計(jì)算機(jī)導(dǎo)論-基于計(jì)算思維PPT完整全套教學(xué)課件

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論——基于計(jì)算思維1第1章計(jì)算機(jī)概述第2章數(shù)據(jù)表示第3章計(jì)算思維與常用算法第4章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)第5章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第6章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第7章計(jì)算機(jī)信息安全和職業(yè)道德第1章計(jì)算機(jī)概論2鏈棧用單鏈表表示目錄31.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展1.2人工智能1.3云計(jì)算1.4大數(shù)據(jù)1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展41.1.1

計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.1.1計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生5

手動(dòng)式計(jì)算工具

機(jī)械式計(jì)算工具

機(jī)電式計(jì)算機(jī)

電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世6

手動(dòng)式計(jì)算工具算籌：可以用加法和一位數(shù)乘法代替多位數(shù)乘法，也可以用除數(shù)為一位數(shù)的除法和減法代替多位數(shù)除法，從而大大簡(jiǎn)化了數(shù)值計(jì)算過(guò)程。對(duì)數(shù)計(jì)算尺：不僅能進(jìn)行加、減、乘、除、乘方、開方運(yùn)算，甚至可以計(jì)算三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)，它一直使用到袖珍電子計(jì)算器面世。納皮爾算籌對(duì)數(shù)計(jì)算尺7

機(jī)械式計(jì)算工具1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家帕斯卡發(fā)明了帕斯卡加法器，這是人類歷史上第一臺(tái)機(jī)械式計(jì)算工具；1822年，英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇研制出差分機(jī)，是最早采用寄存器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算工具，體現(xiàn)了早期程序設(shè)計(jì)思想的萌芽，使計(jì)算工具從手動(dòng)機(jī)械躍入自動(dòng)機(jī)械的新時(shí)代；1834年，巴貝奇設(shè)計(jì)出了分析機(jī)采用了三個(gè)具有現(xiàn)代意義的裝置：存儲(chǔ)裝置、運(yùn)算裝置和控制裝置。8

機(jī)械式計(jì)算工具帕斯卡加法器分析機(jī)9

機(jī)電式計(jì)算機(jī)1886年，美國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家赫爾曼·霍勒瑞斯用穿孔卡片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，制造了第一臺(tái)可以自動(dòng)進(jìn)行加減四則運(yùn)算、累計(jì)存檔、制作報(bào)表的制表機(jī)；1938年，德國(guó)工程師朱斯研制出Z-1計(jì)算機(jī)，這是第一臺(tái)采用二進(jìn)制的計(jì)算機(jī)。Z-3是世界上第一臺(tái)真正的通用程序控制計(jì)算機(jī)，不僅全部采用繼電器，同時(shí)采用了浮點(diǎn)記數(shù)法、二進(jìn)制運(yùn)算、帶存儲(chǔ)地址的指令形式等。10

機(jī)電式計(jì)算機(jī)1944年美國(guó)人霍華德·愛肯制造出了著名的MARK-I計(jì)算機(jī)，存儲(chǔ)容量為72個(gè)23位十進(jìn)制數(shù)，采用了穿孔紙帶進(jìn)行程序控制，執(zhí)行一次加法操作需要0.3秒；制表機(jī)Mark-I計(jì)算機(jī)11

電子計(jì)算機(jī)ENIAC計(jì)算機(jī)

ENIAC“埃尼阿克”，世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。

美國(guó)國(guó)防部用來(lái)進(jìn)行彈道計(jì)算。

該機(jī)器字長(zhǎng)為10位十進(jìn)制數(shù)，計(jì)算速度每秒鐘可進(jìn)行5000次運(yùn)算。

每次至多只能存儲(chǔ)20個(gè)字長(zhǎng)為10位的十進(jìn)制數(shù)。

計(jì)算程序是通過(guò)“外接”線路，而不是采用“存儲(chǔ)”方式。

為了在機(jī)器上運(yùn)行幾分鐘的計(jì)算程序，其準(zhǔn)備工作要花去幾小時(shí)甚至1~2天的時(shí)間。12

電子計(jì)算機(jī)ENIAC計(jì)算機(jī)13

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)之父

馮·諾依曼被稱為計(jì)算機(jī)之父，他和他的同事們研制了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC，提出了存儲(chǔ)程序控制原理的數(shù)字計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，并在電子計(jì)算機(jī)EDVAC中采用了這一原理，對(duì)后來(lái)的計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和工作原理產(chǎn)生了重大的影響。

電子計(jì)算機(jī)14

第一代計(jì)算機(jī)（1946年~1957年，電子管時(shí)代）

第二代計(jì)算機(jī)（1958年~1964年，晶體管時(shí)代）

第三代計(jì)算機(jī)（1965年~1970年）

第四代計(jì)算機(jī)（1970年至今）1.1.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史15邏輯元件是真空電子管；

主存儲(chǔ)器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲(chǔ)器磁鼓、磁芯；

外存儲(chǔ)器采用的是磁帶；軟件方面采用的是機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言；

應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計(jì)算為主；

代表機(jī)型：IBM公司的IBM700系列。第一代計(jì)算機(jī)（1946年~1957年，電子管時(shí)代）16馮諾依曼與莫爾小組合作，1950年第一臺(tái)馮?偌依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)誕生；

該計(jì)算機(jī)根據(jù)馮諾依曼提出的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和原理制造，改進(jìn)了第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的不足；

提出了用二進(jìn)制代替十進(jìn)制，由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備構(gòu)成計(jì)算機(jī)。第一代計(jì)算機(jī)（1946年~1957年，電子管時(shí)代）17

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的功能①

把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中。②

必須具有長(zhǎng)期記憶程序、數(shù)據(jù)、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力。③

能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力。④

能夠根據(jù)需要控制程序走向，并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作。⑤

能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶。第一代計(jì)算機(jī)（1946年~1957年，電子管時(shí)代）18

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的五大基本組成部件①

輸入數(shù)據(jù)和程序的輸入設(shè)備；②

記憶程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器；③

完成數(shù)據(jù)加工處理的運(yùn)算器；④

控制程序執(zhí)行的控制器；⑤

輸出處理結(jié)果的輸出設(shè)備第一代計(jì)算機(jī)（1946年~1957年，電子管時(shí)代）19

馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的基本思維

程序和數(shù)據(jù)事先存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，由控制器從存儲(chǔ)器中一條接一條地讀取指令、分析指令并依據(jù)指令按時(shí)鐘節(jié)拍產(chǎn)生各種信號(hào)予以執(zhí)行。

它體現(xiàn)的是程序如何被存儲(chǔ)、如何被CPU執(zhí)行的基本思維。

理解馮·諾依曼計(jì)算機(jī)如何執(zhí)行程序?qū)τ诶盟惴ê统绦蚴侄谓鉀Q問(wèn)題有重要的意義。第一代計(jì)算機(jī)（1946年~1957年，電子管時(shí)代）20第二代計(jì)算機(jī)（1958年~1964年，晶體管時(shí)代）邏輯元件是晶體管，主存儲(chǔ)器磁芯；

外存儲(chǔ)器采用的是磁盤和磁帶；

運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾十萬(wàn)次；軟件方面提出了操作系統(tǒng)的概念，開始使用FORTRAN、COBOL、ALGOL等高級(jí)語(yǔ)言；

應(yīng)用領(lǐng)域用于科學(xué)計(jì)算、商業(yè)數(shù)據(jù)處理和事務(wù)處理,并逐漸應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域；

代表機(jī)型：IBM公司的IBM7000系列。21第三代計(jì)算機(jī)（1965年~1970年）

邏輯元件是中、小規(guī)模集成電路；

主存儲(chǔ)器是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，外存儲(chǔ)器采用的是磁盤；

運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百萬(wàn)次；

軟件方面出現(xiàn)了操作系統(tǒng)和會(huì)話式語(yǔ)言以及結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法；計(jì)算機(jī)向標(biāo)準(zhǔn)化、多樣化和通用化發(fā)展，并開始應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域；

代表機(jī)型：IBM公司的IBM360系列。22第四代計(jì)算機(jī)（1970年至今）

邏輯元件是大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，主存儲(chǔ)器是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器；外存儲(chǔ)器采用的是大容量軟、硬磁盤，并開始引入光盤；

運(yùn)算速度可達(dá)億萬(wàn)次以上；操作系統(tǒng)不斷完善，計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)業(yè)高度發(fā)展，已成為現(xiàn)代工業(yè)的一部分，計(jì)算機(jī)開始進(jìn)入了尖端科學(xué)，微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入千家萬(wàn)戶；

代表機(jī)型：我國(guó)國(guó)防科大“天河二號(hào)”，IBM公司的IBM4300系列等。1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)23

