1、医学计算机基础,周毅 博士/副教授 电话：87332139 E-mail:,课程相关介绍,上课时间 理论课（45学时）： 周三上午 3-5节 新教 305 课室 （9:50-12:25） 实验课（45学时）： 周五下午 8-10节 新教 106-108 机房 （14:25-17:00 ） 理论教材: 医学信息技术基础教程 主编：刘燕，冯天亮 科学出版社 实验教材: 医学信息技术基础教程实验指导,课程结构与安排,理论课与实验课的关系 理论课 - 掌握计算机系统概念、原理、操作方法及其叙述; 掌握学习软件工具的方法，加强逻辑思维能力。 实验课 - 熟练掌握Windows、Internet、Offi
2、ce、SQL的基本操作，完成实验内容的要求，并利用思考题深化掌握，做实验指导上的习题测水平。,实验学习要求,上实验课前要预习理论课本及实验指导，明确实验目标，理顺实验操作步骤。 认真完成实验，并在实验中印证自己对概念的理解和操作的熟练程度，不断提高自学能力。 实验后通过思考题，及时归纳总结。 充分利用实验室开放时间上机。 上机时记得带“校园卡”。,网上资料,Ftp教学资料下载站点： Ftp:/202.116.102.6/校园网局域网: 202.116.102.6 用户名：centerstudent 密码：student /202.116.102.6教学资料2012级八年制计算机中心主页： Ht
3、tp:/ http:/202.116.102.7/,课程内容安排,第1至17周上理论及实验课 计算机基础知识 中文Windows操作系统 计算机网络 中文Word的使用 中文PowerPoint的使用 中文Excel的使用 SQL数据库的使用 Visual Basic 程序设计,后续医学计算机公共（选修）课,医学程序设计 网络与多媒体 医院信息系统课前调查,本节内容,第一章 计算机与网络技术 1.1 计算机与网络 计算机硬件组成及其工作原理 计算机软件系统 计算机发展与应用 1.2 操作系统与计算机资源管理,1.1 计算机与网络,信息时空的中枢计算机1.计算机基本结构与工作原理 计算机(Com
4、puter )是一种以高速度进行操作，具有内部存贮能力，由程序控制操作过程的现代电子设备。 1946年6月美籍匈牙利人，冯诺依曼（Von Neumann）提出了计算机的总体结构思想，即存储程序控制原理。这一思想奠定了计算机高速发展的基础。迄今为止，计算机基本上都是基于这一思想的。,存储程序控制原理 采用二进制形式表示数据和指令； 将数据和指令存放在存储器中； 计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。,2.计算机中信息表示与编码,信息是人们对客观事物的描述。计算机是一种按程序自动进行信息处理的工具 （1）进位计数制与数制转换 数制又称记数法，是人们用一组规定的符号和规
5、则来表示数的方法。 基数 是进位计数制中所用的数字符号的个数。 位权 在进位计数制中，把基数的若干次幂称为“位权”,458.763 =4102+5101+8100+710-1+610-2+310-3 任何一种进位计数制都可以写成不论采用何种进位制，它仅仅是对同一数量的表示方法不同，其所表示的值是相同的。,计算机内部采用二进制的原因 最合理、容易用物理器件实现、运算简单 表示进制的常用方法: 十进制:D(decimal) （101）10 或 101 二进制:B(binary) （101）2 或 101B 八进制:O(Octal) (101) 8 或101O 十六进制:H(hex) （101）16
6、 或 101H,二,八,十六进制数转换为十进制数：(1101.101)2=123+122+021+120+12-1 +02-2+12-3=8+4+1+0.5+0.125 =(13.625)10(1AB)16=1*162+10*161+11*160 =256+160+11 =427,数制的转换,十进制数转换为二进制数 整数部分 “除取余”，直至商为； 小数部分“乘取整”，直到剩下的纯小数部分为或达到所要求的精度为止。 例：（25.827)10 整数部分：25,25,1,2,2,2,2,2,0,0,1,1,12,6,3,1,0,(最低位),(最高位),(11001)2,小数部分(0.827)10转
