計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課件346

1、計(jì)算機(jī)導(dǎo)論目 錄 第2章 計(jì)算機(jī)的組成第3章 從機(jī)器語(yǔ)言到多媒體第4章 信息系統(tǒng)第5章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第6章 計(jì)算機(jī)科學(xué)第1章 計(jì)算機(jī)的發(fā)展史第3章 從機(jī)器語(yǔ)言到多媒體3.1 機(jī)器語(yǔ)言與高級(jí)語(yǔ)言計(jì) 算 機(jī) 硬 件計(jì) 算 機(jī) 硬 件僅僅知道僅僅知道0和和1有 問(wèn) 題 需有 問(wèn) 題 需要 計(jì) 算 機(jī)要 計(jì) 算 機(jī)解決的人解決的人交流的鴻溝交流的鴻溝計(jì) 算 機(jī) 硬 件計(jì) 算 機(jī) 硬 件僅僅知道僅僅知道0和和1有 問(wèn) 題 需有 問(wèn) 題 需要 計(jì) 算 機(jī)要 計(jì) 算 機(jī)解決的人解決的人程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言3.1.1 機(jī)器語(yǔ)言操作碼操作碼操作數(shù)地址操作數(shù)地址 記不住、難理解、效率低、不易維護(hù)。記不住、難理解

2、、效率低、不易維護(hù)。B8 7F 01BB 21 0203 D8B8 1F 042B C3操作碼操作碼操作數(shù)地址操作數(shù)地址 3.1.2 匯編語(yǔ)言 為了克服機(jī)器語(yǔ)言的缺點(diǎn)，在科研人員的研究工作中很快就發(fā)明和產(chǎn)生了比較易于閱讀和理解的匯編語(yǔ)言。大多數(shù)情況下，一條匯編指令對(duì)應(yīng)一條機(jī)器指令，少數(shù)對(duì)應(yīng)幾條機(jī)器指令。對(duì)應(yīng)的匯編語(yǔ)言程序?qū)?yīng)的匯編語(yǔ)言程序MOV AX 383MOV BX 545ADD BX AXMOV AX 1055SUB AX BXB8 7F 01BB 21 0203 D8B8 1F 042B C3 匯編語(yǔ)言的執(zhí)行過(guò)程匯編語(yǔ)言的執(zhí)行過(guò)程 3.1.3 高級(jí)語(yǔ)言MOV AX 383MOV BX

3、545ADD BX AXMOV AX 1055SUB AX BX匯編語(yǔ)言程序匯編語(yǔ)言程序 。編譯編譯連接連接執(zhí)行執(zhí)行可執(zhí)行程序可執(zhí)行程序目標(biāo)程序目標(biāo)程序運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果 匯編語(yǔ)言源程序匯編語(yǔ)言源程序 解釋程序按照高級(jí)語(yǔ)言程序的語(yǔ)句書寫順序，解釋一句、執(zhí)行一句，最后產(chǎn)生運(yùn)行結(jié)果，但不生成目標(biāo)程序代碼，解釋程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，但效率低。 3.1.4 面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言3.1.5 常用編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介 3.2 算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與程序3.2.1 算法及算法的表示 1） 算法中的每一個(gè)步驟必須能夠?qū)崿F(xiàn)。如在算法中不允許出現(xiàn)分母為0的情況，在實(shí)數(shù)范圍內(nèi)不能求一個(gè)負(fù)數(shù)的平方根等。 算法執(zhí)行的結(jié)果要能夠達(dá)到預(yù)期的目

