第1章计算机基础知识2012

1第1章计算机基础知识1.1计算机概述1.1.1计算机的发展历程1.计算机的诞生1946年，由美国生产了第一台全自动电子数字计算机“埃尼阿克”（英文缩写词是ENIAC，即ElectronicNumericalIntegratorandCalculator，中文意思是电子数字积分器和计算器）。它是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的。习题：1.第一台电子计算机诞生于【B】。A)德国B)美国C)英国D)中国2、世界上第一台电子计算机诞生于（C）。A、1942年B、1944年C、1946年D、1948年3、世界上第一台电子计算机的名字是ENIAC。2.计算机的几个发展阶段根据计算机所采用的物理器件，一般把电子计算机的发展分成四代。第一代——电子管计算机第一代计算机（1946—1957年）。计算机所用主要元件是电子管，称为电子计算机。电子管计算机的主要特征为：(1)体积大、耗电多、稳定性差、维护因难。(2)用磁鼓或磁带作为外存储器，容量小。(3)使用机器语言编程，无操作系统。(4)速度慢，一般在5千~3万次/秒。(5)造价高，使用成本高，寿命短。(6)主要用于科学计算。第二代——晶体管数字计算机第二代计算机(1958~1964)，计算机采用的主要元件是晶体管，也称晶体管计算机，这代计算机的主要特征为：(1)采用晶体管，体积缩小，耗电降低，性能提高。(2)采用磁盘或磁带作为外存储器，容量增大。(3)出现了原始的操作系统模型，开如使用汇编语言编程，并出现高级程序设计语言Fortran、COBOL、BASIC等。(4)速度加快，一般在几万次~几十万次/秒。2(5)造价降低，使用成本偏高，寿命延长。(6)除用于科学计算外，还用于数据处理和实时控制。第三代——小规模集成电路计算机第三代计算机(1965~1970)，计算机采用的主要元件是小规模集成电路，也称集成电路数字计算机。这代计算机的主要特征为：(1)采用小规模集成电路元件，体积更小，耗电降低，性能进一步提高。(2)采用半导体作内存储器，外存储器容量进一步增大，而且存储器体积变小。(3)开始使用操作系统，并出现了分时操作系统和结构化、模块化程序设计语言PASCAL，C等，实现了时处理数据系统。(4)速度加快，一般在数几百万~几千万次/秒(5)造价进一步降低，使用成本降低，寿命更长。(6)应用领域扩大到工业数据管理和计算机辅助设计等领域。第四代——大规模集成电路计算机第四代计算机(1970~今)，计算机采用的主要元件是大规模或超大规模集成电路，也称集成电路数字计算机。这代计算机的主要特征为：(1)采用超大规模集成电路元件，体积进一步变小、耗电降低，性能进大大提高。(2)采用了许多新的存储技术，出现大容量存储设备，而且存储器体积进一步小。(3)出现了微型机和微机操作系统，应用软件、工具软件数据库软件丰富，实现了并行处理技术和多机系统(4)速度加快，一般在数几千万~几十亿次/秒。(5)造价更低，使用成本低，普通家庭也用得起。(6)应用领域扩大社会各个方面，如办公自动化、图像处理、数据库、多媒体、语言识别和网络等。一般每个芯片的元件数在1000--10000个时称为大规模集成电路，而超大规模集成电路每个芯片的元件数为10000个以上。采用大规模集成电路作为计算机的逻辑部件的存储器，使得计算机的体积更小，功耗更低，可靠性提高，软件技术更趋完善。练习题：1、世界上的第一台电子计算机使用的逻辑元件是___B_________。A、晶体管B、电子管C、集成电路D、以上都不是2.电子计算机主要是以【B】划分发展阶段的。A)集成电路B)电子元件C)电子管D)晶件管3、第一代计算机主要应用领域为（C）。A、数据处理B、人工智能C、科学计算D、过程控制4、第二代计算机主要应用领域转为（A）。A、数据处理B、财务管理C、科学计算D、过程控制5、第二代计算机开始使用（D）。A、机器语言B、汇编语言C、数据库系统D、操作系统6、微型计算机属于（D）计算机。