【精品】PPT课件 对程序进行推理的逻辑计算机科学导论第二讲
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计算机导论课件
2.2 逻辑代数基础
连接词 “双条件”( )
“双条件”( ):两个命题的A和B的“双条件”（又称为A 当且仅当B）是一个复合命题，记为A B，读作“A当且 仅当B”。 当且仅当A的真值与B的真值相同时，A B为真， 否则A B的真值均为假。
A
B的真值表：
A T T F B T F T A T F T B
国标码。 BIG5码。
汉字字形码 （用于显示和打印）
计算机导论(2009)
2.2 逻辑代数基础
命题 命题公式 命题公式的等价律 逻辑函数的化简
计算机导论(2009)
2.2 逻辑代数基础
命题逻辑基础 命题：有具体意义且能够判断真假的陈述句。 命题的真值:命题所具有的值“真”(true，简记为
T)或“假”（false,简记为F）称为其真值。 命题标识符：表示命题的符号，该标识符称为命题 常量。 原子命题：不能分解为更为简单的陈述句的命题； 复合命题：将原子命题用连接词和标点符号复合而 成的命题。
2.1.3 字符型数据的编码表示
基本含义
对于字符型数据，没有相应的转换规则可以使用。需要 人们规定出每个字符对应的二进制编码形式。
常用的字符型数据编码
ASCII码（美国标准信息交换码的简称）
使用一个字节表示一个ASCII码字符。 主要用于小型机和微型机。
EBCDIC码（扩展BCD码）
BCD 码又称二—十进制编码，用二进制编码形式表示十进制数。 在BCD码的基础上，又增加了一些符号和英文字母的表示。 主要用于超级计算机和大型计算机。
计算机导论(2009)
2.1.2 数值型数据的表示
机器数中小数点的位置
定点数（定点整数/定点小数）
0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 h
《计算机科学导论》——第2章 计算机体系结构与组织
制系统中，其进位原则是“逢八进一”；在十六进制系
统中，其进位原则是“逢十六进一”。
4
7/22/2013
计算机科学导论
2.1.1 数的表示及数制转换
进位计数制（位置计数法）
（N）x=∑ai×xi i=-m
n-1
Ai：数码（数字符号）
X：基数,简称“基”或“底” （数码的个数） Xi：权（数值中每一固定位置对应的单位）
例2、将十进制小数（0.8125）10转换为二进制小数，
采用“乘2顺取整”的方法，过程如下： 0.8125×2＝1.625 0.625×2＝1.25 0.25×2＝0.5 0.5×2＝1.0 取整数位1 取整数位1 取整数位0 取整数位1
所以，（0.8125）10＝（0.1101）2 注意：如果出现乘积的小数部分一直不为“0”，则可以
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计算机科学导论
17
计算机中为什么采用二进制？
计算机中，数是用物理器件的状态表示的，二进制 只有两种状态（0，1），容易用电路表示。电位的
高低，脉冲的有无，电路的通断等都可表示。
二进制可方便的表示逻辑值，进行逻辑运算。 二进制运算规则简单，容易用数字逻辑电路实现。
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计算机科学导论
18
2.1.2 数的原码、反码和补码
一个数值数据要在计算机中进行表示，也应该与实际使
用中的要求相同。数值数据在计算机中的表示必须明确
指明符号表示方法和小数点的位置表示方法。
在计算机中，数值数据的符号表示方法简单，计算机中 使用二进制0和1，正好与正号“＋”和负号“－”相对 应。因此，在计算机中，表示一个数值数据的符号的方
计算机科学与技术导论课件
8 1000
9 1001
( 1 0 0 1 ) 2 1 2 3 0 2 2 0 2 1 1 2 0 9
二进制数四则运算
加法运算 ，采用“逢二进一”的法则 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10
减法运算，采用“借一当二”的法则 0-0=0 1-0=1 1-1=0 10-1=1
乘法运算 0×0=0 1×0=0 0×1=0 1×1=1
除法运算
二进制数运算示例