高性能計(jì)算

高性能計(jì)算(Highperformancecomputing)指通常使用很多處理器(作為單個(gè)機(jī)器的一部分)或者某一集群中組織的幾臺(tái)計(jì)算機(jī)(作為單個(gè)計(jì)算資源操作)的計(jì)算系統(tǒng)和環(huán)境。由于具有巨大的數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力，高性能計(jì)算能夠被廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和科技發(fā)展中具有深遠(yuǎn)影響的重大課題，如石油勘探、地震預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)、氣候模擬和大范圍天氣預(yù)報(bào)、航空航天飛行器、衛(wèi)星圖像處理、人類遺傳基因檢測(cè)等具有深遠(yuǎn)影響的領(lǐng)域，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)軍事和國(guó)防建設(shè)具有十分重要的意義。1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)24

高性能計(jì)算

神威·太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)是由國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制、安裝在國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

神威·太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)安裝了40960個(gè)中國(guó)自主研發(fā)的“申威26010”眾核處理器，該眾核處理器采用64位自主申威指令系統(tǒng)，峰值性能為12.5億億次/秒，持續(xù)性能為9.3億億次/秒。1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)25

云計(jì)算定義：將計(jì)算資源，如計(jì)算節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)等以服務(wù)的方式，即以可擴(kuò)展可組合的方式提供給客戶，客戶可按需定制、按需使用計(jì)算資源、這種計(jì)算能力被稱為云計(jì)算。分類：按照計(jì)算資源的劃分，可以將硬件部分，如計(jì)算節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)等按服務(wù)提供，即基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)（InfrastructureasaService，IaaS）；也可以將操作系統(tǒng)、中間件等按服務(wù)提供，即平臺(tái)作為服務(wù)（PlatformasaService，PaaS）；也可以將應(yīng)用軟件等按服務(wù)提供，即軟件作為服務(wù)（SoftwareasaService，SaaS）。1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)26

智能計(jì)算

類似人的智能是使計(jì)算機(jī)能像人一樣的思考和判斷，讓計(jì)算機(jī)可以做過(guò)去只有人才能做的智能工作。1997年5月，超級(jí)計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋特級(jí)大師卡斯帕羅夫。2016年3月15日，谷歌圍棋人工智能AlphaGo以4:1打敗世界頂尖圍棋高手韓國(guó)棋手李世石，標(biāo)志著這個(gè)“人類最后不能被計(jì)算機(jī)所打敗的游戲”告破。1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)27

智能計(jì)算

類似人的智能是使計(jì)算機(jī)能像人一樣的思考和判斷，讓計(jì)算機(jī)可以做過(guò)去只有人才能做的智能工作。1997年5月，超級(jí)計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋特級(jí)大師卡斯帕羅夫。2016年3月15日，谷歌圍棋人工智能AlphaGo以4:1打敗世界頂尖圍棋高手韓國(guó)棋手李世石，標(biāo)志著這個(gè)“人類最后不能被計(jì)算機(jī)所打敗的游戲”告破。1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)28

智能計(jì)算的應(yīng)用（1）智能計(jì)算在利用搜索引擎進(jìn)行搜索時(shí)，輸入特征關(guān)鍵詞時(shí)使檢索結(jié)果越來(lái)越符合結(jié)果的期望值。（2）智能研究也在研究人的腦結(jié)構(gòu)并將其應(yīng)用于問(wèn)題求解機(jī)器的設(shè)計(jì)中。（3）智能計(jì)算的例子就是模式識(shí)別。指紋識(shí)別技術(shù)及機(jī)器翻譯方面也得到廣泛應(yīng)用。1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)29

生物計(jì)算生物計(jì)算是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)研究生命體的特征和利用生命體的特征研究計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、算法與芯片等技術(shù)的統(tǒng)稱。生物計(jì)算包含兩方面：

一方面，隨著新的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和新的元器件的發(fā)展，計(jì)算機(jī)性能的提高，生物計(jì)算機(jī)成為一種新的選擇；

另一方面，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行分子生物信息研究，可以通過(guò)數(shù)量分析的途徑獲取突破性的成果。1.1.3計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)30

生物計(jì)算

生物計(jì)算更重要的方面是利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行基因組研究，運(yùn)用大規(guī)模高效的理論和數(shù)值計(jì)算，歸納、整理基因組的信息和特征，模擬生命體內(nèi)的信息流過(guò)程進(jìn)而揭示代謝、發(fā)育、分化、進(jìn)化的規(guī)律，探究人類健康和疾病的根源，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步從而為人類健康服務(wù)。1.2人工智能31

人工智能概念

人工智能的應(yīng)用1.2.1人工智能概念32

人工智能（ArtificialIntelligence），英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。1.2.2人工智能的應(yīng)用33

人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：（1）問(wèn)題求解（2）邏輯推理與定理證明（3）自然語(yǔ)言理解（4）專家系統(tǒng)（5）機(jī)器學(xué)習(xí)（6）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（7）機(jī)器人學(xué)（8）機(jī)器視覺1.3云計(jì)算34

云計(jì)算的概念

云計(jì)算的應(yīng)用

云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)1.3.1云計(jì)算的概念35

云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件，服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需要投入的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。36云計(jì)算與分布式計(jì)算、效用計(jì)算、自主計(jì)算的差別：（1）分布式計(jì)算：把一個(gè)需要非常巨大的計(jì)算能力才能解決的問(wèn)題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，最后把這些計(jì)算結(jié)果綜合起來(lái)得到最終結(jié)果。（2）效用計(jì)算：是一種提供服務(wù)的模型，在這個(gè)模型里服務(wù)提供商產(chǎn)生客戶需要的計(jì)算資源和基礎(chǔ)設(shè)施管理，并根據(jù)某個(gè)應(yīng)用，而不是僅僅按照速率進(jìn)行收費(fèi)。（3）自主計(jì)算：IBM將自主計(jì)算定義為“能夠保證電子商務(wù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)服務(wù)水平的自我管理技術(shù)”。其最終目的在于使信息系統(tǒng)能夠自動(dòng)地對(duì)自身進(jìn)行管理，并維持其可靠性。1.3.1云計(jì)算的概念37云計(jì)算的特點(diǎn)：（1）超大規(guī)模（2）虛擬化（3）高可靠性（4）通用性（5）高可靠性（6）按需服務(wù)（7）極其廉價(jià)1.3.2云計(jì)算的應(yīng)用38（1）存儲(chǔ)云（2）醫(yī)療云（3）金融云（4）教育云1.3.3云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)39服務(wù)接口服務(wù)注冊(cè)服務(wù)查找服務(wù)訪問(wèn)服務(wù)工作流SOA構(gòu)建層服務(wù)接口用戶環(huán)境配置用戶交互管理使用計(jì)費(fèi)服務(wù)管理身份認(rèn)證訪問(wèn)授權(quán)綜合防護(hù)安全審計(jì)安全管理任務(wù)調(diào)度任務(wù)執(zhí)行生命期管理映象部署和管理任務(wù)管理負(fù)載均衡故障檢測(cè)故障恢復(fù)監(jiān)視統(tǒng)計(jì)資源管理管理中間件層計(jì)算資源池存儲(chǔ)資源池網(wǎng)絡(luò)資源池?cái)?shù)據(jù)資源池軟件資源池資源池層計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)軟件物理資源層圖1云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)1.4大數(shù)據(jù)40

大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的背景

大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景

大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)1.4.1大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的背景41數(shù)據(jù)規(guī)模會(huì)急劇膨脹，有機(jī)器產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、人類產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的混合數(shù)據(jù)，各行業(yè)積累的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，數(shù)據(jù)類型也越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜，已經(jīng)超越了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、處理模式的能力范圍，“大數(shù)據(jù)”也就應(yīng)運(yùn)而生了。大數(shù)據(jù)又稱巨量數(shù)據(jù)，指無(wú)法用常規(guī)軟件在特定時(shí)間范圍內(nèi)獲取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能適應(yīng)海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。1.4.1大數(shù)據(jù)產(chǎn)生的背景42大數(shù)據(jù)的5V+1C的特征：（1）大量（Volume）：存儲(chǔ)數(shù)量巨大；（2）多樣（Variety）：數(shù)據(jù)來(lái)源及格式多樣化，包括格式化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；（3）高速（Velocity）：數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速度快、處理速度快；（4）價(jià)值（Value）：在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中挖掘數(shù)據(jù)潛在的價(jià)值；（5）準(zhǔn)確性（Veracity）：數(shù)據(jù)處理結(jié)果保證準(zhǔn)確性；（6）復(fù)雜（Complexity）：數(shù)據(jù)處理和分析難度大。1.4.2大數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景43（1）醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用（2）金融大數(shù)據(jù)的理財(cái)應(yīng)用（3）零售行業(yè)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用（4）農(nóng)牧大數(shù)據(jù)量化生產(chǎn)（5）教育大數(shù)據(jù)因材施教（6）環(huán)境大數(shù)據(jù)對(duì)抗PM2.5（7）食品大數(shù)據(jù)的食品安全應(yīng)用（8）大數(shù)據(jù)在疫情中的應(yīng)用1.4.3大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)44（1）大數(shù)據(jù)采集技術(shù)（2）大數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)（3）大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理技術(shù)（4）大數(shù)據(jù)處理技術(shù)（5）大數(shù)據(jù)分析及挖掘（6）大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)技術(shù)第2章數(shù)據(jù)表示45鏈棧用單鏈表表示目錄462.1數(shù)值表示2.2二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算基礎(chǔ)2.3計(jì)算機(jī)中的編碼數(shù)值表示47計(jì)算機(jī)中的信息，都是用二進(jìn)制數(shù)代碼表示，但這些二進(jìn)制代碼有多種表現(xiàn)形式，如數(shù)值、字符、聲音、圖像與圖形數(shù)據(jù)等。2.1.1數(shù)制48