7、换为二进制:,.827,2,1 .654,2,1 .308,2,0 .616,2,1 .232,=(.1101)2,二、八、十六进制间的转换,二进制十六进制: 每四位二进制数对应一位十六进制数,以小数点为界,整数部分从低到高,小数部分从高到低,四位一组,不足四位补零. 例: ( 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 . 0 1 1 1 0 1 0 0 ) 2 ( 1 B D . 7 4 ) H 二进制八进制: 每三位二进制数对应一位八进制数，转换方法与上例相似。,（2）计算机中数值数据的表示,计算机内数字化信息用二进制形式来表示。 二进制数在计算机内有三种存储方式： 原码（True
8、Form） +0=00000000 -0=10000000 +25原=00011001 反码（Ones Complement） 统一加减法 +25反=+25原=00011001 -25反=11100110补码（Twos Complement） 更方便/一个0 -25补= -25反+1=11100111,(3)计算机中字符数据的表示,字符及字符编码 字符：是指英文字母和各种符号，包括数字符号、 运算符号、标点及特殊符号等 字符编码：就是规定如何用二进制数来表示字符,ASCII码,ASCII码：美国信息交换标准码 （American Standard Code for Information In
9、terchange) 是7位二进制代码，通常用一个字节表示，其中最高位用作奇偶校验。,七位ASCII码表：,A：1000001 a ：1100001,汉字编码方法,机内码 汉字机内码是计算机系统内部处理和存贮汉字时所用的代码，简称内码。 目前汉字机内码尚未有统一的标准码，但对于一个系统而言，内码是统一的。,汉字编码方法,GB2312-80 信息交换用汉字编码字符集基本集（国标码） 收录汉字，字母，图形符号共7445个 汉字6763个 一级汉字3755个 二级汉字3008个 非汉字图形字符代码 682个 一个汉字占2字节。,汉字编码方法,输入码 以字母数字键的组合对汉字进行的编码，就叫做汉字输入
10、码，或叫汉字的外码。 数码 ：如区位码、电报码等。 音码 ：拼音方案中还有全拼、简拼和双拼等方案。 形码 ：如五笔字型码、表形码、首尾码等。 音形码：如自然码、声韵部形码、快速输入码等。,汉字编码方法,输出码 输出码也叫做字形码或字模点阵码，汉字在显示和打印输出时，是以汉字字形信息表示。,3.计算机系统与多媒体计算机 （1）计算机系统组成,硬件系统 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这五个部分。 软件系统 可分为系统软件和应用软件两大类 。,计算机硬件系统,常见微型计算机系统,微型计算机系统,CPU （Central Processing Unit） 字长:从8位、16位、32位发展到
11、64位 微处理器的时钟频率 : 1MHZ（1兆赫）1GHZ3GHZ 286机、386机、486机、Pentium(P,P2,P3,P4)、酷睿 双核、四核、六核、八核 发展方向是多核,31,计算机的发展趋势,巨型化,微型化,智能化,多媒体化,网络化 根据著名的摩尔定律（集成电路的性能每18个月翻一番，产品价格却会下降50%）35.86万亿次/秒,微型计算机系统,存储器 内存（主存）： 随机存储器RAM：随机存储器在电路发生断电时，所存的信息即消失。 只读存储器（ROM） ：只读存储器所存的信息不会因断电而消失，在机器运行时只能读出它所需的信息。 外存（辅存）： 磁盘：硬盘、软盘 光盘：只读型光
