搜索
各种设计业务：QQ408197081第1页共7页计算机基础知识计算机概述1.1.1计算机发展简史1946年第一台电子计算机ENIAC问世根据电子计算机采用的物理器件，一般将电子计算机的发展分成4个阶段第一代计算机(电子管计算机)第二代计算机(晶体管计算机)第三代计算机(集成电路计算机)第四代计算机(大规模、超大规模集成电路计算机,自1971年至今)1.1.1计算机发展简史微型计算机时代微型计算机（简称微机）是传统计算机微型化的发展产物。微机的产生以1971年第一片微处理器诞生为标志，属于第四代计算机。通常人们以微处理器为标志来划分微型计算机，如286机、386机、486机、Pentium机、PⅡ机、PⅢ机、P4机等。1.1.1计算机发展简史我国计算机技术的发展概况1958年研制成功第一台电子计算机。1983年我国第一台亿次巨型电子计算机银河诞生。1993年第一台10亿次巨型银河计算机Ⅱ型通过鉴定。1995年曙光1000研制完成，其峰值运算可达每秒25亿次。1998年，曙光2000-I诞生，它的峰值运算速度为每秒200亿次浮点运算。2003年推出的曙光4000L，运算能力达到3万亿次。1.1.1计算机发展简史计算机发展的趋势巨型化微型化网络化智能化多媒体化1.1.2计算机的特点处理速度快计算精度高存储容量大可靠性高工作全自动适用范围广，通用性强1.1.3计算机的应用科学计算信息处理过程控制辅助技术CAD指计算机辅助设计CAM指计算机辅助制造CAE指计算机辅助工程CAI指计算机辅助教学各种设计业务：QQ408197081第2页共7页CAT指计算机辅助测试人工智能网络通信电子商务1.1.4计算机的分类按照计算机原理分类数字式电子计算机。数字式电子计算机是用不连续的数字量即¡°0¡±和¡°1¡±来表示信息，其基本运算部件是数字逻辑电路。模拟式电子计算机。模拟式电子计算机是用连续变化的模拟量即电压来表示信息，其基本运算部件是由运算放大器构成的微分器、积分器、通用函数运算器等运算电路组成。混合式电子计算机。混合式电子计算机是综合了上述两种计算机的长处设计出来的。1.1.4计算机的分类按照计算机用途分类通用计算机。通用计算机是为能解决各种问题、具有较强的通用性而设计的计算机。专用计算机。专用计算机是为解决一个或一类特定问题而设计的计算机。它的硬件和软件的配置依据解决特定问题的需要而定，并不求全。专用机功能单一，配有解决特定问题的固定程序，能高速、可靠地解决特定问题。一般在过程控制中使用此类计算机。1.1.4计算机的分类按照计算机性能分类计算机的性能主要是指其字长、运算速度、存储容量、外部设备配置、软件配置以及价格高低等。1989年11月美国电气和电子工程师学会(IEEE)根据当时计算机的性能及发展趋势，将计算机分为巨型机、小巨型机、大型机、小型机、工作站和个人计算机6大类。数制与编码1.2.1数制的基本概念十进制计数制十进制计数法其加法规则是“逢十进一”；任意一个十进制数值可用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10个数字符中的数字符串来表示。数字符又叫数码，数码处于不同的位置(数位)代表不同的数值。例如666.66这个数中，第一个6处于百位数的数位，代表六百；第二个6处于十位数的数位，代表六十。十进制数666.66以写成：666.66=6×102+6×101+6×100+6×10-1+6×10-2上式称为数值的按权展开式，其中10i称为十进制数的权，10称为基数。1.2.1数制的基本概念R进制计数制从对十进制计数制的分析可以得出，对于任意R进制计数制同样有基数R、权Ri和按权展开式。其中R可以是任意正整数，如二进制的R为2，十六进制的R为16等。基数。一个计数制所包含的数字符号的个数称为该数制的基数，用R表示。例如：十进制的基数R=10；二进制的基数R=2；八进制的基数R=8；十六进制的基数R=16。位值。任何一个R进制的数都是由一串数码表示的，其中每一位数码所表示的实际值大小，与它所处的位置有关，由位置决定的值叫做位值（或称权）。