數(shù)制，也稱為“計(jì)數(shù)制”，是用一組固定的符號(hào)和統(tǒng)一的規(guī)則來(lái)表示數(shù)值的方法。

任何一個(gè)數(shù)制都包含兩個(gè)基本要素：基數(shù)和位權(quán)。

十進(jìn)制二進(jìn)制

八進(jìn)制

十六進(jìn)制2.1.1數(shù)制——十進(jìn)制49

數(shù)：用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9這十個(gè)符號(hào)來(lái)描述。

基數(shù)：10。

計(jì)數(shù)規(guī)則：逢十進(jìn)一，處于不同位置上的數(shù)碼位權(quán)不同。從小數(shù)點(diǎn)向兩側(cè)數(shù)，整數(shù)部分第n位的數(shù)碼位權(quán)是10n-1,小數(shù)部分第m位的數(shù)碼位權(quán)是10-m。

2.1.1數(shù)制——二進(jìn)制50

數(shù)：用0、1這兩個(gè)符號(hào)來(lái)描述。

基數(shù)：2。

計(jì)數(shù)規(guī)則：逢二進(jìn)一，處于不同位置上的數(shù)碼位權(quán)不同。從小數(shù)點(diǎn)向兩側(cè)數(shù)，整數(shù)部分第n位的數(shù)碼位權(quán)是2n-1,小數(shù)部分第m位的數(shù)碼位權(quán)是2-m。

2.1.1數(shù)制——八進(jìn)制51

數(shù)：用0、1、2、3、4、5、6、7這八個(gè)符號(hào)來(lái)描述。

基數(shù)：8。

計(jì)數(shù)規(guī)則：逢八進(jìn)一，處于不同位置上的數(shù)碼位權(quán)不同。從小數(shù)點(diǎn)向兩側(cè)數(shù)，整數(shù)部分第n位的數(shù)碼位權(quán)是8n-1,小數(shù)部分第m位的數(shù)碼位權(quán)是8-m。

2.1.1數(shù)制——十六進(jìn)制52

數(shù)：用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F這十六個(gè)符號(hào)來(lái)描述。

基數(shù)：16。

計(jì)數(shù)規(guī)則：逢十六進(jìn)一，處于不同位置上的數(shù)碼位權(quán)不同。從小數(shù)點(diǎn)向兩側(cè)數(shù)，整數(shù)部分第n位的數(shù)碼位權(quán)是16n-1,小數(shù)部分第m位的數(shù)碼位權(quán)是16-m。

2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——十進(jìn)制與二進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換53（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)采用權(quán)相加法，即用位權(quán)表示法展開，而后進(jìn)行相加。

2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——十進(jìn)制與二進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換54（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)整數(shù)部分：除基數(shù)（2）取余法，直到商為0，然后將余數(shù)倒排得到的二進(jìn)制數(shù)。小數(shù)部分：乘基數(shù)（2）取整法，直到乘積的小數(shù)部分為0，或小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)達(dá)到了所需的精度，然后將積的整數(shù)部分順排得到的二進(jìn)制數(shù)。2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——十進(jìn)制與二進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換55（2）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)【例2.2】將十進(jìn)制數(shù)98.625轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制數(shù)984920224121余數(shù)6312222210001低位高位整數(shù)部分0十進(jìn)制數(shù)0.625積的整數(shù)部分小數(shù)部分

21.2501

20.500.25

211.0低位高位所以，(98.625)10=(1100010.101)2

。2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換56二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換因?yàn)?3=8,24=16，所以八進(jìn)制數(shù)的0-7八個(gè)數(shù)字可以用三位二進(jìn)制數(shù)表示，十六進(jìn)制數(shù)的0-15十六個(gè)數(shù)字可以用四位二進(jìn)制數(shù)表示。2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換57（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)：整數(shù)部分：從右向左，每3位為一組，最左邊不足3位時(shí)，左邊加0補(bǔ)足3位。小數(shù)部分：從左向右，每3位為一組，最右邊不足3位時(shí)，右邊加0補(bǔ)足3位。

將以上每組中的3位二進(jìn)制數(shù)用1位八進(jìn)制數(shù)表示，依序排序即可得到對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)。2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換58（1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)【例2.3】將二進(jìn)制數(shù)1111011101.1011轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)。1111011101.1011=001111011101.101100=1735.54所以，(1111011101.1011)2=(1735.54)8。2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換59（2）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)：整數(shù)部分：從右向左，每4位為一組，最左邊不足4位時(shí)，左邊加0補(bǔ)足4位。小數(shù)部分：從左向右，每4位為一組，最右邊不足4位時(shí)，右邊加0補(bǔ)足4位。將以上每組中的4位進(jìn)二制數(shù)用1位十六進(jìn)制數(shù)表示，依序排序即可得到對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)。2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換60（2）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)【例2.4】將二進(jìn)制數(shù)101100010111100.1110101轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)。101100010111100.1110101=0101100010111100.11101010

=

5

8

B

C.EA所以，(101100010111100.1110101)2=(58BC.EA)16。2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換61（3）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)將每位八進(jìn)制數(shù)用3位二進(jìn)制數(shù)替換，然后依序排列即可。【例2.5】將八進(jìn)制數(shù)623.54轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

173.54=173.54=001111011.101100所以，(173.54)8=(1111011.1011)2。2.1.2數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換——二進(jìn)制與八、十六進(jìn)制數(shù)相互轉(zhuǎn)換62（4）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)將每位十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)替換，然后依序排列即可?！纠?.6】將十六進(jìn)制數(shù)7A9D.BC轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

7A9D.BC=7A

9D.BC

=0111101010011101.10111100所以，(7A9D.BC)16=(111101010011101.101111)2。提示：整數(shù)部分最前面的0和小數(shù)部分最后面的0均可以省略。2.2二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算基礎(chǔ)63計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)基本運(yùn)算有兩類：算術(shù)運(yùn)算(ArithmeticOperation)：加、減、乘、除等四則運(yùn)算。邏輯運(yùn)算(LogicOperation)：包括邏輯與（邏輯乘）、邏輯或（邏輯加）、邏輯非及邏輯異或等運(yùn)算，它們都是按位進(jìn)行運(yùn)算的，也稱邏輯操作。2.2.1四則運(yùn)算64二進(jìn)制數(shù)的四則運(yùn)算加、減、乘、除運(yùn)算依據(jù)二進(jìn)制數(shù)的特點(diǎn)：只有兩個(gè)數(shù)字0、1；由低位到高位“逢二進(jìn)一”。加法：逢二進(jìn)一。減法：借一當(dāng)二。2.2.1四則運(yùn)算65加法：逢二進(jìn)一。0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10【例2.7】計(jì)算二進(jìn)制數(shù)的加法：1101+1011。1101+1011110002.2.1四則運(yùn)算66減法：向高位借一當(dāng)二。1-1=0，1-0=1，0-0=0，0-1=1【例2.8】計(jì)算二進(jìn)制數(shù)的減法：1101-1011。1101-101100102.2.1四則運(yùn)算67