十进制与二进制之间的转换
二进制数转换成十进制数 1 0 1 . 1 0 1 1 2 2 + 0 2 1 1 2 0 1 2 1 0 2 2 1 2 3 5 . 6 2 5
十进制数转换成二进制数:整数部分除2取余；小数部分乘2 取整。
1964年，世界上第一个采用集成电路的通用计算机IBM 360
1973年8月，我国第一台每秒钟运算100万次的集成电路电
子计算机在北京试制成功。
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第四代电子计算机(1976～至今)
大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件， 超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件，后 来的ULSI将数字扩充到百万级。
2.2存储程序式计算机的 基本结构与工作原理
冯·诺伊曼原理（“存贮程序控制”原理）
1. 采用二进制形式表示数据和指令； 2. 将程序（数据和指令序列）预先存放在主存贮器中，使计算
机在工作时能够自动高速地从存贮器中取出指令，并加以执 行； 3. 由运算器 、存贮器、控制器、输入设备、输出设备五大基 本部件组成计算机系统，并规定了这五大部件的基本功能。
第一代计算机(1946～1956)
世界上第一台电子计算机1946年诞生于美国宾夕法尼亚大 学，即ENIAC(The Electronic Numerical Integrator and Computer) ，重30吨，占地170平方米,使用了18000个电子 管，70000个电阻器，有5百万个焊接点，耗电160千瓦。
《计算机科学导论》概述详解92页PPT
力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
《计算机科学导论》概述详解
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
《计算机科学导论》概述详解
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
计算机导论(全套课件466P)
当选，这使西方舆论大为轰动。因此，人 们认为1951年UNIVAC迎来计算机时代，
而与其说莫奇莱和埃克特发明了电子计算 机，不如说他们奠定了计算机工业的基础。
UNIVAC
计算机导论
1.1 概述
1.1.3 计算机的发展
第一代 （1946~1956）
电子管 5千~4万（次/秒）
1964年911机
第二代 （1957~1964）
巴贝基生于1791年的英国，当他在剑桥大学攻读博士时，即 为了解决计算等式间的差异数，于1812年首先设计出了一台名为 差分机（Difference Engine）的机器，并于1822年制成了差分机 样机。这是一台利用蒸汽为动力，以齿轮为基础所构成的机器， 由于齿轮的数量过于庞大（约四千），以至于差分机所计算的成 果并不精确。经历十年失败的尝试，1834年巴贝基在研制差分机 的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计 算机的可能性，从而放弃了差分机转而构想出了名为分析机的自 动运算机器，由于这台机器具备有“输入”、“运算”、“输出” 及“储存”的四大现代计算机特征，最后因英国政府停止资助使 这项计划，直到巴贝基逝世，亦未能最终实现他所设计的计算机。
计算机导论
1.1 概述
1.1.1 近代计算机的发展
美国哈佛大学的霍华德•艾肯（Howard Aiken，1900-1973）博 士在图书馆里发现了巴贝基的论文，提出了用机电方式，而不是 用纯机械方法来构造新的分析机。霍华德·艾肯在IBM公司的资助 下，于1944年研制成功了被称为计算机“史前史”里最后一台著 名的MarkⅠ计算机，将巴贝基的梦想变为了现实。这也正是IBM走 上计算机产业之路的开始。后来霍华德·艾肯继续主持了MarkⅡ和 MarkⅢ计算机的研制工作，但它们已经属于电子计算机的范畴。 这里请注意,20世纪40年代曾经出现过两个被称为MarkⅠ的计算机， 一个是这里所说的MarkⅠ，另一个是英国曼彻斯特大学以威廉斯 管的发明人Williams（1911-1977）和汤姆·基尔蓬（Tom Kilbrn） 为首的研究小组开发的MarkⅠ，其原型则被称为“婴儿机” （Baby Machine）。曼彻斯特大学在计算机发展史上也曾经起过 重大的作用。
