计算机

这是一篇关于计算机的思维导图，主要内容有信息、数据、信息技术、信息社会、计算机文化、计算机的起源与发展等。

第一章信息技术与计算机文化

• 信息
  • 一般认为，信息是在自然界 、人类社会和人类思维活动中普遍存在的一切物质和事物的属性。
  • 代表人物
    • 控制论创始人维纳：凡是有事物的地方都有信息
    • 信息论创始人香农：信息是能够用来消除不确定性的东西
• 数据
  • 定义：是指存储在某种媒体上可以加以鉴别的符号资料。（同一个信息也可以用不同形式的数据表示。）
  • 分类：数值数据和非数值数据。
  • 信息与数据的区别与联系
    • 数据是信息的具体表现形式，是信息的载体。
    • 信息是对数据进行加工处理后得到的结果。（信息是数据的逻辑意义）
• 信息技术
  • 定义：信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。
  • 对用户来说，计算机是信息处理机
  • 信息的符号化就是数据，所以数据是信息的具体表现形式。
• 信息社会
  • 1993年，美国开始建设高速度、大容量、多媒体的信息传输干线，称为“信息高速公路”。
  • 计划：国家信息基础设施N I I
• 计算机文化
  • 在瑞士洛桑召开的第三届世界计算机教育大会上，科学家提出了要树立计算机教育是文化教育的关键。
  • 人类文化发展的四个里程碑
    • 语言的产生
    • 文字的使用
    • 印刷术的发明
    • 计算机文化
  • 计算思维
    • 定义：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
    • 自然科学领域有公认的三大科学方法
      • 理论方法、实验方法和计算方法。
    • 三大科学思维
      • 理论思维（逻辑思维）
      • 实验思维
      • 计算思维
    • 美国周以真首次提出了计算思维的概念
    • 计算思维的特征
      • 是概念化，不是程序化
      • 是根本的，不是刻板的技能
      • 是人的，不是计算机的思维
      • 是数学和工程思维的互补与融合
      • 是思想，不是人造物
      • 面向所有人、所有地方
    • 计算思维的本质
      • 是抽象和自动化
• 计算机的起源与发展
  • 人物
    • 1954年乔治*布尔提出了符号逻辑的思想。
    • 英国查尔斯*巴贝奇最先提出通用数字计算机的基本设计思想。（“计算机之父”）
    • 冯*诺依曼（“现代计算机之父”）
    • 图灵(“计算机科学之父”/“人工智能之父”）
  • 1946年，第一台真正意义上的电子计算机ENIAC，在美国的宾夕法尼亚大学正式投入运行。
  • 英国制造EDSAC是第一台采用二进制的计算机，也是第一台采用存储程序工作原理的计算机。
  • ENIAC总结
    • 采用十进制没有采用二进制
    • 只能用加法运算
    • 没有采用存储程序工作原理
• 计算机的发展
  • 人们根据计算机采用的主要元器件（逻辑元件、物理器件）的不同，将电子计算机的发展分为四代
  • 第一代电子管计算机
    • 逻辑元件：电子管
    • 语言：机器语言（计算机唯一识别并执行）和汇编语言属于低级语言。
    • 应用：科学计算
  • 第二代晶体管计算机
    • 逻辑元件：晶体管
    • 语言：高级语言
    • 应用：数据处理
  • 第三代集成电路计算机
    • 逻辑元件：中小规模集成电路
    • 语言：操作系统和会话式语言
    • 应用：广泛应用到各个领域
  • 第四代超大规模集成电路计算机
    • 逻辑元件：大规模或超大规模集成电路
    • 应用：在家庭得到普及，开始出现计算机网络时代
  • 新一代计算机（目前尚没有真正意义上的新一代计算机问世）
  • 我国计算机研制成果（1956年开始研制计算机）
    • 1958年研制出第一台电子管计算机
    • 1965年研制成功第一台大型晶体管计算机
    • 1973年研究出集成电路计算机
    • 1983年研制成功每秒运算一亿次的“银河- I”巨型机
• 计算机的特点及分类
  • 特点
    • 运算速度快
    • 计算精度高
      • 计算机的计算精度取决于计算机的字长
    • 存储容量大
      • 计算机的存储性是计算机区别于其他计算工具的重要特征
    • 具有逻辑判断能力
    • 工作自动化
    • 通用性强
  • 计算机的分类
    • 根据处理的对象划分
      • 模拟计算机
      • 数字计算机（家用）
      • 混合计算机
    • 根据用途的不同
      • 通用计算机（家用）
      • 专用计算机
    • 根据计算机的规模划分（不是按体积划分的）
      • 巨型机
        • 经常用数值计算
        • 应用于模拟核爆炸、密码破译、天气预报、核能探索等