4、的。 針對(duì)實(shí)際問(wèn)題設(shè)計(jì)的算法，人們總是希望能夠得到滿意的結(jié)果。算法總是與特定的計(jì)算工具有關(guān)。 2） 3） 4）。 。 3.2.2 簡(jiǎn)單算法舉例3.2.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)1）：是對(duì)客觀事物的符號(hào)表示是對(duì)客觀事物的符號(hào)表示 2）：是數(shù)據(jù)集合中的一個(gè)實(shí)體，是計(jì)算機(jī)程序中：是數(shù)據(jù)集合中的一個(gè)實(shí)體，是計(jì)算機(jī)程序中加工處理的基本單位加工處理的基本單位 3數(shù)據(jù)的抽象數(shù)據(jù)的抽象(邏輯邏輯)結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包，相互之間有什么關(guān)系等。例如：，相互之間有什么關(guān)系等。例如： 1） 2） 3.3 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3.3.1 程序的一般概念 3.3.2 程序設(shè)計(jì)步驟3.3.3 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)誕

5、，已經(jīng)成為當(dāng)時(shí)程序設(shè)計(jì)的主流方法，它的產(chǎn)生和發(fā)展形成了現(xiàn)代軟件工程的基礎(chǔ)，的控制結(jié)構(gòu)。自頂向下、逐步求精的方法，使所要解決的問(wèn)題逐步細(xì)化，并最終實(shí)現(xiàn)由順序、選擇和循環(huán)這三種基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的描述。 3.3.4 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) 面向?qū)ο笫菑谋举|(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法的一種新方法、新思路。它吸收了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，同時(shí)又考慮到現(xiàn)實(shí)世界與計(jì)算機(jī)解空間的關(guān)系，認(rèn)為現(xiàn)實(shí)世界是由一系列彼此相關(guān)并且能夠相互通信的實(shí)體組成，這些實(shí)體就是面向?qū)ο蠓椒ㄖ械膶?duì)象，每個(gè)對(duì)象都有自己的自然屬性和行為特征，而一些對(duì)象的共性的抽象描述， 例如，仍以一個(gè)簡(jiǎn)單的人事管理程序?yàn)槔覀兛梢詫⑷藛T信息與對(duì)這些信息的處理方

6、法封裝在一起，構(gòu)成一個(gè)“人員”類。當(dāng)這個(gè)類被應(yīng)用到不同的場(chǎng)合時(shí)(如；學(xué)生信息管理、教師信息管理)，可以根據(jù)需要派生新類，并在派生的類中添加新的成員。 3.4 操作系統(tǒng)3.4.1 操作系統(tǒng)的概念和功能 3.4.2 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)環(huán)境的演變與發(fā)展3.4.3 文件和文件夾3.4.4 面向圖形的操作系統(tǒng)3.4.5 UNIX操作系統(tǒng) 3.4.6 LINUX操作系統(tǒng)3.5 應(yīng)用軟件3.5.1 辦公自動(dòng)化軟件 3.5.2 圖形圖像處理軟件3.5.3 視頻處理軟件 3.6 多媒體計(jì)算機(jī)3.6.1 文本3.6.2 數(shù)字聲音3.6.3 數(shù)字圖像圖3.21 圖像的數(shù)字化過(guò)程 130 x94260 x188520 x

7、3763.6.4 數(shù)字視頻 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和各大公司都積極參與視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織和各大公司都積極參與視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的制定，并且已推出大量實(shí)用的視頻壓縮格式。制定，并且已推出大量實(shí)用的視頻壓縮格式。3.6.5 多媒體技術(shù)的研究?jī)?nèi)容及前景第4章 信息系統(tǒng)4.1 信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理 信息是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映的綜合，信息是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映的綜合，具體說(shuō)是一種被加工為特定形式的數(shù)據(jù)，但這種數(shù)據(jù)形式對(duì)接收者具體說(shuō)是一種被加工為特定形式的數(shù)據(jù)，但這種數(shù)據(jù)形式對(duì)接收者來(lái)說(shuō)是有意義的，而且對(duì)當(dāng)前和將來(lái)的決策具有明顯的或?qū)嶋H的價(jià)來(lái)說(shuō)是有意義的，而且對(duì)當(dāng)前