而与其说莫奇莱和埃克特发明了电子计算 机，不如说他们奠定了计算机工业的基础。
UNIVAC
计算机导论
1.1 概述
1.1.3 计算机的发展
第一代 （1946~1956）
电子管 5千~4万（次/秒）
1964年911机
第二代 （1957~1964）
巴贝基生于1791年的英国，当他在剑桥大学攻读博士时，即 为了解决计算等式间的差异数，于1812年首先设计出了一台名为 差分机（Difference Engine）的机器，并于1822年制成了差分机 样机。这是一台利用蒸汽为动力，以齿轮为基础所构成的机器， 由于齿轮的数量过于庞大（约四千），以至于差分机所计算的成 果并不精确。经历十年失败的尝试，1834年巴贝基在研制差分机 的工作中，看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计 算机的可能性，从而放弃了差分机转而构想出了名为分析机的自 动运算机器，由于这台机器具备有“输入”、“运算”、“输出” 及“储存”的四大现代计算机特征，最后因英国政府停止资助使 这项计划，直到巴贝基逝世，亦未能最终实现他所设计的计算机。
计算机导论
1.1 概述
1.1.1 近代计算机的发展
美国哈佛大学的霍华德•艾肯（Howard Aiken，1900-1973）博 士在图书馆里发现了巴贝基的论文，提出了用机电方式，而不是 用纯机械方法来构造新的分析机。霍华德·艾肯在IBM公司的资助 下，于1944年研制成功了被称为计算机“史前史”里最后一台著 名的MarkⅠ计算机，将巴贝基的梦想变为了现实。这也正是IBM走 上计算机产业之路的开始。后来霍华德·艾肯继续主持了MarkⅡ和 MarkⅢ计算机的研制工作，但它们已经属于电子计算机的范畴。 这里请注意,20世纪40年代曾经出现过两个被称为MarkⅠ的计算机， 一个是这里所说的MarkⅠ，另一个是英国曼彻斯特大学以威廉斯 管的发明人Williams（1911-1977）和汤姆·基尔蓬（Tom Kilbrn） 为首的研究小组开发的MarkⅠ，其原型则被称为“婴儿机” （Baby Machine）。曼彻斯特大学在计算机发展史上也曾经起过 重大的作用。
计算机导论2
图灵机就是这样的一个计算模型。
Church 已经证明：图灵机、递归函数、λ演算和 Post系 统这四种计算模型是等价的。这意味着，人们可以选择 最合适的计算模型来确定一个任务是否可计算。
4
计算机导论 - Introduction to Computers
图灵机
一个图灵机包括三个部分：
一条无限长的带：带上划上格子，每个格子中可以写一个 符号；所有允许出现的符号属于一个预先规定好的字母表。
计算机导论
(Introduction to Computers)
第二章 什么是计算？
1
计算机导论 - Introduction to Computers
什么是计算（Computing）？
直观的计算：数的加减乘除；函数的微分、积分；微分 方程的求解；定理的证明推导；等等。 计算的实质：从一个符号序列 A（输入）得出另一个符号 序列 B（输出）。
当前机器状态：q3
指令各部分的合作： 1）在当前机器状态下 2）判断读入的符号 3）写一个符号 4）控制读写头动作 5）设置下一机器状态
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计算机导论 - Introduction to Computers
用图灵机来进行计算
例1：
读写头
带
1
1
1
1
1
1
1
控制器 程序 q1 q1 q2 q2 q3 q3 1 b 1 b 1 b 1 1 1 b b b R R R L H H q1 q2 q2 q3 q3 q3
当前机器状态：q3
指令各部分的合作： 1）在当前机器状态下 2）判断读入的符号 3）写一个符号 4）控制读写头动作 5）设置下一机器状态
计算机导论ppt课件
＝ （302.578125）10
.
27
一般地，任意一个八进制数可以表示为： C ＝ c n－18 n－1 +c n－28 n－2 +…+c 18 1 +
c 08 0+c－18－1 +…+c－m8－m
在上式中，C i 只能取0～7之一的值；八进制 的基数是8。
.