      • 大型机
      • “企业级计算机”
      • 小型机
      • 微型机（“第四代家用计算机”）
      • 工作站
• 计算机的应用
  • 科学计算
    • 又称数值计算
    • 是计算机应用最早的领域
    • 主要应用于模拟核爆炸、密码破译、天气预报、核能探索
  • 信息管理
    • 又称数据处理
    • 应用于办公自动化、事务处里，企业管理等领域
    • 是计算机应用最广泛的领域
  • 过程控制
    • 又称实时控制
    • 应用于冶金、石油、化工、水电、航天
  • 计算机辅助系统
    • 计算机辅助设计CAD
    • 计算机辅助制造CAM （Manufacturing）
    • 计算机辅助教育CBE （Education）
    • 计算机辅助教学CAI （Introduction）
    • 计算机辅助测试CAT （Test）
    • 计算机集成制造系统CIMS
    • 计算机辅助工程CAE
  • 人工智能
    • 应用于专家系统、自然语言理解、博弈和机器人
  • 计算机网络与通信
  • 多媒体技术应用系统
  • 嵌入式系统
• 计算机的发展趋势（ 向多极化方向发展）
  • 巨型化
  • 微型化
  • 网络化
  • 智能化
• 信息的编码
  • 数据的单位
    • 位（bit）
      • 也称比特，是计算机存储数据的最小单位
    • 字节（Byte）
      • 规定一字节等于8位
      • 是存储信息的基本单位
      • 一个存储单元就是一个字节
      • B KB MB GB TB
    • 字（word）
      • 定义：计算机处理数据时，CPU通过数据总线一次存储、加工和传送的数据。
      • 计算机的运算部件能同时处理的二进制数据的位数称为字长（字节越长，速度越快，精度越高）
      • 一个字通常由一个字节或若干个字节组成
  • 数据的表示
    • 数据
    • 数值数据（有数值大小和正负特征）
      • 有符号数
      • 无符号数
    • 非数值数据（无数值大小和正负特征）
    • 机器数：用0、1表示正负（有符号数）
    • 真值：用正负号表示的实际值
  • 文字信息的表示
    • 字符编码
      • 目前采用的字符编码主要是ASCLL码（美国标准信息交换代码）
        • 7位ASCII码称为标准ASCII码
          • 最高位是0，表示128个字符
          • a—97 A—65
          • 相同字母十进制差值32 十六进制差值20H
      • 8位ASCII码称为扩展ASCII码
        • 最高位是1，表示128个字符
    • 汉字编码
      • 汉字交换码
        • 定义：用键盘输入到计算机中采用的代码
        • 根据编码规则按读音还是字形可分为
          • 流水码
            • 电报码
            • 区位码（唯一一个没有重码的）
              • 由四位十进制数字组成，用十进制表示汉字
              • 一字一码无重码
              • 3946表示第39行第46列交汇处的汉字，其中前两位数字称为区码，后两位数字称为位码
          • 音码
            • 智能ABC
            • 微软读音
            • 搜狗拼音
            • 谷歌拼音
          • 形码
          • 音形结合码
            • 自然码
        • 汉字交换码（国标码）
          • 使用十六进制，每个字节的最高位为0
          • 由于汉字数量多，一般用连续的两个字节表示一个汉字，用一个字节表示符号和字母
          • 1980年颁布国标码
          • 不能直接在计算机中使用
        • 汉字机内码
          • 定义：为了能与ASCII码区分，表示汉字时，把交换码两个字节的最高位改为1
          • 目前存储汉字统一采用机内码，没有重码
          • 国标码和机内码在表示汉字时习惯用十六进制，储存汉字时统一使用二进制
          • 国标码🟰区位码➕2020H
          • 机内码🟰国标码➕8080 H（机内码十六进制编码范围：A1A1H～FEFE H）
        • 汉字字形码（有重码）
          • 分为
            • 点阵码
              • 一个点是一个二进制位
              • 点阵的规模越大，占用的空间越大，清晰度越高
            • 矢量码
          • 汉字库是存放汉字字形码的
          • 输出时每个汉字占用空间不固定