A、第一代B、第二代C、第三代D、第四代7、第一代计算机采用的逻辑元件是___电子管____。38、第二代计算机逻辑元件采用的是___晶体管____。9、第三代计算机逻辑元件采用的是___小规模集成电路____。10、第四代计算机逻辑元件开始采用的是__大规模集成电路_____。11.计算机的发展经历了哪几个阶段？各阶段使用何种电子逻辑器件？1.1.2计算机的特点1.运算速度快2.计算精度高3.存储容量大4.具有逻辑判断能力计算机除了进行算术运算外，还可以对处理信息进行各种逻辑判断、逻辑推理等功能。5．能自动完成各种操作计算机是由内部控制和操作的，只要将事先编制好的应用程序输入计算机，计算机就能自动按照程序规定的步骤完成预定的处理任务。1.1.3计算机的分类依据IEEE（美国电气和电子工程师协会）的划分标准，计算机分为：巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机。这些类型之间的基本区别通常在于其体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等的不同。1．巨型计算机巨型机也称超级计算机。其主要特点是运算速度很高，可达每秒执行几亿条指令，数据存储容量很大，规模大结构复杂，功能强，价格昂贵，通常要几千万元。主要用于大型科学计算、破译密码、建立全球气候模型系统和模拟核爆炸等大规模运算。2．大型计算机大型计算机（mainframecomputer）（简称为大型机）是一种体积庞大、价格昂贵的计算机，它能够同时为成千上万的用户处理数据。大型机常被企业或政府机构作数据的集中存储、处理和大量数据的管理之用。在可靠性、数据安全性要求高或需要集中控制的地方也可以选用大型机。3．小型计算机小型计算机处理能力强，可靠性好，体积较小、价格适中。适合大、中型企业、科研部门和学校等单位充当主机使用。4．微型计算机4微型机也称个人计算机(PersonComputer)，简称为“PC”，是由IBMPC机演变而来的。微型计算机体积小，功能强。它能够提供各种各样的计算功能，典型的功能有：字处理、照片编辑、收发电子邮件和登录因特网。个人计算机包括台式计算机、便携式计算机、笔记本式计算机、掌上型计算机几种。习题1、PC机的“PC”的含义是（B）。A）计算机的型号B）个人计算机C）小型计算机D）兼容机1.1.4计算机的应用归纳起来，计算机的应用主要有以下几方面：1．科学计算也称数值计算，是计算机最早的应用领域，也是计算机最基本的应用之一。科学计算是指用计算机来解决科学研究和工程技术中所提出的复杂的数学问题。2．数据处理也称信息处理，是计算机应用最广泛的功能，人们利用计算机对所获取的信息进行记录、整理、加工、存储和传输等。3．人工智能利用计算机来模仿人类的智力活动。目前的计算机能象人哪样可以感应、判断、推理、学习等。如我们常见的专家系统，机器人，手写识别系统，声音识别系统等。人工智能是计算机应用的一个崭新领域。4．自动控制计算机是由内部控制和操作的，只要将事先编制好的应用程序输入计算机，计算机就能自动按照程序规定的步骤完成预定的处理任务。因此可以利用计算机对动态的过程进行控制、指挥和协调。5．辅助功能辅助功能是指利用计算机来辅助人们完成某些方面的工作或事务。最常见的有：辅助设计、辅助制造、辅助教学、辅助测试等。(1)计算机辅助设计（CAD）：利用计算机帮助人们进行工程设计、工程制图，提高工作效率。广泛应用于机械、建筑、服装和电路行业。(2)计算机辅助制造（CAM）：利用计算机帮助人们制造、生产设备，提高产品质量。(3)计算机辅助教学（CAI）：利用计算机帮助人们学习与掌握知识。(4)计算机辅助测试（CAT）：利用计算机帮助人们完成一些复杂、繁重的测试工作。6．通信与网络5习题：1.计算机的主要应用领域有哪些？1．科学计算，是计算机最早的应用领域，也是计算机最基本的应用之一。2．数据处理，人们利用计算机对所获取的信息进行记录、整理、加工、存储和传输等。3．