1001

100100001001010110102.2.1四則運(yùn)算68

10011011000011011011111010商余數(shù)2.2.1四則運(yùn)算69從上述例2.9和例2.10看出：二進(jìn)制數(shù)乘法的結(jié)果可以通過(guò)逐次左移后的被乘數(shù)（或0）相加而獲得。即，乘法可以由“加法”和“移位”兩種操作實(shí)現(xiàn)。除法可以由“減法”和“移位”兩種操作實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)中，就是利用這一原理實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)乘法和除法，即在運(yùn)算器中只需進(jìn)行加、減法及左、右移位操作便可實(shí)現(xiàn)四則運(yùn)算。2.2.2邏輯運(yùn)算70邏輯是指條件與結(jié)論之間的關(guān)系，因此邏輯運(yùn)算是指對(duì)因果關(guān)系進(jìn)行分析的一種運(yùn)算。邏輯運(yùn)算的結(jié)果并不表示數(shù)值大小，而是表示一種邏輯概念，若成立用真或1表示；若不成立用假或0表示。常用的邏輯運(yùn)算有“或”運(yùn)算（邏輯加）、“與”運(yùn)算（邏輯乘）、“非”運(yùn)算（邏輯非）及“異或”運(yùn)算（邏輯異或）等。2.2.2邏輯運(yùn)算71“與”運(yùn)算

2.2.2邏輯運(yùn)算72“與”運(yùn)算邏輯“與”的功能：僅當(dāng)邏輯變量x與y的值均為1時(shí)，運(yùn)算結(jié)果f為1，即兩個(gè)邏輯變量的取值都為“真”時(shí)，結(jié)果才為“真”；兩個(gè)邏輯變量中只要有一個(gè)為“0”，邏輯“與”的運(yùn)算結(jié)果為0（邏輯“假”）。2.2.2邏輯運(yùn)算73“與”運(yùn)算

X=10001111B

F=00000110B

2.2.2邏輯運(yùn)算74“或”運(yùn)算

2.2.2邏輯運(yùn)算75“或”運(yùn)算邏輯“或”的功能：當(dāng)邏輯變量x或y中至少有一個(gè)為1時(shí)，運(yùn)算結(jié)果f為1，即只要有一個(gè)條件為“真”或兩個(gè)為“真”，結(jié)果就為“真”。僅當(dāng)兩個(gè)邏輯變量均為0時(shí)，運(yùn)算結(jié)果才為0。2.2.2邏輯運(yùn)算76“或”運(yùn)算

X=10000111B

F=11010111B2.2.2邏輯運(yùn)算77“非”運(yùn)算若條件與結(jié)果相反，當(dāng)條件滿足時(shí)結(jié)果不成立，條件不滿足時(shí)結(jié)果成立，那么結(jié)果與條件之間的關(guān)系成為“非”?！胺恰保∟OT）運(yùn)算的規(guī)則如下：

=10=01式中，“-”是“非”運(yùn)算符號(hào)。設(shè)x和y為邏輯變量，f表示邏輯運(yùn)算結(jié)果，則邏輯“非”的運(yùn)算表示為：f=xf=y2.2.2邏輯運(yùn)算78“非”運(yùn)算邏輯“非”的功能：當(dāng)邏輯變量為1時(shí)，其運(yùn)算結(jié)果為0；而當(dāng)邏輯變量為0時(shí)，其運(yùn)算結(jié)果為1?！纠?.13】設(shè)X=0FH,求XF=X=00001111BF==11110000BX所以，=F0HX2.2.2邏輯運(yùn)算79“異或”運(yùn)算如果決定一件事有兩個(gè)條件，當(dāng)只有一個(gè)條件滿足時(shí)就可行，兩個(gè)條件都滿足或兩個(gè)條件都不滿足時(shí)不可行，那么結(jié)果與各條件的關(guān)系成為“異或”?！爱惢颉保‥OR：ExclusiveOR）運(yùn)算的規(guī)則如下：

0⊕0=01⊕0=1 0⊕1=1 1⊕1=0

式中，“⊕”是“異或”運(yùn)算符號(hào)。設(shè)x和y為邏輯變量，f表示邏輯運(yùn)算結(jié)果，則邏輯“異或”的運(yùn)算表示為：f=x⊕y2.2.2邏輯運(yùn)算80“異或”運(yùn)算邏輯“異或”的功能：兩個(gè)邏輯變量x和y的取值相同，運(yùn)算結(jié)果則為0；x與y的取值不同（一個(gè)為1，另一個(gè)為0）時(shí)，運(yùn)算結(jié)果為1。這個(gè)功能可簡(jiǎn)記為“相同為0，不同為1”?！纠?.14】設(shè)X=0FH,Y=55H,求F=X⊕Y。所以，F(xiàn)=X⊕Y=0FH⊕55H=5AH。X=00001111B⊕Y=01010101BF=01011010B2.3計(jì)算機(jī)中的編碼812.3.1

字符數(shù)據(jù)2.3.2音頻數(shù)據(jù)2.3.3圖像和圖形數(shù)據(jù)2.3.4視頻數(shù)據(jù)2.3計(jì)算機(jī)中的編碼82所謂編碼（Code），就是用按一定規(guī)則組合而成的若干位二進(jìn)制代碼來(lái)表示數(shù)值數(shù)據(jù)，它是計(jì)算機(jī)中所采用的按“形”表示數(shù)的一種方法。計(jì)算機(jī)中常用的編碼有十進(jìn)制編碼、可靠性編碼。不同的編碼，其編碼規(guī)則不同，具有不同的特性及應(yīng)用場(chǎng)合。2.3計(jì)算機(jī)中的編碼83十進(jìn)制編碼:十進(jìn)制編碼是指用若干位二進(jìn)制代碼來(lái)表示一位十進(jìn)制數(shù)，也稱BCD（BinaryCodedDecimal）碼。BCD碼可分為多種，其中最常用的是8421碼，它用4位權(quán)為8421的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示等值的一位十進(jìn)制數(shù)，其編碼規(guī)則如表2.2所示。按表中給定的規(guī)則，很容易實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制數(shù)與8421碼之間的轉(zhuǎn)換。2.3計(jì)算機(jī)中的編碼84【例2.15】(651)10=(?)8421

(651)10=(011001010001)8421【例2.16】(1101.01)2=(?)8421

(1101.01)2=(13.25)10=(00010011.00100101)84212.3計(jì)算機(jī)中的編碼85可靠性編碼:在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或存取時(shí)，免不了要出錯(cuò)。為了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并及時(shí)檢測(cè)與校正錯(cuò)誤，采用了可靠性編碼。常用的可靠性編碼有格雷碼（GrayCode）、奇偶校驗(yàn)碼（OddevenCheckCode）、海明碼（HammingCode）和循環(huán)冗余碼（CRC）等。2.3.1字符數(shù)據(jù)86計(jì)算機(jī)中采用的字符主要有西文、中文及控制符號(hào)；它們都以二進(jìn)制編碼方式存入計(jì)算機(jī)并得以處理，這種以字母和符號(hào)進(jìn)行編碼的二進(jìn)制代碼成為字符代碼（CharacterCode）。2.3.1字符數(shù)據(jù)87西文字符在計(jì)算機(jī)中常用的西文字符編碼有ASCII碼（美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）和EBCDIC碼（擴(kuò)展的BCD交換代碼）。為書寫方便，常把ASCII碼的7位二進(jìn)制代碼寫成兩位十六進(jìn)制數(shù)，例如“A”的ASCII碼是41H，“a”的ASCII碼是61H，“0”的ASCII碼是30H。2.3.1字符數(shù)據(jù)882.中文字符漢字編碼（Chinesecharacterencoding）是為漢字設(shè)計(jì)的一種便于輸入計(jì)算機(jī)的代碼。漢字信息處理系統(tǒng)一般包括編碼、輸入、存儲(chǔ)、編輯、輸出和傳輸。計(jì)算機(jī)中漢字的表示也是用二進(jìn)制編碼。根據(jù)應(yīng)用目的的不同，漢字編碼分為外碼、交換碼、機(jī)內(nèi)碼和字形碼。2.3.1字符數(shù)據(jù)——中文字符89（1）外碼（輸入碼）外碼也叫輸入碼，是用來(lái)將漢字輸入到計(jì)算機(jī)中的一組鍵盤符號(hào)。常用的輸入碼有拼音碼、五筆字型碼、自然碼、表形碼、認(rèn)知碼、區(qū)位碼和電報(bào)碼等。一種好的編碼應(yīng)有編碼規(guī)則簡(jiǎn)單、易學(xué)好記、操作方便、重碼率低、輸入速度快等優(yōu)點(diǎn)，每個(gè)人可根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇。2.3.1字符數(shù)據(jù)——中文字符90（2）交換碼（國(guó)際碼）計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理的信息，都是用二進(jìn)制代碼表示的，漢字也不例外。而二進(jìn)制代碼使用起來(lái)是不方便的，于是需要采用信息交換碼，將輸入的漢字轉(zhuǎn)換為機(jī)內(nèi)代碼，以實(shí)現(xiàn)漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)與處理。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)總局1981年制定了中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2312--80《信息交換用漢字編碼字符集--基本集》，即國(guó)標(biāo)碼。2.3.1字符數(shù)據(jù)——中文字符91（3）機(jī)內(nèi)碼根據(jù)國(guó)標(biāo)碼的規(guī)定，每一個(gè)漢字都有了確定的二進(jìn)制代碼，在微機(jī)內(nèi)部漢字代碼都用機(jī)內(nèi)碼，在磁盤上記錄漢字代碼也使用機(jī)內(nèi)碼。（4）漢字的字形碼