8、和將來(lái)的決策具有明顯的或?qū)嶋H的價(jià)值。值。 源于物質(zhì)和能量，它不可能脫離物質(zhì)而存在。源于物質(zhì)和能量，它不可能脫離物質(zhì)而存在。 是可以感知的，人類對(duì)客觀事物的感知，可以通過(guò)感覺(jué)是可以感知的，人類對(duì)客觀事物的感知，可以通過(guò)感覺(jué)器官，也可以通過(guò)各種儀器儀表和傳感器等，不同的信息源有不器官，也可以通過(guò)各種儀器儀表和傳感器等，不同的信息源有不同的感知形式。同的感知形式。 是可存儲(chǔ)、加工、傳遞和再生的。是可存儲(chǔ)、加工、傳遞和再生的。4.1.1 數(shù)據(jù)與信息 4.1.2 數(shù)據(jù)處理 4.1.3 計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)4.2 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集2 2 文件文件n n應(yīng)用程序應(yīng)用程序1

9、1應(yīng)用程序應(yīng)用程序2 2應(yīng)用程序應(yīng)用程序n n文件文件1 1文件文件2 2圖圖4.2 4.2 數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)管數(shù)據(jù)的文件系統(tǒng)管理階段理階段 .數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中用戶共享數(shù)據(jù)庫(kù)資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中用戶共享數(shù)據(jù)庫(kù)資源4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)4.3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)概論 4.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型 實(shí)體的某一特征稱為屬性。每個(gè)實(shí)體都有許多特征，以區(qū)別實(shí)體的某一特征稱為屬性。每個(gè)實(shí)體都有許多特征，以區(qū)別于其它實(shí)體。如一本書的主要特征是書名、作者名、出版社于其它實(shí)體。如一本書的主要特征是書名、作者名、出版社、出版年月和定價(jià)等。、出版年月和定價(jià)等。 實(shí)體的每個(gè)屬性都有一個(gè)確定值稱為屬性的值。當(dāng)某實(shí)實(shí)體的每個(gè)屬性都

10、有一個(gè)確定值稱為屬性的值。當(dāng)某實(shí)體有多個(gè)屬性時(shí)，則它們的值就構(gòu)成一組值，稱為元組。體有多個(gè)屬性時(shí)，則它們的值就構(gòu)成一組值，稱為元組。 唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼，例如學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱為碼，例如學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。實(shí)體間的實(shí)體間的“聯(lián)系聯(lián)系”反映了現(xiàn)實(shí)世界中客觀事物之間的關(guān)聯(lián)。反映了現(xiàn)實(shí)世界中客觀事物之間的關(guān)聯(lián)。這種聯(lián)系是復(fù)雜的、多種多樣的，但歸納起來(lái)可分為三類：這種聯(lián)系是復(fù)雜的、多種多樣的，但歸納起來(lái)可分為三類： DB數(shù)據(jù)數(shù)據(jù): 應(yīng)用單位所涉及數(shù)據(jù)的綜合，應(yīng)用單位所涉及數(shù)據(jù)的綜合，反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。 圖 4

11、.4 教員學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)模型 系編號(hào) 系名 辦公地點(diǎn) 教研室編號(hào) 教研室 學(xué)號(hào) 姓名 成績(jī) 職工號(hào) 姓名 研究方向 系 教研室 學(xué)生 職工 網(wǎng)狀模型是一種比層次模型更具普遍性的結(jié)構(gòu)，它去掉了網(wǎng)狀模型是一種比層次模型更具普遍性的結(jié)構(gòu)，它去掉了層次模型的兩個(gè)限制，它允許多個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，也允許層次模型的兩個(gè)限制，它允許多個(gè)結(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親結(jié)點(diǎn)，也允許一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親，還允許兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有多種一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多于一個(gè)的雙親，還允許兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間有多種聯(lián)系，因此網(wǎng)狀模型更能描述現(xiàn)實(shí)世界。圖聯(lián)系，因此網(wǎng)狀模型更能描述現(xiàn)實(shí)世界。圖4.5是一個(gè)學(xué)生選課是一個(gè)學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)狀模型。學(xué)生與選課、課程與選

