大学计算机基础教程第一章计算机基础知识

计算机文化基础教研室主讲教师联系方式：1电话：2办公室：计算机基础知识本书要点：1计算机的基础知识；2windows7操作系统；3word2010文字处理；4excel电子表格。5PowerPoint演示文稿第1章计算机基础知识本章要点：1计算机的发展与应用；2数制与编码；3计算机系统组成；4计算机的性能指标。1计算机的定义1946年2月，美国宾夕法尼亚大学的莫奇莱教授和埃克特博士研制的是世界上第一台电子计算机，是现代计算机的始祖。ENIAC这台机器共用了18000个电子管，重达30吨，占地170平方米，每秒钟能进行5000次加法运算，它是一个划时代的产品。1.1什么是计算机计算机研发的历史背景1军事武器的发展2硬件条件3创新性强4专家认可时代年份器件软件应用一1946—1957电子管机器语言汇编语言科学计算二1958—1964晶体管高级语言数据处理工业控制三1964—1971中小规模集成电路操作系统文字处理图形处理四1971年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域2．电子计算机发展的四个阶段我国计算机发展的简单历程我国计算机的研究过程中，成功地研制出了银河、曙光、神威等系列的计算机产品。我国中科院计算所研制成功CPU——“龙芯”芯片。曙光公司推出了完全自主知识产权的“龙腾”服务器。.计算机的发展趋势硬件方面：体积越来越小速度越来越快价格越来越低外围设备的品质越来越高软件方面：主要表现在易用性和用户界面方面综合的看：向超导计算机、量子计算机、光子计算机、智能机等方面发展21世纪的计算机芯片技术并行处理技术网格技术蓝牙技术嵌入技术中间件技术.计算机的特点1自动运行程序2运算速度快3运算精度高4具有记忆和判断能力5可靠性高4.计算机的分类1．按照计算机处理的对象分类•数字式电子计算机•模拟式电子计算机•混合式电子计算机3．按照计算机的功能和用途分类•通用计算机•专用计算机2．按照计算机性能分类•巨型机•大型机•工作站•中型机•小型机•微型计算机（电脑）5、计算机的主要应用领域•科学计算：一般数据量不会很大，但比较复杂，对精度的要求比较高。•数据处理：数据处理是指对大量的数据进行加工处理的过程。•计算机辅助工程：主要包括计算机辅助设计CAD（汽车、微电子、建筑、服装等）、计算机辅助制造CAM、计算机集成制造系统CIMS和计算机辅助教学CAI。•过程控制：实时控制和调节。•人工智能：模拟人类行为的理论。•多媒体技术应用：随着电子技术特别是通信和计算机技术的发展，人们已经有能力把文本、音频、视频、动画、图形和图像等各种媒体综合起来，构成一种全新的概念——“多媒体”（Multimedia）。•其他方面2.1信息表示—计算机常用的计数制1.数值数据的表示任何一种数制都包括：数码及基数：R=2{0、1}R=10{0、1、2、....9,}逢R进一：十进制逢十进一，二进制逢二进一位权：数值某一位上1所处的位置325：2的位权2101210410210610510424.456－－＋＋＋＋例如：十进制下的数287，可以看成是：.....52.287按权展开式例：inmiimmnnnnDDDDDDD1010...1010...1010100112211110二进制（Binary）：二进制的特点（1）有两个数码，即0,1（2）数基：R=2{0、1}（3）逢二进一：（4）按权展开式inmiimmnnnnBBBBBBD22...22...22100112211例如：二进制下的数11001.101，可以看成是：3210123422120212120202121)101.11001(＋＋＋＋＋＋＋八进制（Octal）：八进制的特点（1）有八个数码，即0,1...7（2）数基：R=8{0、1、…7}（3）逢八进一：（4）按权展开式inmiimmnnnnOOOOOOD88...88...88100112211例如：八进制下的数5346.27，可以看成是：2101238878286848385)27.5346(＋＋＋＋＋十六进制（Hexadecimal）：十六进制的特点（1）有十六个数码，即0,1...9，A,B..F（2）数基：R=16{0、1、…9，A,B,..F}（3）逢十六进一：（4）按权展开式inmiimmnnnnHHHHHHD1616...1616...1616100112211例如：十六进制下的数4C4D，可以看成是：0123161616416164)44(DCDC＋＋＋①二进制、八进制、十六进制二进制（Binary）：010000001010八进制（Octal）：721十六进制（Heradecimd）:E653十进制（Decimal）：739.87或者不带字母十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000010101012A100011111101113B200102212110014C300113313110115D401004414111016E501015515111117F60110661610000201070111778100010891001119表1.1十进制、二进制、八进制、十六进制数的常用表示方法②十进制与二、八、十六进制之间的转换二进制十进制:按权位展开相加例如二进制1101100.111B转化为十进制=八进制652.34转化为十进制＝十六进制19BC.8转化为十进制＝108.875＝3-21＋2-21＋1-21＋221＋321＋521＋621426.4375＝84＋83＋82＋85＋86-2-1012请大家自己算一下：10111010.1B＝10001000.001B=186.5136.1256588.5＝168＋16C＋16B＋169＋161-10123十进制二进制：整数除2取余，小数乘2取整例：将126转换成二进制数:注：从得到的1开始写起，余数倒排，加在它后面。