2.3.1字符數(shù)據(jù)——中文字符92（5）漢字地址碼漢字地址碼是指漢字庫(kù)中存儲(chǔ)漢字字形信息的邏輯地址碼。它與漢字內(nèi)碼有著簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以簡(jiǎn)化內(nèi)碼到地址碼的轉(zhuǎn)換。2.3.2音頻數(shù)據(jù)93聲音是一種連續(xù)的隨時(shí)間變化的波，即聲波。用連續(xù)波形表示的聲音的信息，稱為模擬信息，或模擬信號(hào)。模擬信號(hào)主要由振幅和頻率來(lái)描述，振幅大小反映聲音的音量大小，頻率的大小反映聲音的音調(diào)高低。數(shù)字化的聲音數(shù)據(jù)就是音頻數(shù)據(jù)。2.3.2音頻數(shù)據(jù)94聲音在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示時(shí)需要把聲波數(shù)字化，又稱量化。量化的過(guò)程實(shí)際上就是以一定的頻率（固定的時(shí)間間隔）。對(duì)連續(xù)的模擬聲音信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)得到音頻數(shù)據(jù)的過(guò)程。數(shù)字化聲音的播放就是將音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)變成模擬聲音信號(hào)輸出。2.3.2音頻數(shù)據(jù)95量化的質(zhì)量與采樣頻率(SamplingRate)、采樣大小(SamplingSize)及聲道數(shù)有關(guān)。采樣頻率即單位時(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù),采樣頻率越大,采樣點(diǎn)之間的間隔越小,數(shù)字化得到的聲音就越逼真,但相應(yīng)的數(shù)據(jù)量增大,處理起來(lái)就越困難。采樣大小即記錄每次樣本值大小的數(shù)值的位數(shù),它決定采樣的動(dòng)態(tài)變化范圍,位數(shù)越多,所能記錄聲音的變化程度就越細(xì)膩,所得的數(shù)據(jù)量也越大。常見的CD，采樣率為44.1kHz。2.3.2音頻數(shù)據(jù)96

2.3.3圖像和圖形數(shù)據(jù)97在計(jì)算機(jī)中，圖像和圖形是兩個(gè)完全不同的概念。圖像是由真實(shí)的場(chǎng)景或現(xiàn)實(shí)存在的圖片輸入計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的，圖像以位圖形式存儲(chǔ)。圖形一般是指通過(guò)計(jì)算機(jī)繪制工具繪制的由直線、圓、圓弧、任意曲線等組成的畫面，即圖形是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的，且以矢量形式存儲(chǔ)。2.3.3圖像和圖形數(shù)據(jù)981.顏色表示法在計(jì)算機(jī)中，顏色通常用RGB（red-green-blue）值表示。RGB值是三個(gè)數(shù)字，每個(gè)數(shù)字用0到255的數(shù)字表示一種元素的份額，0表示這種顏色沒(méi)有參與，255表示它完全參與其中。例如，RGB值（255，255，0）最大化了紅色和綠色的份額，最小化了藍(lán)色的份額，結(jié)果生成的是嫩黃色。2.3.3圖像和圖形數(shù)據(jù)992.數(shù)字化圖像和圖形——位圖圖像位圖圖像（bitmap），亦稱為點(diǎn)陣圖像或柵格圖像，是由稱作像素（Pixels，圖片元素）的單個(gè)點(diǎn)組成的。用數(shù)碼相機(jī)拍攝的照片、掃描儀掃描的圖片以及計(jì)算機(jī)截屏圖等都屬于位圖。位圖的特點(diǎn)是可以表現(xiàn)色彩的變化和顏色的細(xì)微過(guò)渡，產(chǎn)生逼真的效果，缺點(diǎn)是在保存時(shí)需要記錄每一個(gè)像素的位置和顏色值，占用較大的存儲(chǔ)空間。2.3.3圖像和圖形數(shù)據(jù)1002.數(shù)字化圖像和圖形——位圖圖像一幅圖像可認(rèn)為是由若干行和若干列的像素組成的陣列，每個(gè)像素點(diǎn)用若干二進(jìn)制位進(jìn)行編碼，表示圖像的顏色，這就是圖像的數(shù)字化。描述圖像的主要屬性是圖像分辨率和顏色深度。圖像分辨率是指圖像的水平方向和垂直方向的像素個(gè)數(shù)。顏色深度是指每一個(gè)像素點(diǎn)表示顏色的二進(jìn)制位數(shù)。如單色圖像的顏色深度為1，而256色圖像的顏色深度為8，真彩色圖像的顏色深度為24。2.3.3圖像和圖形數(shù)據(jù)1012.數(shù)字化圖像和圖形——位圖圖像

2.3.3圖像和圖形數(shù)據(jù)1022.數(shù)字化圖像和圖形——矢量圖形矢量圖形是由一串可重構(gòu)圖形的指令構(gòu)成。在創(chuàng)建矢量圖片的時(shí)候，可以用不同的顏色來(lái)畫線和圖形。然后計(jì)算機(jī)用這一串線條和圖形轉(zhuǎn)換為能重構(gòu)圖形的指令。計(jì)算機(jī)只存儲(chǔ)這些指令，而不是真正的圖形，所以矢量圖形看起來(lái)沒(méi)有位圖圖像真實(shí)。矢量圖形文件的擴(kuò)展名為.wmf，.dxf，.mgx和.cgm。2.3.3圖像和圖形數(shù)據(jù)1032.數(shù)字化圖像和圖形矢量圖形與位圖圖像相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：矢量圖形占用的存儲(chǔ)空間小。使用矢量圖形軟件，可以方便地修改圖形?？梢园咽噶繄D形的一部分當(dāng)做一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象，單獨(dú)地加以拉伸、縮小、移動(dòng)和刪除。2.3.4視頻數(shù)據(jù)104視頻數(shù)據(jù)是指連續(xù)的圖像序列，其實(shí)質(zhì)是由一組組連續(xù)的圖像構(gòu)成的，而對(duì)于圖像本身而言，除了其出現(xiàn)的先后順序而外，沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)信息。視頻數(shù)據(jù)可用故事單元、場(chǎng)景、鏡頭、幀來(lái)描述。2.3.4視頻數(shù)據(jù)105計(jì)算機(jī)中的視頻數(shù)據(jù)一般分為兩類：①

動(dòng)畫。其每一幅畫面都是通過(guò)一些工具軟件對(duì)圖像素材進(jìn)行編輯制作而成。它是用人工合成的方法對(duì)真實(shí)世界的一種模擬。②

視頻。對(duì)視頻信號(hào)源（如電視機(jī)、攝像機(jī)等）經(jīng)過(guò)采樣和量化處理后保存下來(lái)的信息。視頻影像是對(duì)真實(shí)世界的記錄。2.3.4視頻數(shù)據(jù)106視頻的數(shù)字化是指在一段時(shí)間內(nèi)，以一定的速度對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行捕獲，并加以采樣后形成數(shù)字化數(shù)據(jù)的處理過(guò)程。視頻是由一系列的幀組成，每幀是一幅靜止的圖像，可用位圖文件形式表示。視頻每秒中至少顯示30幀，所以視頻需要非常大的存儲(chǔ)空間。視頻文件的擴(kuò)展名為.avi，.mpg等。第3章計(jì)算思維107鏈棧用單鏈表表示目錄1083.13.23.33.43.5計(jì)算思維的概念計(jì)算思維的應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算思維的特點(diǎn)程序算法3.1計(jì)算思維的概念109什么是思維？思維（Thinking）是人腦對(duì)客觀事物的一種概括的、間接的反映，它反映客觀事物的本質(zhì)和規(guī)律。思維特征能動(dòng)性能認(rèn)識(shí)和反映客觀世界，還能對(duì)客觀世界進(jìn)行改造。間接性非直接的、以其他事物作媒介來(lái)反映客觀事物概括性在人的感性基礎(chǔ)上，將一類事物的共同、本質(zhì)的特征和規(guī)律抽取出來(lái)，加以概括。3.1計(jì)算思維概念3.1計(jì)算思維概念實(shí)驗(yàn)思維理論思維思維計(jì)算思維日常思維科學(xué)思維3.1計(jì)算思維概念112什么是計(jì)算思維(ComputationalThinking)