12、課是一對(duì)多的聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)狀模型。學(xué)生與選課、課程與選課是一對(duì)多的聯(lián)系。 選課學(xué)號(hào) 姓名 系別號(hào)課程號(hào) 課程名 學(xué)分學(xué)號(hào) 課程號(hào) 成績(jī)學(xué)生課程圖4.5 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型 E.F.Codd-關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之父親關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之父親 課課 程程 開開 設(shè)設(shè) 表表 （ C C ） C N O C N A M E L H O U R S E M E S T E R C C -1 1 2 軟軟 件件 工工 程程 6 0 春春 C S -2 0 2 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 庫(kù)庫(kù) 4 5 秋秋 E E -1 0 3 控控 制制 工工 程程 6 0 春春 M E -2 3 4 數(shù)數(shù) 學(xué)學(xué) 分分 析析 4 0 秋秋 M S - 2

13、1 1 人人 工工 智智 能能 6 0 秋秋 一個(gè)關(guān)系就是一張二維表，每個(gè)關(guān)系有一個(gè)關(guān)系名。一個(gè)關(guān)系就是一張二維表，每個(gè)關(guān)系有一個(gè)關(guān)系名。在計(jì)算機(jī)中，一個(gè)關(guān)系可以存儲(chǔ)為一個(gè)文件。在計(jì)算機(jī)中，一個(gè)關(guān)系可以存儲(chǔ)為一個(gè)文件。 二維表中垂直方向的列稱為屬性，也叫做一個(gè)字段。二維表中垂直方向的列稱為屬性，也叫做一個(gè)字段。 ：一個(gè)屬性的取值范圍叫做一個(gè)域。一個(gè)屬性的取值范圍叫做一個(gè)域。：二維表中水平方向的行稱為元組，也叫做一條記錄。二維表中水平方向的行稱為元組，也叫做一條記錄。又稱為關(guān)鍵字。二維表中的某個(gè)屬性，若它的值唯一地又稱為關(guān)鍵字。二維表中的某個(gè)屬性，若它的值唯一地標(biāo)識(shí)了一個(gè)元組，則稱該屬性為侯選碼

14、。標(biāo)識(shí)了一個(gè)元組，則稱該屬性為侯選碼。硬 件操作系統(tǒng)DBMS應(yīng)用開發(fā)工具應(yīng)用系統(tǒng)利用利用DBS資源開發(fā)的資源開發(fā)的,解決管解決管理和決策問(wèn)題的各種應(yīng)用程理和決策問(wèn)題的各種應(yīng)用程序序. 4.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成4.3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 從軟件工程的角度，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程可劃分為以下幾個(gè)階從軟件工程的角度，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)過(guò)程可劃分為以下幾個(gè)階段：段： （4.3.5 數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu) 美國(guó)美國(guó)ANSI/X3/SPARC的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)研究小組于的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)研究小組于1975年和年和1978年提出了將數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)分為三級(jí)模式的標(biāo)準(zhǔn)化建議。年提出了將數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)分為三級(jí)模式的標(biāo)準(zhǔn)化建議。應(yīng)用程序用戶1應(yīng)

15、用程序用戶2應(yīng)用程序用戶3應(yīng)用程序用戶4外模式A外模式B外模式C外模式到概念模式的映射概念模式概念模式到內(nèi)模式的映射內(nèi)模式內(nèi)模式到物理模式的映射物理數(shù)據(jù)庫(kù)OSDBMS系統(tǒng)緩沖區(qū)應(yīng)用程序A程序工作區(qū)系統(tǒng)緩沖區(qū)物理數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)模式OSDBMS工作日志模式應(yīng)用程序A使用的子模式4.3.6 常用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)圖4.9 Access 2003的窗口組成 4.3.7 數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展。4.4 軟件工程 大型軟件系統(tǒng)開發(fā)成本高，大型軟件系統(tǒng)開發(fā)成本高，可靠性差，甚至有時(shí)人們無(wú)法可靠性差，甚至有時(shí)人們無(wú)法管理自身所創(chuàng)造出來(lái)的管理自身所創(chuàng)造出來(lái)的復(fù)雜邏輯系統(tǒng)，致使軟件生產(chǎn)復(fù)雜邏輯系統(tǒng)，致使軟件生產(chǎn)和維護(hù)出現(xiàn)了很大的困難

