表示），则-1的反码为11111110。反码通常用作由原码求补码或由补码求原码的过渡码，它本身没有直接参与运算的能力反码是计算机中用于存储数值的编码方式，它将减法运算转化为加法运算，简化了计算机的运算过程。补码的编码规则是：正数的补码与原码相同，负数的补码是其反码末位加1。例如，对于8位二进制数，-1的补码为11111111。补码解决了原码和反码在运算中可能产生的问题，是计算机内部表示数值的主要方式补码431.2.4计算机信息编码技术（3）数的定点表示与浮点表示数的定点表示与浮点表示是计算机中用于存储和表示数值的两种基本方法，它们的主要区别在于小数点的位置是否固定。数值型数据的编码定点表示法，又称整数表示法，是指所有数据的小数点位置固定不变，小数点不需要使用符号表示出来。它常常有定点整数和定点小数两种类型。定点整数的小数点位置隐含在最低有效数位之后，而定点小数的位置则隐含固定在最高有效数位之前。定点表示法的特点如下：由于小数点的位置固定，因此定点表示法能够表示的数值范围相对有限表示范围有限对于定点小数来说，其能够表示的精度是固定的，这取决于分配给数值的位数精度固定定点表示法较为简单直观，适用于那些数值范围和精度要求相对固定的应用场景简单直观441.2.4计算机信息编码技术（3）数的定点表示与浮点表示浮点表示法，又称实数表示法，是用科学计数法表示的，是指小数点的位置可以根据需要而任意移动。由于小数点浮动不固定，所以，要用阶数和尾数来表示一个完整的数。数值型数据的编码其中，阶数表示小数点的位置，尾数表示数的有效位。这种表示方法的一般形式是N=M×RE其中，M为尾数（用定点小数的形式表示，影响浮点数的精度），E为阶码（用定点整数的形式表示，影响浮点数的表示范围），R为阶码的底451.2.4计算机信息编码技术（3）数的定点表示与浮点表示例如，对于一个十进制数25.125，它的浮点表示可以如下：数值型数据的编码25.125=0.25125×10225.125=2.5125×10125.125=25.125×10025.125=251.25×10-125.125=2512.5×10-225.125=25125.0×10-325.125=251250×10-4将十进制数25.125转换为二进制浮点数的过程如下：（1）整数部分：25(D)=11001(B)（2）小数部分：0.125=0.001(B)（3）二进制浮点数表示形式：25.125(D)=11001.001(B)=1.1001001×24(B)461.2.4计算机信息编码技术（3）数的定点表示与浮点表示浮点表示法的特点如下：数值型数据的编码表示范围广泛精度可变复杂度高浮点表示法广泛应用于科学计算、工程计算、金融计算等领域，这些领域往往需要对大范围、高精度的数值进行计算和处理。定点表示法和浮点表示法各有优缺点，适用于不同的应用场景。简单直观、易于实现，但表示范围和精度有限定点表示法表示范围广泛、精度可变，但实现复杂度高浮点表示法在选择使用哪种表示方法时，需要根据具体的应用场景和需求进行权衡和选择。471.2.4计算机信息编码技术（1）字符编码键盘上的字符在计算机中都必须转换为二进制数，才能被识别。现在绝大部分计算机的字符编码采用ASCII码。文字的编码ASCII码（AmericanStandardCodeForInformationInterchange）即美国标准信息交换码，这一编码方案最初是由美国制订，后来由国际标准组织（ISO）确定为国际标准字符编码。ASCII码采用七位二进制位编码，七位二进制数最多可表示的字符数为128（27）。计算机中用8位二进制数（1字节）存储一个ASCII码，将字节的最高位取0。481.2.4计算机信息编码技术（1）字符编码ASCII码分为控制字符和显示字符两部分。右图给出了ASCII码的可显示字符。文字的编码491.2.4计算机信息编码技术（1）字符编码ASCII码分为控制字符和显示字符两部分。下图给出了ASCII码的可显示字符。文字的编码ASCII码通过为每个字符分配一个唯一的编号（即ASCII码值）来实现字符的编码。例如，大写字母'A'的ASCII码值是65，小写字母'a'的ASCII码值是97字符的ASCII码值与其在计算机中的存储形式（二进制表示）是一一对应的。例如，大写字母'A'的二进制表示为01000001，小写字母'a'的二进制表示为01100001ASCII码虽然满足了早期计算机处理英文文本的需求，但无法表示其他语言（如中文、日文、韩文等）的字符。因此，人们开发了许多新的字符编码标准来扩展ASCII码的能力，比如Unicode编码和UTF-8编码。501.2.4计算机信息编码技术（1）字符编码为了解决多语言字符编码的问题，Unicode编码应运而生。Unicode编码是一种国际标准，旨在为世界上所有的字符和符号分配唯一的编码。文字的编码Unicode编码使用多个字节来表示一个字符（通常是2个字节或更多），从而能够表示几乎所有的字符和符号。Unicode编码的出现极大地促进了国际间的信息交流和文化传播UTF-8（UnicodeTransformationFormat-8bits）是一种针对Unicode的可变长度字符编码方式。UTF-8编码使用1到4个字节来表示一个Unicode字符，其中，常用的英文字符使用1个字节表示，而中文字符等则使用更多字节表示UTF-8编码的优点在于其兼容ASCII码（即ASCII码是UTF-8编码的一个子集），从而可以方便地在只支持ASCII码的环境中传输和存储Unicode文本511.2.4计算机信息编码技术（2）汉字编码汉字信息处理过程包含三个环节：即文字信息的输入、处理和输出，因此，汉字编码分为输入码、内码、字形码。文字的编码521.2.4计算机信息编码技术（2）汉字编码①内码汉字内码是指汉字在计算机内部进行存储、传递和运算所使用的数字代码。汉字的输入方式可以不同，但是对于每一个汉字，它的内码是固定的，即每个汉字有唯一的内码。文字的编码我国国家标准局于1981年5月1日公布了“信息交换用汉字编码字符集基本集”即GB2312作为国家标准（也称为GB2312-80或GB2312-1980）。中国大陆几乎所有的中文系统和国际化的软件都支持GB2312随着汉字信息处理技术的发展和计算机应用范围的扩大，我国于1995年颁布了《汉字编码扩展规范》（GBK）。GBK编码是在GB2312-80标准基础上的内码扩展规范，完全兼容GB2312-80标准GB18030是在GBK的基础上进一步扩展而来的，它完全兼容GB2312和GBK编码，同时增加了中日韩语中的汉字和少数民族的文字及字符030102531.2.4计算机信息编码技术（2）汉字编码②输入码文字的编码借助于标准键盘，用英文字母和数字组合进行汉字输入，即用若干个键代表一个汉字。这组字母数字串称为汉字的输入码内涵汉字输入码主要有按数字编码、按拼音编码、按字形编码和按音形编码四类。其中，五笔输入法采用按字形编码，拼音输入法采用按拼音编码分类五笔输入法的特点是基于汉字的笔画和字形结构进行编码，用户需要记忆一定的字根和编码规则五笔输入法拼音输入法的特点是基于汉字的拼音进行编码，用户只需输入汉字的拼音即可找到对应的汉字拼音输入法541.2.4计算机信息编码技术（2）汉字编码③字形码汉字字形码（字模码）用于显示或打印汉字时产生的字形。字形码有点阵方式字形码和矢量方式字形码两种。一个汉字信息系统具有的所有汉字字形码的集合构成了汉字库。对于点阵方式字形码而言，根据输出汉字的质量要求不同，汉字点阵的多少也不同。点数越多，汉字输出的质量越高。不同字体的汉字需要不同的点阵字库。文字的编码55采样、量化和编码每一组二进制数码代表一个采样的量化等级，然后把它们排列起来，得到由二进制脉冲组成的信息流采样点t1t2t3t4t5t6t7t8编码001101010101100010001010110111101.2.4计算机信息编码技术音频的编码56