計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。----周以真3.1計(jì)算思維概念113計(jì)算機(jī)思維可以劃分為四個(gè)主要組成部分把問(wèn)題進(jìn)行拆分，同時(shí)理清各個(gè)部分的屬性找出拆分后問(wèn)題各部分之間的異同探尋形成這些模式背后的一般規(guī)律針對(duì)相似問(wèn)題提供逐步的解決辦法解構(gòu)模式識(shí)別抽象化算法設(shè)計(jì)視頻1

視頻23.2計(jì)算思維的應(yīng)用領(lǐng)域114生物學(xué)化學(xué)藝術(shù)工程學(xué)腦科學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)3.3計(jì)算思維的特點(diǎn)115概念化的抽象思維，而非程序思維。是一種基本技能。是人的思維，而非機(jī)器的思維。與數(shù)學(xué)和工程思維互補(bǔ)和融合。面向所有人、所有領(lǐng)域。計(jì)算思維特點(diǎn)是思想,而非人造品。3.4算法116算法設(shè)計(jì)是計(jì)算思維的關(guān)鍵組成部分之一算法（Algorithm）是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問(wèn)題的清晰指令，算法代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問(wèn)題的策略機(jī)制。3.4算法117算法特征01算法要素02算法流程圖03常用算法043.4.1算法特征118可行性(Effectiveness)算法中執(zhí)行的任何計(jì)算步驟都可以被分解為基本的可執(zhí)行的操作步驟，即每個(gè)計(jì)算步驟都可以在有限時(shí)間內(nèi)完成（也稱有效性）確切性(Definiteness)算法的每一步驟必須有確切的定義輸出項(xiàng)(Output)一個(gè)算法有一個(gè)或多個(gè)輸出，以反映對(duì)輸入數(shù)據(jù)加工后的結(jié)果有窮性(Finiteness)算法必須能在執(zhí)行有限個(gè)步驟之后終止輸入項(xiàng)(Input)一個(gè)算法有0個(gè)或多個(gè)輸入，以刻畫運(yùn)算對(duì)象的初始情況3.4.2算法要素11921數(shù)據(jù)對(duì)象的運(yùn)算和操作一個(gè)算法的功能結(jié)構(gòu)不僅取決于所選用的操作，而且還與各操作之間的執(zhí)行順序有關(guān)算法的控制結(jié)構(gòu)算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除等邏輯運(yùn)算：與、或、非等關(guān)系運(yùn)算：大于、小于、等于、不等于等數(shù)據(jù)傳輸：輸入、輸出、賦值等3.4.3算法流程圖120流程圖是用一些圖框來(lái)表示各種類型的操作，在框內(nèi)寫出各個(gè)步驟，然后用帶箭頭的線把它們連接起來(lái)，以表示執(zhí)行的先后順序。3.4.3算法流程圖121處理框表示一般的處理功能判斷框?qū)σ粋€(gè)給定的條件進(jìn)行判斷，根據(jù)給定的條件是否成立決定如何執(zhí)行其后的操作。有一個(gè)入口，二個(gè)出口輸入輸出框表示數(shù)據(jù)的輸入輸出起止框表示流程開始或結(jié)束流程線表示流程的路徑和方向3.4.3算法流程圖12202選擇結(jié)構(gòu)01順序結(jié)構(gòu)03循環(huán)結(jié)構(gòu)算法的三種基本結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)開始a=2,b=3;c=a+b輸出c的值結(jié)束求a+b和的流程圖順序結(jié)構(gòu)流程圖AB124根據(jù)判斷框中給定的條件P是否成立而選擇執(zhí)行A和B，條件P可以是“x>0”或“x>y”等。無(wú)論P(yáng)條件是否成立，只能執(zhí)行A或B之一，不可能既執(zhí)行A又執(zhí)行B。無(wú)論走哪一條路徑，在執(zhí)行完A或B之后將脫離選擇結(jié)構(gòu)。A或B兩個(gè)框中可以有一個(gè)是空的，即不執(zhí)行任何操作。選擇結(jié)構(gòu)P不成立AB成立選擇結(jié)構(gòu)流程圖125輸入變量a,b的值，輸出其中的較大的值開始輸入a，b的值a>=b?輸出a的值輸出b的值結(jié)束

輸出較大值的流程圖126循環(huán)結(jié)構(gòu)當(dāng)型循環(huán)流程圖直到型循環(huán)流程圖假真127在屏幕上輸出10次“hello”i<=10?用來(lái)判斷是否達(dá)到輸出次數(shù)10次？不成立開始設(shè)置一個(gè)用來(lái)記錄輸出次數(shù)的變量i，第一次輸出，i=1輸出“hello”i=i+1，準(zhǔn)備開始下一次輸出結(jié)束成立當(dāng)型循環(huán)流程圖128在屏幕上輸出10次“hello”成立不成立開始設(shè)置一個(gè)用來(lái)記錄輸出次數(shù)的變量i，第一次輸出，i=1輸出“hello”i=i+1，準(zhǔn)備開始下一次輸出i<=10?用來(lái)判斷是否達(dá)到輸出次數(shù)10次？結(jié)束直到型循環(huán)流程圖3.4.4常用算法129單擊此處添加標(biāo)題單擊此處添加標(biāo)題A數(shù)據(jù)交換B最大值最小值C累加累乘D求數(shù)據(jù)每位上的值E求素?cái)?shù)EF排序F3.4.4常用算法130數(shù)據(jù)交換假設(shè)有兩個(gè)變量a=9,b=14,想交換變量a和b的值，使得a=14,b=9。9a14bc3.4.4常用算法131數(shù)據(jù)交換假設(shè)有兩個(gè)變量a=9,b=14,想交換變量a和b的值，使得a=14,b=9。abc914開始a=9b=14c=aa=bb=c輸出a，b的值結(jié)束132求最大值、最小值求兩個(gè)數(shù)a,b的最大值求三個(gè)及以上數(shù)的最大值假設(shè)第一個(gè)數(shù)為最大值max，其余數(shù)據(jù)和最大值進(jìn)行比較，若大于max，修改max值為較大的數(shù)。3.4.4常用算法3.4.4常用算法最大值算法流程圖否是開始輸入第一個(gè)數(shù)amax=a//假設(shè)第一個(gè)數(shù)a為最大值max再輸入一個(gè)數(shù)，依然用a表示a>max?判斷新輸入的數(shù)是否大于maxmax=a//將新輸入的數(shù)作為最大值max133求10個(gè)數(shù)最大值的算法流程圖3.4.4常用算法否是開始輸入第一個(gè)數(shù)amax=a，i=1再輸入一個(gè)數(shù)，依然用a表示a>max?max=a否i<=10?i=i+1結(jié)束是最小值？134a累加器累加、累乘3.4.4常用算法0b累加值求1到10的累加和1a=a+b123364105156217288369451055是否開始a=0b=1

b<=10?a=a+bb=b+1結(jié)束輸出a的值1到10累加和算法流程圖累乘積？135求數(shù)據(jù)每位上的值3.4.4常用算法A除減法B除余法1362343.4.4常用算法除減法2該數(shù)減去a*100，除以10，得到十位b。3該數(shù)減去a*100和b*10即得個(gè)位c。1該數(shù)除以100，得到百位a。十位數(shù)？不知道位數(shù)？1371383.4.4常用算法除減法流程圖c=x-a*100-b*10（c=4）

開始x=234a=x/100(a=2)

x=x-a*100(x=34)b=x/10(b=3)輸出a，b,c的值結(jié)束2343.4.4常用算法除余法2重復(fù)①得到十位b。3繼續(xù)重復(fù)①得到百位a。1該數(shù)除以10取余數(shù)得到個(gè)位c，將該數(shù)除以10，用得到的商代替該數(shù)。十位數(shù)？不知道位數(shù)？1391403.4.4常用算法x=x/10開始x=0?是否結(jié)束輸出a的值x=234

a=x%10除余法算法流程圖141素?cái)?shù)（質(zhì)數(shù)）3.4.4常用算法把m被2到m-1之間的每一個(gè)整數(shù)去除，如果都不能被整除，那么m就是一個(gè)素?cái)?shù)。

