医学计算机应用基础第1讲计算机概述

81第一章计算机与信息技术21.1基础知识与计算机进展1.2计算机内信息的表示与编码1.3信息安全与病毒防范1.1基础知识与计算机进展1.1.1计算机文化1.1.2计算机的特点1.1.3计算机的发展历史1.1.4计算机的分类1.1.521世纪计算机发展趋势31.计算机文化现象计算机的出现为人类创造文化提供了新的现代化工具，革新了创造文化的方式方法，形成了一种新的人类文化。41.1.1计算机文化2.计算机应用领域1.数值计算/科学计算：人造卫星轨道的计算，气象预报2.信息处理/数据处理占80%以上：企事业的管理信息系统，文字编辑和办公自动化，图书资料的情报检索系统，3.计算机辅助系统：CAD、CAM、CAT、CAI、CAPP(计算机辅助工艺设计)、CIMS(集成制造)、CAP(辅助出版)、CAL(辅助学习)、CASE(辅助软件工程)。54.过程控制/实时控制：控制各种自动装置，自动仪表，如家用电器的控制5.人工智能：模拟医学专家的经验对某一类疾病进行诊断；具有低等智力的机器人；计算机与人类进行对奕；数学中的符号积分和几何定理证明等等。6.信息高速公路62.计算机应用领域3.计算机医学应用P5（1）医院信息系统HIS（2）医学数据处理SAS，SPSS（3）医药信息检索系统（4）智能化医疗仪器的研制CT，NMR等（5）医学专家系统7891011121．运算速度快（亿亿次/秒）2．计算精度高（15-16位有效数字）3．存储容量大（GB，TB）4．自动化程度高、可靠性好5．严密的逻辑判断能力6．联网通讯，共享资源131.1.2计算机的特点1.计算机的诞生世界上第一台计算机于1946年2月在美国宾夕法尼亚大学诞生。名称：埃尼阿克(ENIAC)ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator14重达30吨占地170m2耗电150千瓦18000个电子管70000个电容1500个继电器仅保存80个字节1.1.3计算机的发展历史•ENIAC每秒能进行5000次加法运算(而人最快的运算速度每秒仅5次加法运算)，还能进行平方和立方运算，计算正弦和余弦等三角函数的值及其它一些更复杂的运算。这样的速度在当时已经是人类智慧的最高水平。15•从技术上而言，ENIAC是没有太明晰的CPU概念的；也没有存储器的概念，那个时候的“程序设计”，需要插拔N多的插头。程序设计的插头拔插技工16近代计算机人物英国科学家艾兰·图灵•1936年英国科学家阿兰·图灵建立图灵机（Turingmachine）模型，奠定了可计算理论的基础；提出图灵测试，阐述了机器智能的概念。被称为计算机之父。美国1946．6冯·诺依曼•“存储程序”和“程序控制”的计算机方案•用二进制的形式表示数据和指令•指令和数据同时存放在存储器中•控制器、运算器、存储器、输入、输出设备五大部分组成计算机17美籍匈牙利科学家冯·诺依曼近代计算机人物知识链接：•第一台电子计算机应为ABC（Atanasoff-BerryComputer），它是由美国衣阿华州立大学物理系副教授约翰·文森特·阿塔纳索夫和他的研究生克利福特·号贝瑞在1939年建成的。用电子真空管做为基本原件、采用二进位制、用电容器作为存储器、采用直接的逻辑运算，而非通常的数字算术。莫克莱根据ABC的思想于1946年建造了ENIAC。•还有认为第一台计算机是1943年问世的英国的“巨人号”，它可以高速存贮数据，并能改变存贮内容，还能用手工操作来改变运算的顺序。英破译德的高级密码需要6至8周，使用“巨人号”仅需6至8小时，德军大量高级军事机密很快被破译，大大加快了纳粹德国败亡的进程。直到1975年英政府撤消保密，巨人号才为世人所知。1819时代年份器件软件应用主流产品一46—58电子管机器语言汇编语言科学计算IBM700系二58—64晶体管（1947年美国科学家肖克莱发明晶体管）高级语言数据处理工业控制IBM7000系列三64—71集成电路（1958美国基比尔发明集成电路）操作系统文字处理图形处理IBMSystem/360系列四71--大、超大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域IBM3090系列2．计算机的分代电子管晶体管集成电路大规模集成电路20211.2.4计算机的分类1．超级计算机2．大型通用计算机/小型通用计算机3．微型计算机2016-6超级计算机-----神威太湖之光2016-6-20德国法兰克福国际超算超级计算机TOP500榜，中国“神威太湖之光”夺冠。此前“天河二号”已创下“六连冠”。该系统由国家并行计算机工程技术研究中心研制，落户在国家超级计算无锡中心，2015年12月21日完成整机系统性能测试，目前由清华大学负责运营。22“神威26010”众核处理器这套超级计算机系统取得了三大突破，其峰值性能、持续性能、性能功耗比三项关键指标均居世界第一。①运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机，峰值性能高达12.54亿亿次/秒，持续性能达到9.3亿亿次/秒，接近“天河二号”的3倍。一分钟的计算能力相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年。②全部采用自主中国芯：“申威26010”众核处理器。40*1024=40960个芯片。采用64位自主申威指令系统，峰值性能3.168万亿次每秒，核心工作频率1.5GHz。③绿色节能的突破，功耗比达到每瓦特60.51亿次运算。23超级计算机光电子计算机和生物计算机微型化的机器人人工智能化、人性化高速宽带网241.2.521世纪计算机发展趋势•一、计算机中的数制–数码：•十进制：0—9这些数学符号称为数码。•二进制：0，1•八进制：0—7•十六进制：0—9，A，B，C，D，E，F–基数：全部数码的个数称为基数。•十进制的基数为10；二进制的基数为2；八进制的基数为8；十六进制的基数为16。