位值用基数R的i次幂Ri表示。1.2.1数制的基本概念数值的按权展开类似十进制数值的表示，任一R进制数的值都可表示为：各位数码本身的值与其权的乘积之和。例如：十进制数314.12的按权展开314.12D=3×102+1×101+4×100+1×10-1+2×10-2二进制数110.01的按权展开各种设计业务：QQ408197081第3页共7页110.01B=1×22+1×21+0×20+0×2-1+1×2-2=4+2+0.25=6.25D十六进制数A2B的按权展开A2BH=10×162+2×161+12×160=2560+32+12=2604D这种过程叫做数值的按权展开。1.2.2二、十和十六进制数十进制基数为10，即“逢十进一”。它含有十个数码：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。权为10i。二进制基数为2，即“逢二进一”。它含有两个数码：0、1。权为2i。计算机内部一律采用二进制存储数据和进行运算，主要原因在于二进制数只有0和1两个基本数码，在计算机中可以通过电子器件的“开”、“关”两个物理状态来表示，降低了硬件的成本；对于系统来说，只有两个状态稳定性较高，容易控制；而且基于二进制的逻辑运算和算术运算都是最简单可靠的。1.2.2二、十和十六进制数十六进制基数为16，即“逢十六进一”。它含有十六个数字符号：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E、F，分别表示数码10、11、12、13、14、15。权为16i。各种数制间的转换非十进制数转换成十进制数十进制整数转换成二进制整数二进制数与十六进制数间的相互转换1.2.2二、十和十六进制数二进制与十六进制之间的转换将二进制整数从右向左四位一组（不足四位的，高位补0）划分，将四位二进制数代之以与其等值的一位十六进制数字即可。把十六进制整数转换成二进制整数时，将每一位十六进制数字代之以与其等值的四位二进制数即可。例1-6将3ECH转换成二进制数。因为3EC001111101100故得结果：3ECH=001111101100B。计算机中字符的编码1.3.1西文字符的编码计算机中的信息都是用二进制代码表示的。二进制的一位数称为位，英文用bit表示，一个位只能表示0和1两个状态，由8个位构成1个字节，字节的英文用Byte表示，字节是计算机存储和运行的基本单位。用二进制码来表示字母、数字以及一些特殊符号称为字符编码，计算机中常用的字符编码有EBCDIC码和ASCII码（美国标准信息交换码）。IBM系列大型机采用EBCDIC码，微型机采用ASCII码。1.3.1西文字符的编码ASCII码的全称是美国国家信息交换标准字符码，已经被国际标准化组织（ISO）指定为国际标准，称为ISO646码，又称为国际5号码，在世界上通用。7位的ASCII码用一个字节的低7位进行编码，最高位为0，因此共有128个不同的编码值，可以表示128个不同字符的编码，包括52个英文大小写字母、10个阿拉伯数字、32个标点符号和34个控制码。1.3.2汉字的编码输入码输入码是指在使用键盘输入汉字时对汉字的编码，也称为外码。汉字的输入码一般用键盘上的字母和数字来描述，通过键盘输入计算机。当前已经出现了许多不同特点的汉字输入码，主要各种设计业务：QQ408197081第4页共7页有三类，形码、音码和音形码。机内码汉字机内码（简称内码）是计算机内部对汉字进行存储、处理、传输所使用的编码。当通过键盘输入汉字的的代码（输入码）后，计算机将该输入码转换成机内码，然后才进行其他处理。不同的计算机系统，其汉字的机内码也可能是不同的。1.3.2汉字的编码交换码由于汉字的机内码还没有统一的标准，不便用来在计算机系统之间交换信息，因此引入了交换码。汉字信息交换码是专门用于汉字信息交换的统一编码，用于汉字信息处理系统之间或者与通讯系统之间进行信息交换，简称交换码，或者国标码。它是为使系统、设备之间信息交换时采用统一的形式而制定的。1981年我国颁布了简体汉字编码的国家标准《信息交换汉字编码字符集—基本集》，代号为“GB2312—80”，也称为国标码。