12、盘（CD-ROM），一次写光盘（WORM）、可重写光盘、只读型光盘（DVD-ROM）。,存储器容量单位,位(bit): 一个二进制位 1b 字节(Byte): 8位的二进制数 （1字节相当于一个英文字母） 1B=8b 字(word) 两个字节16位 千字(KB): 1KB=1024B=210B 兆(MB): 1MB=1024KB=220B 吉(GB): 1GB=1024MB=230B 太(TB): 1TB=1024GB=240B 拍 (PB) : 1PB=1024TB=250B 。,微型计算机系统,主板与主板芯片组 芯片组 系统总线 输入输出接口,主板：AT、ATX、ITX结构,微型计算机系统
13、,主板与主板芯片组 芯片组 系统总线 输入输出接口,主板：ATX结构,微型计算机系统,主板与主板芯片组,主板：ITX结构,微型计算机的输入输出设备,I/O设备是用户与计算机进行信息交流的工具和途径， 我们常用的I/O设备有：？,常见输入设备： （1）键盘 （2）鼠标 （3）扫描仪数码像机 （4）手写输入板 （5）语音输入装置等,常见输出设备: （1）显示器 （2）打印机 （3）硬盘（外存储器） （4）绘图仪 （5）音箱 等,输入输出设备,输入设备,输出设备,微机上不可少的两种输入输出接口是并行端口和串行端口。 并行端口可以同时传送8路信号，传输距离相对较近。 串行端口在一个方向一次只能传送1路
14、信号。,处理结果,数字、字符、图像、声音,键盘图,键盘的使用及其约定,键盘的使用 空格键：按下后光标后移一个空白位 回车键 Enter：按下表示结束一个操作 换档键Shift：按下输入键位上面字符 转换键Caps Lock：大小写转换开关 退格键Back Space：删除光标前面字符 删除键Del：删除光标后面一个字符,鼠标器(mouse)的使用, 鼠标指针：Windows 桌面或窗口上见到的代表鼠标器的符号。它指示屏幕上的操作位置 鼠标指针的几种形状,鼠标器指针的形状及含义,硬盘与接口类型,IDE接口 Ultra DMA/33 Ultra DMA/66 Ultra ATA/100 Ultra
15、 ATA/133 SCSI接口 光纤通道接口 SATA接口（串口硬盘 ）,光盘驱动器及光盘,光盘驱动器： CD：光盘 (Compact Disc) ROM：只读存储器 (read-only memory) DVD：数字化视频光盘 W/R：可擦写/只读光盘：CD-ROM,CD-R,CD-R/W DVD-ROM,DVD-R,DVD-R/W,U盘,优盘（U盘），全称USB闪存驱动器，英文名“USB flash disk”。它是一种使用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。中国朗科公司是U盘的全球第一个发明者。 U盘是目前非常流行的一种移动存储设备
16、，由于其体积小、容量大且存取速度快，因而成为电脑间交换数据的主要设备。,计算机硬件主要技术指标,1）CPU类型：指微机系统所采用的CPU芯片型号，它决定了微机系统的档次。 2）机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数。字长越长，数的表示范围也越大，精度也越高。机器字长也会影响机器的运算速度。如Pentium是64位字长的微处理器，即数据位数是64位，而它的寻址位数是32位。 3）时钟频率和机器周期：时钟频率又称主频，它是指CPU内部晶振的频率，常用单位为兆（MHz），它反映了CPU的基本工作节拍。一个机器周期由若干个时钟周期组成，在机器语言中，采用执行一条指令所需要的机器周期数来说明指令
17、执行的速度。,计算机硬件主要技术指标,4）运算速度：指计算机每秒能执行的指令数。一般说来，主频越高，运算速度就越快。 5）存取速度：指存储器完成一次读或写操作所需的时间称为存储器的存取时间或访问时间。连续启动两次写操作所需间隔的最小时间称为存储周期。对于半导体存储器来说，存取周期大约为几十到几百毫秒之间。它的快慢会影响到计算机的速度。 6）存储器容量：指存储器中存放二进制信息的总位数。即存储容量=存储单元个数存储字长。现代计算机中常以字节数描述容量的大小。,计算机软件系统,计算机软件是指在计算机硬件设备上运行的程序及相关文档和数据。 系统软件：管理、监控和维护计算机硬件资源和软件资源的软件 应