声音表示的三个重要参数为：采样频率、量化位数和声道数采样频率量化位数声道数每秒钟抽取声波样本的次数每个采样点用多少二进制位表示数据范围使用声音通道的个数，即一次采样所记录的声音波形的个数采样频率越高声音质量越好数据量也越大量化位数越多音质越好数据量也越大立体声比单声道的表现力丰富，但数据量翻倍1.2.4计算机信息编码技术音频的编码57常见声音文件格式

.WAV：Microsoft公司开发的,音质与CD相差无几,但对存储空间需求太大，不便于交流和传播。.MIDI：比波形文件小，节省空间，但缺乏重现真实自然声音的能力，常用来存放背景音乐.MP3：有损压缩格式，压缩比高，基本不失真.WMA：与MP3格式类似的一种音频格式，压缩比更高，适合网络实时低速率传输1.2.4计算机信息编码技术音频的编码58采样、量化和编码图像的采样：空间连续坐标（x,y）的离散化→将图像编成若干个点→像素点1.2.4计算机信息编码技术图像的编码1920×108059图像的量化：每个像素颜色所使用的二进制位数称为像素深度1位黑白图像8位256色或256级灰度图像32位真彩色（表示224种颜色）1.2.4计算机信息编码技术图像的编码黑白彩色图像的编码：对每个像素编码，然后按行组织起一行中所有像素的编码，再按顺序将所有行的编码连起来，就构成了整幅图像的编码。模拟图像采样量化编码数字图像0100100011011101......1.2.4计算机信息编码技术图像的编码611.2.4计算机信息编码技术图形的编码图形（Graphic）也称为矢量图（VectorGraphic），是通过数学方法来描述存储的。它使用一组指令集合来描述图形的内容，如构成图形的各种图元（如点、线、面）的位置、维数、形状等。内涵由于图形是基于数学公式计算的，因此可以任意缩放而不会失真，同时占用的存储空间也相对较小。图形主要用于描述轮廓不复杂、色彩不丰富的对象，如几何图形、工程图纸、CAD图纸等应用图形的编码方法主要基于矢量图形技术，通过将图形分解为一系列的数学公式、线条、形状等基本元素，并使用这些元素来精确描述图形编码方法6263常见的图像文件