例：将0.534转换成二进制数:保留5位小数十进制二进制：例：将45.25转换成二进制数:0.25×2＝0.5(取0）0.5×2＝1（取1）因此，45.25=101101.01同理，十进制转换成八进制为：整数除8取余，小数乘8取整大家可以算一下145转换成8进制结果是：221Q注：十进制小数不一定都能转换成完全等值的二进制小数.③二进制与八进制、十六进制之间的转换28:三位一组法001001101110001（高位不足补0)11561Q82:一位转换成三位2326Q=010011010110B216:四位一组法0100101001011011（高位不足补0）4A5BH161:一位转换成四位8A3EH1000101000111110B842110012.2二进制数的运算1.二进制数的算术运算二进制加法：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=0（进位为1）。二进制乘与除法：2.2二进制数的运算2.二进制数的逻辑运算在计算机中二进制数的逻辑运算包括“与”、“或”、“非”、“异或”等例：求八位二进制数(10100110)2和(11100011)2的逻辑“与”和逻辑“或”。2.字符数据的表示①西文字符和ASCII码ASCII码：AmericanStandardCodeforInformationInterchange美国标准信息交换代码见p29表2－1列为高位：d6d5d4行为低位：d3d2d1d0字符的表示顺序是：d6d5d4d3d2d1d0非图形字符（控制字符）：0～32和127，共34个图形字符（普通字符）：33～126，共94个需要掌握的特殊字符的ASCII码①“a”～”z”：1100001～1111010：97～122②”A”～”Z”：1000001～1011010：65～90③”0”～”9”：0110000～0111001：48～57④空格字符（SP）：0100000：32⑤换行（LF）：0001010：10⑥回车（CR）：0001101：13⑦删除（DEL）：1111111：127②汉字编码（以国标码为例）输入码国标码机内码地址码字形码A.汉字输入码：用于汉字输入衡量一个汉字输入码好坏的标准编码短；重码少；好学好记分类：音码：以汉语拼音为基础形码：以汉字形状为基础B.汉字国标码“国家标准信息交换汉字编码”，代号为“GB2312-80”，简称为“国标码”。•共有6763个汉字，并把其分为两级一级汉字有3755个，按汉语拼音排列二级汉字有3008个，按偏旁部首排列•为使中文和西文信息兼容，用字节的最高位来区分西文和汉字。通常自己的最高为为0时表示ASCII码，为1时表示汉字。从GB2312开始，汉字都采用双字节编码。目前较多的采用俩个字节的最高位都为1时表示汉字。•将汉字分为若干区，每个区中有94个汉字。区号+位号=区位码;区号和位号各自加20H(32D)就构成了国标码。例如：“中”位于54区48位，区位码为5448，国标码为8680。再比如：“啊”字的区位码为1001H，国标码为3021HC.汉字机内码：在计算机内部进行存储、加工、传输时所用的统一的机内代码，包括西文ASCII码将国标码的每个字节的最高位由“0”变为“1”，变后的国标码称为汉字机内码。汉字机内码的每个字节都大于128，而ASCII码值都小于128。对于ASCII码来说，交换码和机内码是一致的。例如：“中”：国标码为8680（0101011001010000）机内码为（1101011011010000）“大”：国标码为3473H(0011010001110011)机内码为B4F3H（1011010011110011）当机内码为3473H的时候，识别为“4s”，而不是“大”（因为最高位都为0）“啊”的国标码是3021H，机内码为B1A1H(3021H+8080H=B1A1H）D.汉字字形码（也称汉字字模，是汉字的输出形式）汉字字型以点阵的方式表示，通常有16×16电陈，点数越多，打印的字体越美观，需要的存储空间也越大。16×16点阵—一个汉字占32个字节（每行需要2个字节，共需要2×16个字节）24×24点阵—一个汉字占72个字节32×32点阵—一个汉字占128个字节总结：n×n点阵每个汉字所占的字节数＝（n×n）/8③微型计算机的主要性能指标字长：计算机一次能直接处理的二进制数据的位数，字长越长计算机运算速度越强运算速度：计算机每秒内执行指令的数目主频：CPU的时钟频率内存容量：1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB位（bit）：计算机存储数据的最小单位字节（byte）：数据处理的基本单位。2.2计算机工作原理指令和程序：指令是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。一条指令通常由两个部分组成：操作码操作数一台计算机的所有指令的集合，称为该计算机的指令系统。计算机基本工作原理：取指令、分析指令、执行指令计算机的工作过程实际上是快速地执行指令的过程。当计算机在工作时，有两种信息在执行指令的过程中流动：数据流和控制流。2.3计算机系统的组成系统软件应用软件计算级系统分为：硬件+软件硬件软件硬件系统计算机系统计算机硬件结构与工作原理硬件系统：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备外存储器内存储器输入设备输出设备控制器运算器数据流控制流第1章计算机的基础知识计算机基本组成框图运算器功能：对二进制编码进行算术运算和逻辑运算。包括：算术逻辑部件ALU、累加器A、寄存器R。寄存器R累加器AALU算术逻辑部件运算器结构框图加、减、乘、除控制信号第1章计算机的基础知识控制器功能：识别翻译指令，安排操作次序，并向计算机各部件发出相应的控制信号，以指挥整个计算机有条不紊地工作。包括：指令寄存器、指令计数器PC、操