人工智能，利用计算机来模仿人类的智力活动。4．自动控制，利用计算机对动态的过程进行控制、指挥和协调。5．辅助功能，辅助功能是指利用计算机来辅助人们完成某些方面的工作或事务。6．通信与网络2、计算机的应用领域主要包括：（C）、数据处理、自动控制、计算机辅助系统和人工智能。A、CADB、CAMC、科学计算D、CAL1.2计算机信息的表示其实在计算机内部，一切信息包括数值、字符、指令等的存放、处理的传输均采用二进制编码的形式表示。习题1、计算机中所有信息的存储都采用_A_____A）二进制B）八进制C）十进制D）十六进制2.无论是西文字符还是中文字符，在机内一律用___二进制_______编码来表示。1.2.1进位计数制1．十进制日常生活中最常见的是十进制数。十进制计数的特点是“逢十进一”，用十个不同的符号来表示：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，称为代码。2．八进制八进制计数的特点是“逢八进一”，八进制数采用八个不同的符号表示：0、1、2、3、4、5、6、7。八进制的8因要进位变成10，因此在八进制数中没有8这个数。3．十六进制十六进制特点是“逢十六进一”，十六进制数采用0~15十六个符号表示。为方便起见，十六进制的10、11、12、13、14、15分别可用A、B、C、D、E、F六个英文字母来表示。4．二进制二进制特点是“逢二进一”，二进制数只有两个代码“0”和“1”，也就说二进制中所有的数据都由0、1两个的组合来实现。61.2.2数制之间的转换1．十进制转换成二进制整数（1）十进制整数转换成二进制整数十进制整数转换成二进制整数采用除2取余法。具体方法为：将十进制数除以2，得到一个商数和余数；再用商数除以2，又得到一个商数的余数；继续这个过程，直到商数等于零为止。每次所得的余数（必定是0或1）就是对应二进制数的各位数字，第一次得到的余数为二进制数的最低位，最后一次得到的余数为二进制数的最高位。例如，将十进制数58转换成二进制数，其转换过程如下：2|58………………余数为0，即a0=02|29………………余数为1，即a1=12|14………………余数为0，即a2=02|7………………余数为1，即a3=12|3………………余数为1，即a4=12|1………………余数为1，即a5=10商为0，结束最后结果为：（58）10=（a5a4a3a2a1a0）2=(111010)2（2）十进制小数转换成二进制小数十进制小数转换成二进制小数采用乘2取整法。具体方法为：用2乘十进制纯小数，去掉整数部分；再用2乘余下的纯小数部分，再去掉整数部分；继续这个过程，直到余下的纯小数为0或满足所要求的精度为止。最后将每次得到的整数部分（必定是0或1）从左到右排列即得到所对应的二进制小数。例如，将十进制小数0.6875转换成二进制小数，其转换过程如下：0.6875×21.3750整数为1，即a-1=10.3750×20.7500整数为0，即a-2=00.7500×21.5000整数为1，即a-3=10.5000×21.0000整数为1，即a-4=10.0000余下的纯小数为0，结束最后结果为：（0.6875）10=（0.a-1a-2a-3a-4）2=(0.1011)2必须指出，一个二进制小数能够完全准确地转换成十进制小数，但一个十进制小数不一定能完全准确地转换成二进制小数。例如，十进制小数0.713事实上就不能完全准确地转换从下向上书写从上向上书写7成二进制小数。在这种情况下，可以根据精度要求只转换到小数点后某一位为止。对于一般的十进制数，可以将其整数部分与小数部分分别转换，然后再组合起来。例如：（58.6875）10=(111010.1011)22．十进制转换成八进制整数（1）十进制整数转换为八进制整数十进制整数转换为八进制整数的方法与转换成二进制整数的方法相似，只是将基数改为８就行了，即除８取余法。例如，将十进制整数58转换为八进制数的过程如下：8|58………………余数为2，即a0=28|7………………余数为7，即a1=70商为0，结