.BMP：位图格式文件，图形和图像通用，不压缩，占用磁盘空间大.GIF：压缩比高，磁盘占用空间小，适合网上传输交换，不能存储超过256色图像，可以包含动画的图片文件.TIF：支持压缩和非压缩，适合不同平台之间图像交换.JPEG,JPG：压缩比高占用磁盘空间小，适合大量图像处理，网络传输.WMF：Windows剪贴板及印刷领域使用，属于矢量图形.PNG：流式图像文件，压缩比高，无损压缩，适合网上传输，支持Alpha通道图像制作，不支持动画功能1.2.4计算机信息编码技术图像的编码1.2.4计算机信息编码技术视频的编码视频的编码方法是将连续的图像序列（即视频）通过特定的算法转换为数字信号，并进行压缩处理以减少存储空间和传输带宽的需求。以下是几种主要的视频编码方法：02010304无损编码有损编码压缩率可变编码帧类型编码64第1章计算思维与计算机基础1.4办公软件与信息处理1.2信息编码与数据表示

1.3计算机工作原理1.1计算机系统概述1.5计算思维65输入设备输出设备运算器（内）存储器控制器程序+数据输出结果数据流控制流CPU1.3计算机工作原理66第1章计算思维与计算机基础

1.4办公软件与信息处理1.2信息编码与数据表示1.3计算机工作原理1.1计算机系统概述1.5计算思维67键盘输入语音输入联机手写输入扫描输入特殊符号通过“插入|符号”

文档的输入681.4.1Word文档处理字体格式：段落格式：对齐、边框与底纹项目符号替换：页面设置：分栏691.4.1Word文档处理字符格式化五号方正舒体五号宋体

四号黑体

三号楷体

二号隶书20磅华文彩云

15磅华文行楷

倾斜

字符加粗加下划线

删除线

X2

Y1

字符加边框701.4.1Word文档处理段落格式化段落的对齐段落的缩进行间距段间距项目符号与编号中文版式字符或段落背景边框与底纹711.4.1Word文档处理表格涉及要点：

表格建立：规则、不规则

表格编辑：合并、拆分单元格

表格格式化：边框线线型、底纹

内容格式化：字体、对齐方式721.4.1Word文档处理表格编辑：表格格式化：表格建立：

插入绘制

表格样式：系统设计的格式731.4.1Word文档处理图文混排741.4.1Word文档处理75

插入图片形状（流程图）艺术字公式1.4.1Word文档处理开始结束正确吗？处理否是修改76活动单元格地址行标列标工作表标签编辑栏公式SUM(C5:E5)函数Average(F2:F9)工作薄1.4.2Excel电子表格77工作薄(Book）是Excel用来存储并处理工作数据的文件，以扩展名.xlsx保存。工作表（Sheet）：每个工作薄由多个工作表Sheet组成。

默认Sheet1—Sheet3，可增加、删除Sheet，可重命名。

每个工作表由若干行、列的两维表组成。单元格：

行和列的交叉为单元格，存放和显示数据。

每个单元格由唯一的地址标识：列号行号

列号：A、B、…Z、AA、AB、…、XFD，最多16384列

行号：1—1048576；

活动单元格：当前正在使用的单元格1.4.2Excel电子表格数值型：用于算术运算。

数据太长单元格以科学计数法显示，编辑栏精确显示时则显示

例123451234512显示1.23E+11，称科学计数法

文本型：任何字符，不能进行算术运算。日期型：形式：mm/dd/yy、dd-mm-yy如何区分数字组成的字符串？数字前加’例如’130001显示数据类型填充柄选中单元格拖曳填充柄作用：快速产生有规例数据781.4.2Excel电子表格79设置边框线、底纹、数据显示方式(小数点)、对齐实现方法：选中单元格，在快显菜单选择“单元格格式”

或“开始”选项卡的各功能组操作例：小数位数、单元格内容分行、标题居中显示1.4.2Excel电子表格条件格式目的：动态实现按格式显示某些数据实现方法：选中数据区域后，开始