否判斷素?cái)?shù)算法流程圖開始m%i=0?是結(jié)束輸出m不是素?cái)?shù)i=i+1

i=2

輸入mi<=sqrt(m)?否是輸出m是素?cái)?shù)3.4.4常用算法142AB把較小的數(shù)據(jù)往前調(diào)或者把較大的數(shù)據(jù)往后調(diào)兩兩比較相鄰記錄，如果反序則交換，直到?jīng)]有反序的記錄為止。冒泡排序穩(wěn)定排序49、38、65、97、76、13、27、49*3.4.4常用算法143AB為每一個(gè)位置選擇適當(dāng)?shù)脑孛看螐臒o(wú)序序列中選取最小元素放到有序序列的后面冒泡排序不穩(wěn)定排序49、38、65、97、76、13、27、49*3.4.4常用算法144試著繪制冒泡排序和選擇排序算法的流程圖課后練習(xí)一個(gè)算法在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行所花費(fèi)的時(shí)間一個(gè)算法在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行所花費(fèi)的空間時(shí)間復(fù)雜性空間復(fù)雜性3.3.6算法分析1453.5程序146計(jì)算機(jī)程序（ComputerProgram）是指一組指示計(jì)算機(jī)或其他具有信息處理能力裝置每一步動(dòng)作的指令，通常用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫，運(yùn)行于某種目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)上。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用于書寫計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)言。3.5程序147第一代第二代第三代機(jī)器語(yǔ)言由二進(jìn)制0、1代碼指令構(gòu)成，不同的CPU具有不同的指令系統(tǒng)。高級(jí)語(yǔ)言面向用戶的、基本上獨(dú)立于計(jì)算機(jī)種類和結(jié)構(gòu)的語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言指令是機(jī)器指令的符號(hào)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以分為三代148計(jì)算機(jī)程序開發(fā)是周而復(fù)始的，需要經(jīng)歷編寫新代碼、測(cè)試、分析，從事這種事件的工作人員叫做程序員。程序員第4章

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)149鏈棧用單鏈表表示目錄1504.1ABCD4.24.44.3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及其工作原理4.1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及其工作原理1511524.1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及其工作原理計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)和指令一律用二進(jìn)制數(shù)表示01存儲(chǔ)程序02計(jì)算機(jī)硬件由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成03馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)4.1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及其工作原理153馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的工作原理從計(jì)算機(jī)主存中讀出指令并送到計(jì)算機(jī)的控制器，控制器根據(jù)當(dāng)前指令的功能，控制全機(jī)執(zhí)行指令規(guī)定的操作，完成指令的功能。重復(fù)這一操作，直到程序中指令執(zhí)行完畢。程序控制將解題的步驟編成程序（通常由若干指令組成），并把程序存放在計(jì)算機(jī)的主存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)程序4.1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及其工作原理154A指令是指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令，它由一串二進(jìn)制數(shù)碼組成。B一條指令通常由兩個(gè)部分組成：操作碼+地址碼什么是指令4.1計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及其工作原理155A指令系統(tǒng)是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合。B指令系統(tǒng)決定了一臺(tái)計(jì)算機(jī)硬件的主要性能和基本功能。什么是指令系統(tǒng)威脅網(wǎng)絡(luò)安全主要因素4.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成156157計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備，即由機(jī)械、光、電、磁器件構(gòu)成的具有計(jì)算、控制、存儲(chǔ)、輸入和輸出功能的實(shí)體部件。4.3計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)158計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備，即由機(jī)械、光、電、磁器件構(gòu)成的具有計(jì)算、控制、存儲(chǔ)、輸入和輸出功能的實(shí)體部件。4.3計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)中央處理器存儲(chǔ)器輸入輸出控制系統(tǒng)外部設(shè)備1594.3計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中央處理器01存儲(chǔ)器02輸入設(shè)備03輸出設(shè)備04總線05計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)061604.3.1中央處理器(CPU)CPU由控制器、運(yùn)算器和存儲(chǔ)器組成，通常集中在一塊芯片上，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心設(shè)備。微型計(jì)算機(jī)的中央處理器又稱為微處理器。1614.3.1中央處理器(CPU)中央處理器主要包括兩部分0102控制器對(duì)輸入的指令進(jìn)行分析，并統(tǒng)一控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件完成一定任務(wù)的部件。指揮計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件按照指令的功能要求協(xié)調(diào)工作的部件，是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)中樞和指揮中心，對(duì)協(xié)調(diào)整個(gè)電腦有序工作極為重要。運(yùn)算器主要任務(wù)是執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。1624.3.1中央處理器(CPU)影響CPU性能的主要指標(biāo)表示CPU的運(yùn)算速度，單位是MHz。主頻在單位時(shí)間內(nèi)能一次處理的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。字長(zhǎng)是指可以進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換的存儲(chǔ)器，它位于CPU與內(nèi)存之間，是一個(gè)讀寫速度比內(nèi)存更快的存儲(chǔ)器。緩存1634.3.2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器(主存或內(nèi)存)輔助存儲(chǔ)器(輔存或外存)存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和各種數(shù)據(jù)信息的記憶部件。1644.3.2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)1存儲(chǔ)器所能容納的二進(jìn)制信息量的總和。存儲(chǔ)容量2計(jì)算機(jī)從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)所需要的時(shí)間，表明了存儲(chǔ)器存取速度的快慢。存取周期位A字節(jié)BKB1KB=1024B=210BMB1MB=1024KB=220BGB1GB=1024MB=230BTB1TB=1024GB=240BPB1PB=1024TB=250B1654.3.2存儲(chǔ)器主存直接與CPU連接，用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)，訪問(wèn)速度快。主存儲(chǔ)器主存中存儲(chǔ)信息的載體稱為存儲(chǔ)體。存儲(chǔ)體被分為若干個(gè)單元。0101011101011000每個(gè)單元能夠存放一串二進(jìn)制碼表示的信息，該信息的總位數(shù)稱為一個(gè)存儲(chǔ)單元的字長(zhǎng)。0X000000000X000000010XFFFFFFFF......指示每個(gè)單元的二進(jìn)制編碼稱為地址碼。存儲(chǔ)單元的地址碼只有一個(gè)，固定不變，而存儲(chǔ)在其中的信息是可以更換的。00000000000000001664.3.2存儲(chǔ)器01010111010110000X000000000X000000010XFFFFFFFF......主存的工作方式是按存儲(chǔ)單元的地址存放或讀取各類信息存放信息稱為“寫”讀取信息稱為“讀”“讀”和“寫”統(tǒng)稱訪問(wèn)存儲(chǔ)器。