1.3.2汉字的编码字形码汉字字形码是表示汉字字形的字模数据，通常用点阵、矢量函数等方式表示。字形码也称字模码，它是汉字的输出形式，随着汉字字形点阵和格式的不同，汉字字形码也不同。常用的字形点阵有16×16点阵、24×24点阵、48×48点阵等。字模点阵的信息量是很大的，占用存储空间也很大，如果是N×N点阵的字形码，那么每个汉字占用的字节数就是N×N÷8。每种点阵计算中除以8，表示一个字节有8位。以16×16点阵为例，每个汉字占用16×16÷8=32个字节，两级汉字大约占用256KB。1.3.2汉字的编码汉字地址码汉字地址码是指汉字库(这里主要指整字形的点阵式字模库)中存储汉字字形信息的逻辑地址码。汉字库中，字形信息都是按一定顺序(大多数按标准汉字交换码中汉字的排列顺序)连续存放在存储介质上，所以汉字地址码也大多是连续有序的，而且与汉字内码间有着简单的对应关系，以简化汉字内码到汉字地址码的转换。1.3.2汉字的编码各种汉字代码之间的关系1.3.2汉字的编码汉字字符集简介GB2312-80汉字编码GBK编码(ChineseInternalCodeSpecification)Unicode和CJK编码GB18030-2000编码BIG-5码指令和程序设计语言1.4.1计算机指令指令是让计算机完成某个操作发出的命令。一条指令对应于一种基本操作，通常一个复杂的操作可以分解成无数单个不同指令的集合，计算机所能执行的全部指令，就是计算机的指令系统。指令的基本格式：操作码|操作数1.4.2程序设计语言用以同计算机交往的语言叫程序设计语言。程序设计语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。指令系统也称为机器语言，也叫做二进制代码语言，它是由一串二进制数0、1构成的指令代码。机器语言是计算机硬件唯一能够识别的,不用翻译直接供机器使用的程序设计语言。不同机型的各种设计业务：QQ408197081第5页共7页机器语言是不同的。与其他程序设计语言相比，其执行效率最高。用助记符(英文单词及其缩写)来表示对应机器语言指令，这种语言就是汇编语言。汇编语言程序占用内存也比较小、执行速度快、效率高。但由于CPU不能直接识别汇编语言，所以汇编语言程序必须先翻译成机器语言，CPU才能执行。1.4.2程序设计语言高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达式的计算机程序设计语言。用高级语言编写的程序称为¡°源程序¡±。把源程序翻译成机器指令，可采用编译和解释两种方式。编译方式产生可执行程序，解释方式不产生目标程序。高级语言容易学习，而且不依赖计算机的型号，通用性好，大大提高了编程的效率，改善了程序的可读性，便于推广和交流，是很理想的一种程序设计语言。计算机系统的组成1.5.1“存储程序控制”计算机的概念存储程序控制所谓存储程序，就是把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式（均以二进制编码的形式）储存。计算机运行时，中央处理器依次从内存储器中逐条取出指令，按指令规定执行一系列的基本操作，最后完成一个复杂的工作。这一切工作都是由一个担任指挥工作的控制器和一个执行运算工作的运算器共同完成的，这就是存储程序控制的工作原理。尽管计算机技术发展很快，但“存储程序原理”至今仍然是计算机内在的基本工作原理。1.5.2计算机硬件系统的组成一台完整的计算机硬件系统应该包括冯·诺依曼计算机理论体系的五个部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。1.5.2计算机硬件系统的组成运算器。运算器是用来进行算术运算和逻辑运算的部件，是CPU的组成之一，简称ALU（算术逻辑部件）。其中包括算术逻辑单元、累加器（加法器）、数据缓冲寄存器、标志寄存器和控制线路等。控制器。控制器指挥全机各个部件自动、协调地工作。控制器主要包括指令寄存器、译码器、时序节拍发生器、操作控制