16、，和維護(hù)出現(xiàn)了很大的困難，當(dāng)時(shí)人們稱此為當(dāng)時(shí)人們稱此為“軟件危機(jī)軟件危機(jī)”。 正確理解和表達(dá)應(yīng)用需求是艱正確理解和表達(dá)應(yīng)用需求是艱 巨的任務(wù)巨的任務(wù).但常常被忽略。但常常被忽略。 軟件是邏輯產(chǎn)品。軟件開發(fā)過(guò)軟件是邏輯產(chǎn)品。軟件開發(fā)過(guò) 程是思考過(guò)程，很難進(jìn)行質(zhì)量程是思考過(guò)程，很難進(jìn)行質(zhì)量 管理和進(jìn)度控制。管理和進(jìn)度控制。 隨著問(wèn)題復(fù)雜度的增加，處理隨著問(wèn)題復(fù)雜度的增加，處理 問(wèn)題的效率隨之下降，而所需問(wèn)題的效率隨之下降，而所需 時(shí)間和費(fèi)用則隨之增加。時(shí)間和費(fèi)用則隨之增加。4.4.1 軟件工程研究的內(nèi)容4.4.2 軟件工程的基本原則4.4.3 軟件開發(fā)過(guò)程 4.5 典型信息系統(tǒng)介紹4.5.1 制造

17、業(yè)信息系統(tǒng)4.5.2 電子政務(wù) 4.5.3 地理信息系統(tǒng)和數(shù)字地球 4.5.4 遠(yuǎn)程教育 4.5.5 遠(yuǎn)程醫(yī)療 4.5.6 數(shù)字圖書館 第6章 計(jì)算機(jī)科學(xué) 6.2.1 6.2.2 6.3.1 6.3.2 6.3.3 科學(xué)家們?cè)趲讉€(gè)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行的研究使我們?cè)鲩L(zhǎng)了關(guān)于科學(xué)家們?cè)趲讉€(gè)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行的研究使我們?cè)鲩L(zhǎng)了關(guān)于人工智能的知識(shí)。人工智能的知識(shí)。 今天，大多數(shù)計(jì)算機(jī)都采用了圖形用戶界面（今天，大多數(shù)計(jì)算機(jī)都采用了圖形用戶界面（GUl），），即用一只鼠標(biāo)從菜單里選擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)，或點(diǎn)擊屏幕上的即用一只鼠標(biāo)從菜單里選擇適當(dāng)?shù)倪x項(xiàng)，或點(diǎn)擊屏幕上的“按按鈕鈕”，從而發(fā)出不同的命令。通過(guò)操作屏幕上的圖標(biāo)，可完成，從而發(fā)出不同的命令。通過(guò)操作屏幕上的圖標(biāo)，可完成像文件復(fù)制這樣的工作。鼠標(biāo)和鍵盤是兩種基本的輸入工具，像文件復(fù)制這樣的工作。鼠標(biāo)和鍵盤是兩種基本的輸入工具，而顯示器和打印機(jī)是最常用的輸出工具。而顯示器和打印機(jī)是最常用的輸出工具。6.3.4 6.4.1 圖6.4 腕托6.4.2 6.4.3 計(jì)算機(jī)已經(jīng)開辟了一些原來(lái)不大可能的職業(yè)，比如涉及因計(jì)算機(jī)已經(jīng)開辟了一些原來(lái)不大可能的職業(yè)，比如涉及因特網(wǎng)和法律的律師。對(duì)于