1674.3.2存儲(chǔ)器常用的微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器有磁芯存儲(chǔ)器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器目前微型計(jì)算機(jī)的主存都采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可讀、可寫易失性存儲(chǔ)器1隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）可讀、不可寫非易失性存儲(chǔ)器2只讀存儲(chǔ)器（ROM）1684.3.2存儲(chǔ)器COMS電腦主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，保存計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置信息。只需要極少電量就能存放數(shù)據(jù)由集成到主板上的一個(gè)小電池供電關(guān)機(jī)后信息不丟失1694.3.2存儲(chǔ)器高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)存取速度比一般RAM快的一種RAM，位于主存與CPU之間，容量小，速度快。當(dāng)中央處理器存取主存儲(chǔ)器某一單元時(shí)，自動(dòng)將包括該單元在內(nèi)的那一組單元內(nèi)容調(diào)入高速緩沖存儲(chǔ)器1704.3.2存儲(chǔ)器通過(guò)主存與CPU間接連接，存放計(jì)算機(jī)暫時(shí)不需要使用的程序和數(shù)據(jù)。輔助存儲(chǔ)器非易失性存儲(chǔ)器容量大、價(jià)格低，存取速度慢硬盤光盤U盤最常用安裝的軟件1714.3.2存儲(chǔ)器根據(jù)存儲(chǔ)原理不同分類1利用磁記錄技術(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器磁存儲(chǔ)器3通過(guò)存儲(chǔ)芯片內(nèi)部晶體管的開關(guān)狀態(tài)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲(chǔ)器2利用光學(xué)存儲(chǔ)技術(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器光存儲(chǔ)器1724.3.2存儲(chǔ)器----磁存儲(chǔ)器A計(jì)算機(jī)主要的存儲(chǔ)介質(zhì)，可以存儲(chǔ)大量的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且斷電后也能保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失。磁存儲(chǔ)器（disk）軟盤硬盤1734.3.2存儲(chǔ)器----磁存儲(chǔ)器磁存儲(chǔ)器是用某些磁性材料涂在金屬鋁片或塑料片的表面上作為載磁體來(lái)存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)器。涂覆在載體表面的磁性材料具有兩種不同的磁化狀態(tài)，分別表示二進(jìn)制信息的“0”和“1”。174磁存儲(chǔ)器的讀寫過(guò)程4.3.2存儲(chǔ)器----磁存儲(chǔ)器利用磁頭（讀寫頭）來(lái)形成和判別磁層中的不同磁化狀態(tài)磁頭是由軟磁材料做鐵芯繞有讀寫線圈的電磁鐵寫操作讀操作1754.3.2存儲(chǔ)器----硬盤硬盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最主要的外存設(shè)備盤片一般由鋁合金制成，其表面涂有一層可被磁化的硬磁特性材料磁頭是用于向磁盤讀寫信息的工具，從0開始順序編號(hào)1764.3.2存儲(chǔ)器----硬盤磁盤上的一圈圈的圓周被稱之為磁道每圈磁道上的扇形小區(qū)域被稱為扇區(qū)扇區(qū)中有很多存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)比特信息不同盤面上的每圈磁道所組成的柱形區(qū)域叫做柱面一面磁盤上的磁道數(shù)＝柱面數(shù)磁道的編號(hào)是從外到內(nèi)，從0開始編號(hào)，即最外面的一圈為第0磁道扇區(qū)的編號(hào)方式為固定標(biāo)記某塊為1號(hào)，然后順時(shí)針編號(hào)1774.3.2存儲(chǔ)器----硬盤優(yōu)點(diǎn)體積小重量輕可靠性高存取速度快防塵性好存儲(chǔ)容量大1不便于攜帶2價(jià)格昂貴缺點(diǎn)1784.3.2存儲(chǔ)器----光存儲(chǔ)器光盤的分類不可擦寫CD-ROMDVD-ROM可擦寫CD-RWDVD-RAM印刷層保護(hù)層反射層記錄層基板1794.3.2存儲(chǔ)器----光存儲(chǔ)器1804.3.2存儲(chǔ)器----固態(tài)存儲(chǔ)器181U盤的優(yōu)點(diǎn)4.3.2存儲(chǔ)器----U盤01小巧02速度快03容量大182U盤的組成機(jī)芯主控芯片、晶振、電容貼片電阻、USB接口貼片LED（不是所有的U盤都有）FLASH（閃存）芯片外殼4.3.2存儲(chǔ)器----U盤1834.3.3輸入設(shè)備輸入設(shè)備是用來(lái)接收用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們變?yōu)橛?jì)算機(jī)能識(shí)別的二進(jìn)制存入到內(nèi)存中。1844.3.3輸入設(shè)備字符輸入設(shè)備鍵盤光學(xué)閱讀設(shè)備光學(xué)標(biāo)記閱讀器光學(xué)字符閱讀器定位設(shè)備鼠標(biāo)、操縱桿、觸摸屏幕和觸摸板、軌跡球、光筆模擬輸入設(shè)備語(yǔ)音輸入設(shè)備數(shù)模轉(zhuǎn)換器圖像輸入設(shè)備攝像機(jī)、掃描儀數(shù)碼相機(jī)輸入設(shè)備按功能分類1854.3.4輸出設(shè)備輸出設(shè)備用于將內(nèi)存中計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兡芙邮艿男问捷敵觥３Ｓ玫妮敵鲈O(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀及語(yǔ)音輸出設(shè)備等。186顯示器按工作原理分類4.3.4輸出設(shè)備01CRT顯示器02LCD顯示器03LED顯示器04PDP顯示器1874.3.4輸出設(shè)備顯示器的性能指標(biāo)亮度分辨率顯示尺寸色彩數(shù)刷新頻率點(diǎn)距1884.3.4輸出設(shè)備噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)針式打印機(jī)常見的打印機(jī)1894.3.4輸出設(shè)備1分辨率2色彩飽和度3打印速度打印機(jī)的性能指標(biāo)1904.3.5總線總線是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是CPU、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道。主機(jī)的各個(gè)部件通過(guò)總線相連接，外部設(shè)備通過(guò)相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。1914.3.5總線計(jì)算機(jī)各芯片內(nèi)部傳送信息的通路片內(nèi)總線A將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)組成部分連接在一起的線路系統(tǒng)總線B將計(jì)算機(jī)和其他的設(shè)備連接到一起的基礎(chǔ)線路通信總線C根據(jù)總線所連接的對(duì)象所在位置不同分類1924.3.5總線01并行總線02串行總線根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的方式不同分類1934.3.6計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)CPU類型字長(zhǎng)運(yùn)算速度內(nèi)、外存儲(chǔ)器容量存取速度時(shí)鐘頻率1944.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的各種程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)的文檔資料計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件擔(dān)負(fù)控制和協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備、支持應(yīng)用軟件的開發(fā)和運(yùn)行的一類計(jì)算機(jī)軟件為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問(wèn)題的應(yīng)用需求而提供的那部分軟件MicrosoftOffice圖形編輯軟視頻編輯軟件聊天軟件……操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)……1954.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制和管理中心04文件管理01處理器管理02存儲(chǔ)器管理03設(shè)備管理1964.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序是外設(shè)與計(jì)算機(jī)之間建立通信的軟件在安裝完成后，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序就會(huì)在需要它時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是運(yùn)行在后臺(tái)的程序，通常不會(huì)在屏幕上打開窗口1974.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)A指將程序文件和文件夾添加到硬盤并將相關(guān)數(shù)據(jù)添加到注冊(cè)表，以使軟件能夠正常運(yùn)行的過(guò)程。安裝軟件應(yīng)用軟件根據(jù)安裝方式不同，可以分成本地應(yīng)用軟件和便攜式軟件（綠色軟件）。1984.4計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)A從硬盤刪除程序文件和文件夾以及從注冊(cè)表刪除相關(guān)數(shù)據(jù)的操作，釋放原來(lái)占用的磁盤空間并使其軟件不再存在于系統(tǒng)中。卸載軟件A軟件開發(fā)者在編寫軟件的時(shí)候，由于設(shè)計(jì)人員考慮不全面或程序功能不完善，在軟件發(fā)行后，通過(guò)對(duì)程序的修改或加入新的功能后，以補(bǔ)丁或者新版本的形式發(fā)布。用戶把這些補(bǔ)丁更新或者安裝新版本，即完成升級(jí)。軟件升級(jí)第5章數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)199鏈棧用單鏈表表示目錄2005.2.1線性表的基本概念5.2.2線性表的存儲(chǔ)與處理5.2.3棧的存儲(chǔ)與處理5.2.4隊(duì)列的存儲(chǔ)與處理5.2線性表5.1基本概念5.3.1樹的基本概念5.3.2二叉樹的基本概念5.3.3二叉樹的遍歷5.3樹5.4.1圖的概念5.4.2圖的遍歷5.4圖5.1基本概念201數(shù)據(jù)：所有能輸入到計(jì)算機(jī)中并能被計(jì)算機(jī)程序識(shí)別和處理的符號(hào)集合。數(shù)值數(shù)據(jù)：整數(shù)、實(shí)數(shù)等非數(shù)值數(shù)據(jù)：圖形、圖象、聲音、文字等數(shù)據(jù)元素：數(shù)據(jù)的基本單位，在計(jì)算機(jī)程序中通常作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮和處理。數(shù)據(jù)對(duì)象：數(shù)據(jù)對(duì)象是性質(zhì)相同的數(shù)據(jù)元素構(gòu)成的集合，是數(shù)據(jù)的一個(gè)子集。學(xué)號(hào)姓名性別出生日期班級(jí)20190001鹿鳴男1978/10/151班20190002王強(qiáng)男1972/09/141班20190003林淼淼女1575/02/092班數(shù)據(jù)元素?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)5.1基本概念202

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是一個(gè)二元組DataStructure=（D，S），其中D是一個(gè)數(shù)據(jù)元素的有限集合，S是D上的關(guān)系的有限集合。按照視點(diǎn)的不同，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。集合結(jié)構(gòu)線性結(jié)構(gòu)樹結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)

（a）集合（b）線性結(jié)構(gòu)（c）樹結(jié)構(gòu)（d）圖結(jié)構(gòu)圖5-2數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)5.1基本概念203通常有兩種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：1.順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：用一組連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素，數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系由元素的存儲(chǔ)位置來(lái)表示。2.鏈接存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：用一組任意的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素，數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系用指針來(lái)表示。

圖5-3

數(shù)據(jù)的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖5-4數(shù)據(jù)的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu)線性表：它是由n（n≥0）個(gè)具有相同類型的數(shù)據(jù)元素組成的有限序列，如圖5-5所示。線性表的一般表示如下：L=（a1,a2,…,ai,ai+1,…,an）n：為線性表的長(zhǎng)度。

L:表示線性表名稱ai:(1≤i≤n)稱為數(shù)據(jù)元素，下角標(biāo)i表示該元素在線性表中的位置或序號(hào)。

5.2線性表圖5-5

線性表結(jié)構(gòu)示意圖

5.2.2線性表的存儲(chǔ)與處理2051.順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及操作線性表的順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)稱為順序表。順序表是用一段地址連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存儲(chǔ)線性表的數(shù)據(jù)元素。用數(shù)組存儲(chǔ)順序表，用MaxSize表示數(shù)組的長(zhǎng)度，用length表示線性表的長(zhǎng)度，順序表的存儲(chǔ)示意圖如圖5-6所示。

圖5-6

數(shù)組的長(zhǎng)度與線性表的長(zhǎng)度具有不同的含義意圖

插入前：(a1,…,ai-1,ai,…,an)插入后：(a1,…,ai-1,x

,ai,…,an)ai-1和ai之間的邏輯關(guān)