条件格式条件

条件格式801.4.2Excel电子表格使用公式81操作数：常用单元格、数字、字符串、函数公式形式：＝表达式表达式组成：由操作数和运算符算术运算符：＋、－、*、／、%(余)、

(乘方)、（）字符串运算符：＆首尾相连关系运算符：=、>、>=、<=、<、<>1.4.2Excel电子表格82选存放单元格计算职工奖金，奖金由两部分组成：每一年工龄加10元和工资的18%。编辑栏输入公式以=开头其他人的怎么算？记得填充柄吗？注意：当填充柄往下拖曳，公式中的单元格地址E2、F2跟着变化1.4.2Excel电子表格83函数：系统提供的各种数据处理功能输入方式2种：(1)函数对话框直观：“插入函数”按钮，在其对话框提示下选择

函数类型、函数名和参数；(2)编辑栏直接输入快，函数名称（参数1，参数2，…）。常用函数：Sum、Average、Max,Min、Count,If、CountIf等1.4.2Excel电子表格84计算每个学生的总分：Sum函数。

理解函数输入过程从函数列表中选Sum记得Sum函数？可以直接输入定位存放结果单元格显示计算结果填充柄往下拖曳计算其她学生成绩1.4.2Excel电子表格单元格引用概念85相对引用：直接写地址如A1、C2、B2:F4等。特点：公式在复制、移动时会根据移动的位置自动调节公式中引用单元格绝对引用：行号和列号前均加上“$”符号，如$A$1、$C$2公式在复制、移动时，绝对引用单元格将不随着公式位置变化而改变混合引用：行号或列号前有的加上“$”符号，如$A1或A$1公式在复制、移动时，绝对引用不变，相对引用的变1.4.2Excel电子表格1、新建空演示文稿基于样本模板基于主题从下载模板1.4.3PowerPoint演示文稿862、保存

pptx（文档）、ppsx（幻灯片放映）、potx(模板)ppt（office97-2003）

872025/12/29幻灯片版式：为插入的对象提供了占位符，可插入文本、图片、表格、SmartArt图形、超链接、视频和音频文件等。饱和度亮度色相1.4.3PowerPoint演示文稿普通视图：编辑每张幻灯片的内容和格式化；幻灯片浏览视图：可以同时浏览多张幻灯片，方便对幻灯片复制、移动和删除等编辑操作；备注页：编辑演讲者备注信息；阅读视图：适应窗口大小的幻灯片放映查看；幻灯片放映：全屏放映幻灯片，观看动画、超连接等效果。881.4.3PowerPoint演示文稿89母版：一种特殊的幻灯片，在其中可定义整个演示文稿的幻灯片格式。需要出现在每张幻灯片中的对象一般在母版中进行插入，如页码、时间等。1.4.3PowerPoint演示文稿90编辑主题主题颜色字体（主题字体）效果（填充效果）主题是一套包含插入各种对象、颜色和背景、字体样式和占位符等的设计方案.利用主题可以快速更改演示文稿的整体外观1.4.3PowerPoint演示文稿91背景：对于演示文稿的每个主题，提供了许多种背景颜色、纹理效果和填充效果的选择。可以根据需要任意更改幻灯片的背景颜色和背景设计，使得演示文稿的设计同时具备了高效和个性1.4.3PowerPoint演示文稿921.“插入超链接”下划线表示超链接到本演示文稿的其它幻灯片超链接到其它文档2.“插入|形状”动作按钮表示1.4.3PowerPoint演示文稿超链接931.添加预设动画－－系统提供的一组基本动画动作路径路径动画1.4.3PowerPoint演示文稿动画进入强调退出942.编辑动画动画窗格－－改变动画对象出现的先后次序，显示的方式和时间，删除动画效果添加动画－－对象多个

动画设置动画1.4.3PowerPoint演示文稿放映演示文稿951.4.3PowerPoint演示文稿第1章

计算思维与计算机基础

1.4办公软件与信息处理1.2信息编码与数据表示1.3计算机工作原理1.1计算机系统概述

1.5计算思维计算思维定义计算思维的完整性定义计算思维完整定义概念性定义操作性定义狭义计算思维广义计算思维计算思维的内涵计算思维的抽象要素计算思维是问题的解决过程计算思维要素的具体体现计算思维体现的素质1.5计算思维97计算思维定义计算思维的概念性定义计算思维(ComputationalThinking，CT)是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。计算思维的本质是抽象和自动化。抽象要素

算法、数据结构、状态机、逻辑和语义、启发式、控制结构等。计算思维中的抽象完全超越了物理的时空观，更为丰富和复杂，完全用符号来表示。计算思维的抽象最终是要能够机械地一步一步自动执行。1.5计算思维9898计算思维的操作性定义计算思维是问题解决的过程。这一认识是对计算思维被人掌握后，在行动或思维过程中表现