18、用软件：为专用目的开发的软件。,4. 计算机发展与应用,计算机应用领域 1） 科学计算 ：专业领域问题计算 2 ）数据处理：大量数据的加工处理 3 ） 过程控制：实时控制 4 ）计算机辅助系统 ：CAD/CAM/CAI 5 ）人工智能：模拟人的思维方式 6 ）信息高速公路：高速信息网络 7 ）测量与测试：提高精度、减少危险 8 ）计算机仿真：模仿一个系统运行过程,计算机的医学应用,计算机在医学领域应用的发展誕生新的交叉学科“医药信息学”（Medical Informatics)。 1979年成立了相应的国际学术团体(IMIA) 1981年成立了国家的学术团体(CMIA)1986年成立了广东的相
19、应学术团体(GDMIA)1 ）生物医学信号处理、医学图象处理2 ）智能化医疗仪器(获取病例数据，处理数据提取诊断信息) 3 ）医学科学数据处理（统计计算，科学计算，可视化计算：SPSS、SAS、MATLAB）,4 ）医学专家系统 (人工智能知识的表达、存储及应用辅助诊断)5 ）医学信息系统与网络（医学信息高度共享与网络的应用 ） 6 ）医院信息系统与社会健康保障制度（医疗保险、社区医疗、大医疗网络）计算机医学应用的综合体现-医疗活动与管理，病人信息与医学知识 的结合， 现代医疗设备与数据分析，人类健康与网络，数字医学。,计算机的特点 快速性：执行指令速度。 准确性：计算精度 记忆性：存储能力。
20、 可靠性：自动化 逻辑性：逻辑判断能力。 共享性：网络 通用性：处理多种问题。,53,三、计算机的发展简史,1. 计算机的诞生 1850s 英国乔治布尔George Boole创立了逻辑代数，奠定了数学理论基础； 1936 英国科学家图灵（Alan Turing）首提逻辑机模型“图灵机”，誉为“计算机之父” 1946年 系统地提出了计算机的设计基本原理 普林斯顿研究院 冯.诺依曼博士* 计算机可用二进制* 计算机的指令和数据(程序)可以存储在机器内,2、电子计算机发展的四个阶段：第一代电子计算机（1946年50年代中期）以电子管为物理元件。特点：体积大、功耗较高、运算速度慢、可靠性差、价格昂贵
21、。 第二代电子计算机（50年代中期60年代后期）以半导体材料为物理元件。特点：是体积小，速度快，寿命长 第三代电子计算机（60年代中后期80年代初）以集成电路为物理元件 第四代电子计算机（80年代初）以大规模、超大规模集成电路为物理元件,3、中国计算机工业发展简史 1958年：研制第一台计算机 1964年：晶体管系列计算机 1971年：集成电路计算机 20世纪80年代后计算机的分类巨型机 小巨型机大型机 小型机工作站 个人计算机,“天河二号”超级计算机系统,天河二号的速度,国防科大研制的天河二号超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异
22、性能位居榜首，成为全球最快超级计算机。,国家超级计算广州中心基本情况,广州“科技一号工程”，总投资超过25亿元,计算能力是目前美国“泰坦”系统的4倍，天津“天河一号”系统的23倍,2011年11月，广东省、广州市、国防科技大学、中山大学启动建设,2015年前建成投入运行,建设峰值计算性能10亿亿次以上的“天河二号”超级计算机系统,国家十二五“863”重大科技项目，省市校共同争取，落户广东实属不易,世界第一的超级计算机世界一流的应用和服务世界一流的超级计算中心,21世纪计算机发展趋势 1. 新的制造技术：光电计算机、生物计算机 2. 微型化：纳米技术 3. 智能化：模式识别 4. 网络化：网速、无线上网信息的数字化 1. 普遍性 2. 寄载性 3. 共享性 4. 时效性 5. 可识别性 6. 可表征性 7. 可处理性,CT断层扫描成像设备,眼底成像仪,获取病例数据,数据处理（三维重构）,利用计算机软硬件技术、网络通讯技术等现代化手段，对医院及其所属各部门对人流、物流、财流进行综合管理，对在医疗活动各阶段中产生的数据进行采集、存贮、处理、提取、传输、汇总、加工生成各种信息，从而为医院的整体运行提供全面的、自动化的管理及各种服务的信息系统,.,.,.,.,H I S 网络示意图,建立大医疗的概念与信息结构,概念、地域覆盖,网络层次,