28
（4）十六进制
十六进制记数法也有两个特点：
.
40
必须注意:
逐次除2取余的余数是按从低位到高位的 排列顺序与二进制整数数位相对应的；逐 次乘2取整的整数是按从高位向低位的排列 顺序与二进制小数数位相对应的。其共同 特点是以小数点为中心，逐次向左、右两 边排列。
.
41
（1）八进制、十六进制数转换成十进制数
同二进制数到十进制数的转换，分别套用 相应公式 。
.
24
例如： （10110.1）2 ＝ 1×2 4 ＋0×2 3 ＋1×2 1 ＋0×2 0 ＋1×2－1 ＝ （22.5）10
任意一个二进制数B，可以展开成多项式之和, 即
B = b n－12 n－1 +b n－22 n－2 +…+b 12 1+b 02 0+
b－12－1 +…+b－m2－m
.
25
.
30
一个任意的十六进制数可以表示为： D ＝ d n－116 n－1 +d n－216 n－2 +…
+d 116 1+d 016 0 +d －116－1 +…+d－m16－m 在上式中，d i可以取0～F之一的值；十六进制 的基数是16。
.
.
27
一般地，任意一个八进制数可以表示为： C ＝ c n－18 n－1 +c n－28 n－2 +…+c 18 1 +
c 08 0+c－18－1 +…+c－m8－m
在上式中，C i 只能取0～7之一的值；八进制 的基数是8。
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28
（4）十六进制
十六进制记数法也有两个特点：
.
40
必须注意:
逐次除2取余的余数是按从低位到高位的 排列顺序与二进制整数数位相对应的；逐 次乘2取整的整数是按从高位向低位的排列 顺序与二进制小数数位相对应的。其共同 特点是以小数点为中心，逐次向左、右两 边排列。
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41
（1）八进制、十六进制数转换成十进制数
同二进制数到十进制数的转换，分别套用 相应公式 。
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例如： （10110.1）2 ＝ 1×2 4 ＋0×2 3 ＋1×2 1 ＋0×2 0 ＋1×2－1 ＝ （22.5）10
任意一个二进制数B，可以展开成多项式之和, 即
B = b n－12 n－1 +b n－22 n－2 +…+b 12 1+b 02 0+
b－12－1 +…+b－m2－m
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25
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30
一个任意的十六进制数可以表示为： D ＝ d n－116 n－1 +d n－216 n－2 +…
+d 116 1+d 016 0 +d －116－1 +…+d－m16－m 在上式中，d i可以取0～F之一的值；十六进制 的基数是16。
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全套课件 《计算机科学技术导论(第二版)》-葛建梅
1．第一代计算机—电子管计算机（1946～1957年） 其主要特征是采用电子管作为主要元器件。ENIAC。
2．第二代计算机—晶体管计算机（1958～1964年） 其主要特征是由电子管改为晶体管。
3．第三代计算机—集成电路计算机（1965～1971年） 其主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分立元
计算机可以对数字、文字、颜色、声音、图形、图像等 各种形式的数据进行加工处理。
计算机具有各种计算的能力。当用计算机进行数据处理 时，首先把要解决的实际问题，用计算机语言编写成计算机 程序，然后将待处理的数据和程序输入到计算机中，计算机 按程序的要求，一步一步地进行各种运算，直到存入的整个 程序执行完毕为止。
1．运算速度快 由于计算机是采用高速电子器件组成，因此能以极