–进制：逢“基数进位”称为进位计数制251.3计算机内信息的表示与编码书写规则•在数字后面加写相应的英文字母作为标识•B（Binary）二进制110B•O(Octonary)八进制231O•H(Hexadecimal)十六进制12fH•D（Decimal）十进制69DD可省略•在括号外面加数字下标–（1011）2–（2275）8–（20B）16–（8934）1026272.二进制（B）•二进制数用两个数码0和1表示•逢二进一，即1+1=10（“一零”）•二进制的权是以2为底的幂•10=1*21+0*2001234567二、不同进位计数制间的转换几种不同的进制数的基本符号28十进制(D)二进制(B)八进制(O)十六进制(H)0123456789101112131415011011100101110111100010011010101111001101111011110123456710111213141516170123456789abcdef291.r进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加。10101(B)=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=78+1=57101A(H)=163+16+10＝4106进制表示符号B二进制O八进制D十进制H十六进制2、十进制转化成r进制整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。小数部分：乘以r取整数，整数从左到右排列。30例100.345(D)=1100100.01011(B)1.041.3800.34520.690220.76021.520210025022521226232100010011例：100(D)=144(O)=64(H)31八进制100812818044110016604616十六进制三、八、十六进制数间的相互转换一位八进制数对应3位二进制数（8=23）一位十六进制数对应4位二进制数（16=24）3264(H)=01100100(B)64144(O)=001100100(B)144三、八、十六进制数间的相互转换•二进制转化成八(十六)进制–整数部分：从右向左按三(四)位进行分组–小数部分：从左向右按三(四)位进行分组–不足部分补零331101101110.110101(B)=1556.65(O)1556651101101111.11010100(B)=36F.D4(H)36FD4数的编码•机器数：数字在计算机中的二进制表示形式。•表示机器数应考虑三个因素：–机器数的范围–机器数的符号–机器数中小数点的位置34•二进制数的常用单位–位bit：二进制数的一位。–字节byte：8bit=1byte1byte=8bit1KB=210byte=1024byte1MB=220byte=1024KB1GB=230byte=1024MB1TB=240byte=1024GB•字（word）：存储在寄存器中作为一个整体参加运算和处理的一组二进制数码。它决定了计算的精度。35字符编码•ASCII码（美国标准信息交换码）–目前，国际上使用的字母、数字和符号的信息编码系统是采用美国标准信息交换码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），简称为ASCII码。–ASCII码是七位二进制编码。–但内存的基本存储单位是字节，使用1个字节（Byte）八位二进制来表示最高位补“0”。常用字符有128个，编码从0到1273601111111七位二进制编码127000000000Ascii码表37汉字编码•汉字输入码（外码）：为用户由计算机外部输入汉字而编制的汉字编码–顺序码/数字编码：区位码–音码/拼音码：智能ABC–形码：五笔、表形码等–音形码：双拼码、五十字元等38•区位码：将GB2312-80全部字符集组成一个94*94的方阵。•每一行称为一个“区”编号从01—94；•每一列称为一个“位”编号从01—94；•区码置前，位码置后组合在一起称为区位码。•国标码与区位码是一一对应的。区位码是十进制的码，国标码是十六进制的码。•汉字的排序是按照区位码排列的。39区号区中位置国标码和汉字内码国标码规定，每个汉字编码由一个2字节组成。每个字节的最高位恒为0，其余7位用于组成各种不同的码值。啊3021H001100000010000140一级3755个（按拼音排）汉字（6763）7445二级3008个（按部首排）符号（682）（拉丁文、俄文字母、日文假名、汉语拼音、希腊字母、标点、序号等）汉字内码汉字在计算机内部存储、处理和传输用的信息代码。将国标码两个字节的最高位置“1”作为汉字的内码。通常大陆地区采用国标内码，港澳台地区采用大五码(big5)，共收录繁体汉字1万多个。GB_2312收录的汉字太少，已不能适应社会对汉字信息处理的要求。如朱镕基的“镕”字无法输入。GBK(大字符集)包括简、繁体汉字，2万左右，95年推出，可利用Windows的全拼或微软拼音输入。41汉字编码•汉字字型码：表示汉字字形信息的编码，通常采用点阵形式42各种编码之间的关系43汉字输入码汉字机内码汉字字形码输入设备汉字输入管理模块汉字库输出设备•信息安全的基本概念–信息安全的根本目标：使一个国家的社会信息化状态和信息技术体系不受外来的威胁和侵害。–信息安全的基本特征：完整性、可用性、保密性、可控性。–信息安全的意义：信息安全直接关系到国家的安全和政权的巩固，必须保证信息的安全。•信息安全的基本内容–实体安全、运行安全、信息资产安全、人员安全。•信息安全的保障–信息安全策略是指为保证提供一定级别的安全保护所必须遵守的规则。实现信息安全，不但靠先进的技术，而且也得靠严格的安全管理，法律约束和安全教育。441.6信息安全与病毒防范451.6.1计算机病毒•计算机病毒的概念：–编制或在计算机程序中插入的破坏计算机功能或毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的一组计算机指令或程序代码。•计算机病毒的主要特征：•传染性•隐蔽性•潜伏性•破坏性46网络时代计算机病毒的特点–通过网络和邮件系统传播–传播速度快,难以控制–利用JAVA和ActiveX技