高的速度工作。目前的巨型机运算速度已达到每秒几百 亿次运算，微机也可达到每秒亿次以上 。 2．计算精度高
由于计算机采用二进制表示数据，因此它的精度主 要取决于表示数据的位数，即机器字长。字长越长，其 精度越高 。
3．具有记忆能力
存储器是计算机的记忆部件，计算机把大量的数据 和程序存入存储器，并把处理或计算的结果保存在存储 器中。计算机存储器有内存和外存之分，目前，微型计 算机的内存容量一般可以达到512MB且可以进一步扩 展，外存（如硬盘）容量可以达到上百GB。
（3）表达沟通能力。包括书面文字表达能力和口头 与人沟通的能力。特别要强调的是，从事计算机领域的工 作英语表达能力尤为重要，要注重英语的听、说、读、写、 译能力的提高，这对于及时了解计算机学科的最新成果， 正确把握学科的发展趋势都是至关重要的。
大学生应具备以下几方面的能力：
（4）创新能力。现在社会是一个竞争的社会，要想 在竞争中处于有利地位，创新是基础。理论创新、技术创 新、制度创新、管理创新、教育创新，无论日后从事什么 工作都需要创新，没有创新思维和创新能力就不具备竞争 力。
2．第二代计算机—晶体管计算机（1958～1964年） 其主要特征是由电子管改为晶体管。
3．第三代计算机—集成电路计算机（1965～1971年） 其主要特征是用半导体中小规模集成电路代替分立元
计算机可以对数字、文字、颜色、声音、图形、图像等 各种形式的数据进行加工处理。
计算机具有各种计算的能力。当用计算机进行数据处理 时，首先把要解决的实际问题，用计算机语言编写成计算机 程序，然后将待处理的数据和程序输入到计算机中，计算机 按程序的要求，一步一步地进行各种运算，直到存入的整个 程序执行完毕为止。
1．运算速度快 由于计算机是采用高速电子器件组成，因此能以极
高的速度工作。目前的巨型机运算速度已达到每秒几百 亿次运算，微机也可达到每秒亿次以上 。 2．计算精度高
由于计算机采用二进制表示数据，因此它的精度主 要取决于表示数据的位数，即机器字长。字长越长，其 精度越高 。
3．具有记忆能力
存储器是计算机的记忆部件，计算机把大量的数据 和程序存入存储器，并把处理或计算的结果保存在存储 器中。计算机存储器有内存和外存之分，目前，微型计 算机的内存容量一般可以达到512MB且可以进一步扩 展，外存（如硬盘）容量可以达到上百GB。
（3）表达沟通能力。包括书面文字表达能力和口头 与人沟通的能力。特别要强调的是，从事计算机领域的工 作英语表达能力尤为重要，要注重英语的听、说、读、写、 译能力的提高，这对于及时了解计算机学科的最新成果， 正确把握学科的发展趋势都是至关重要的。
大学生应具备以下几方面的能力：
（4）创新能力。现在社会是一个竞争的社会，要想 在竞争中处于有利地位，创新是基础。理论创新、技术创 新、制度创新、管理创新、教育创新，无论日后从事什么 工作都需要创新，没有创新思维和创新能力就不具备竞争 力。
计算机科学导论-第二章-数字系统精选全文
– 二进制数
（100101.01）2=1×25+0×24+0×23+ 1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2
• 和式
n1
(N)10
ai 10i
im
二、 其他进制
其它进制的计数规律可看成是十进制计数制的推广， 对任意进制 R，数N可以表示成按权展开式。
(N) R=(an-1 an-2 … a1 a0. a-1 a-2… a-m)R
向左，小数部分自左向右，按每四位为一组，不 足四位用0补齐，每组用相应的十六进制数写出。
• 十六进制转二进制
– “一分为四”法 – 方法：每位十六进制数用四位二进制数代替。
• 二进制转十六进制
– 例2-8 将（1001010111.110110111）2转换为 十六进制数。
0010 0101 0111.1101 1011 1000
• 下标法
– 用小括号将要表示的数括起来，然后在右括号外的 右下角写上数制的基数R。
– 一般我们用（ ）角标表示不同进制的数据。 – 如：十进制数用（ ）10表示，
二进制数用（ ）2表示 （1056.78）10 表示1056.78是十进制数 （756）8 表示756是八进制数 （1101.0101）2 表示1101.0101是二进制数
课堂练习： 1. （1101101.01）2=（ ？）8 2. （1101101.01）2 =（ ？）16 3. (54A.69) 16 = ( ? ) 2 4. (54A.69) 16 = ( ? ) 8
本章小结
理解数字系统的概念 重点掌握数制及数制之间的转换
2. R＝8 八进制 数码个数:8个 0,1,2,3,4,5,6,7
（100101.01）2=1×25+0×24+0×23+ 1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2
• 和式
n1
(N)10
ai 10i
im
二、 其他进制
其它进制的计数规律可看成是十进制计数制的推广， 对任意进制 R，数N可以表示成按权展开式。
(N) R=(an-1 an-2 … a1 a0. a-1 a-2… a-m)R
向左，小数部分自左向右，按每四位为一组，不 足四位用0补齐，每组用相应的十六进制数写出。
• 十六进制转二进制
– “一分为四”法 – 方法：每位十六进制数用四位二进制数代替。
• 二进制转十六进制
– 例2-8 将（1001010111.110110111）2转换为 十六进制数。
0010 0101 0111.1101 1011 1000
• 下标法
– 用小括号将要表示的数括起来，然后在右括号外的 右下角写上数制的基数R。
– 一般我们用（ ）角标表示不同进制的数据。 – 如：十进制数用（ ）10表示，
二进制数用（ ）2表示 （1056.78）10 表示1056.78是十进制数 （756）8 表示756是八进制数 （1101.0101）2 表示1101.0101是二进制数
课堂练习： 1. （1101101.01）2=（ ？）8 2. （1101101.01）2 =（ ？）16 3. (54A.69) 16 = ( ? ) 2 4. (54A.69) 16 = ( ? ) 8
本章小结
理解数字系统的概念 重点掌握数制及数制之间的转换
2. R＝8 八进制 数码个数:8个 0,1,2,3,4,5,6,7
计算机导论总结 PPT
学 习 体 会
通过一学期的计算机导论学习，让我从一个只会用电脑上网、聊天、 看电影的IT小白对计算机有了基础的了解。了解到原来计算机那么复杂， 包含的知识，种类是我以前一直不知道的。 第一堂课让我知道原来就算在外面也可以打开自己的电脑，将文 件复制过来，不用担心有时忘记带还要跑回家拿。也第一次记住了冯· 诺 伊曼和图灵这两个人。计算机的发展离不开这两人的功劳。也知道了一 些以前不知道的有关电脑的专业术语，如：ASCII码、CPU、AR、DR、 主频，外频，双绞线，32位处理器，CLU、Ada、Modula—2等等。 它也让我直观地认识到我以为的计算机专业并不是那么简单。在这 十堂课里我学到了很多： 1、计算机的操作系统并不是只有Windows，还有UNIX和其他； 2、编写程序的语言多样，进制转换的算法； 3、数据库，云计算 4、软件开发模型eg：RUP模型 5、应用软件，专用软件 ......
数据库系统的组成
设计,开发,管理DBS的人员和用户
利用DBS资源开发的,解决管 理和决策问题的各种应用程 数据库系统 (DBS)的组成 序. 对数据进行管理的软件系统 功能: 创建DB结构; 对DB中的数据操作; 对DB数据管理和控制
应用系统
ห้องสมุดไป่ตู้
应用系统
应用开发工具
应用开发工具 DBMS 操作系统 操作系统
计算机构成:电子管、晶体管、集成电路、超大规模 集成电路（VLSI）或微处理器。
计算机高速发展 - -第一台电子计 算机产生
冯· 诺伊曼和ENIAC机
计算机的工作原理：存储程序，逐条执行（由美籍匈牙利数 学家冯.诺依曼/Von Neumann 提出并付诸实现） 。
计算机应用
1、科学计算 2、自动控制 3、CAD/CAM/CIMS 4、信息处理 5、教育和卫生 6、家用电器和人工智能