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洛阳机车高级技校计算机应用与维修教案--1第1部分计算机基础知识提出问题：什么是计算机？计算机是一种能够按照指令对各种数据和信息进行自动加工和处理的电子设备。计算机又称电脑，都是电子计算机的简称。电子计算机诞生于20世纪中叶，是人类最伟大的发明出创造之一，是科学技术发展史上的里程碑。第一节计算机基础知识概述1、计算机的发展过程1946年，由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发的第一台电子计算机ENIAC研制成功。ENIAC的问世在计算机发展史上具有里程碑的意义，至此计算机科学与技术的发展成为二十世纪发展最快的一门学科。多年来，人们以计算机物理器件的变革作为标志，把计算机的发展划分为四代。时代年份逻辑器件第一代1946～1958电子管第二代1959～1964晶体管第三代1965～1970集成电路第四代1971～20世纪80年代超大规模集成电路第五代20世纪80年代以后智能计算机2、计算机的特点计算机具有速度快、精度高、能记忆、会判断和自动化的特点。3、计算机的分类计算机可分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。微型机简称微机，又称个人电脑（Personalcomputer,简称PC机）它体积小、重量轻、发展迅速、洛阳机车高级技校计算机应用与维修教案--2功能强大，已成为现代社会必不可缺的基本工具，其应用领域已延伸到社会生活的各个方面。微机一般分为台式电脑和笔记本电脑两类4、计算机的应用领域计算机的应用已渗透到社会的各个领域，正在改变着人们的工作、学习和生活的方式，推动着社会的发展。归纳起来可分为以下几个方面：1、科学计算(数值计算)科学计算也称数值计算。计算机最开始是为解决科学研究和工程设计中遇到的大量数学问题的数值计算而研制的计算工具。随着现代科学技术的进一步发展，数值计算在现代科学研究中的地位不断提高，在尖端科学领域中，显得尤为重要。2、数据处理(信息处理)在科学研究和工程技术中，会得到大量的原始数据，其中包括大量图片、文字、声音等信息处理就是对数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传输、制表等操作。目前计算机的信息处理应用已非常普遍，如人事管理、库存管理、财务管理、图书资料管理、商业数据交流、情报检索、经济管理等。信息处理已成为当代计算机的主要任务。是现代化管理的基础。3、自动控制自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操作，它不需人工干预，能按人预定的目标和预定的状态进行过程控制。所谓过程控制是指对操作数据进行实时采集、检测、处理和判断，按最佳值进行调节的过程。目前被广泛用于操作复杂的钢铁企业、石油化工业、医药工业等生产中。使用计算机进行自动控制可大大提高控制的实时性和准确性，提高劳动效率、产品质量，降低成本，缩短生产周期。4、计算机辅助设计和辅助教学计算机辅助设计(简称CAD)是指利用CAD软件，自动或半自动地完成各类工程设计工作。目前CAD技术已应用于飞机设计、船舶设计、建筑设计、机械设计、大规模集成电路设计等。采用计算机辅助设计，可缩短设计时间，提高工作效率，节省人力、物力和财力，更重要的是提高了设计质量。计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction，简称CAI)是指用计算机洛阳机车高级技校计算机应用与维修教案--3来辅助完成教学计划或模拟某个实验过程。计算机可按不同要求，分别提供所需教材内容，还可以个别教学，及时指出该学生在学习中出现的错误，根据计算机对该生的测试成绩决定该生的学习从一个阶段进入另一个阶段。CAI不仅能减轻教师的负担，还能激发学生的学习兴趣，提高教学质量，为培养现代化高质量人才提供了有效方法。5、人工智能方面的研究和应用人工智能(ArtificialIntelligence，简称AI)。人工智能是指计算机模拟人类某些智力行为的理论、技术和应用。人工智能是计算机应用的一个新的领域，这方面的研究和应用正处于发展阶段，在医疗诊断、定理证明、语言翻译、机器人等方面，已有了显著的成效。6、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)。在医疗、教育、商业、银行、保险、行政管理、军事、工业、广播和出版等领域中，多媒体的应用发展很快。随着网络技术的发展，计算机的应用进一步深入到社会的各行各业，通过高速信息网实现数据与信息的查询、高速通信服务(电子邮件、电视电话、电视会议、文档传输)、电子教育、电子娱乐、电子购物(通过网络选看商品、办理购物手续、质量投诉等)、远程医疗和会诊、交通信息管理等。计算机的应用将推动信息社会更快地向前发展。5、计算机的发展趋势计算机正向4个方向发展：巨型化、微型化、网络化、智能化。第二节数制数制是指计数的方法。常用的数制有：十进制、二进制、八进制、十六进制。一、数制1、十进制数（Decimalnumber）十进制数的数制部分是用10个不同的数字符号“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9”来表示，我们把这些数字叫做数码。十进制进位原则是“逢十进一”。洛阳机车高级技校计算机应用与维修教案--4注意：十进制数用后缀D表示或无后缀；二进制数用后缀B表示；八进制数用后缀O表示；十六进制数用后缀H表示。2、二进制数（Binarynumber）二进制数的数制部分是用2个不同的数字符号“0、1”，它的进位规则是:“逢二进一”。3、八进制数（Octalnumber）八进制数的数制部分是用8个不同的数字符号“0、1、2、3、4、5、6、7”，它的进位规则是:“逢八进一”。4、十六进制数（Hexadecimalnumber）十六进制数的数制部分是用16个不同的数字符号“0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F”，它的进位规则是:“逢十六进一”。由于存在81=23和161=24这样的关系，所以二、八、十六进制之间的转换：四位二进制表示一位十六进制数，三位二进制表示一位八进制数。为什么计算机中采用二进制表示呢？二进制数与其他数制比较具有以下四个特点：（1）数的状态简单：二进制数只有两个状态0和1，可以用具有两个稳态的元件表示。比如：晶体管的导通与截止、电位的高与低、脉冲的有和无等，均可分别用来表示1和0。这种简单的状态工作可靠，看干扰能力强。（2）运算规则简单：二进制运算规则极为简单，使得在计算机中实现二进制运算的线路大大简化。（3）可以节省设备：如果采用十进制表示0-9之间的数，需要1位，这1位需要10个设备状态，而采用二进制表示0-9之间的数，需要4位，每位只需要2个设备状态，总共需要8个设备状态，可表示16个数字0-16。（4）便于机器结构的简化可以选用逻辑代数这一数学工具，对计算机逻辑线路进行分析和综合，便于机器结构的简化。各种进制数的对应表10进制16进制8进制2进制10进制16进制8进制2进制000000088101000111000199111001洛阳机车高级技校计算机应用与维修教案--5222001010A121010333001111B131011444010012C141100555010113D151101666011014E161110777011115F171111二、数制之间的转换1、二进制数与十进制数制之间的转换（1）二进制转换为十进制数：可以采用按“权”展开相加即可。（2）十进制数转换为二进制数：分为整数和小数两个部分。整数部分采用除以2取余法；小数部分采用乘以2取整法。2、八进制数与十进制数制之间的转换（1）八进制转换为十进制数：可以采用按“权”展开相加即可。（2）十进制数转换为八进制数：分为整数和小数两个部分。整数部分采用除以8取余法；小数部分采用乘以8取整法。3、十六进制数与十进制数制之间的转换（1）十六进制转换为十进制数：可以采用按“权”展开相加即可。（2）十进制数转换为十六进制数：分为整数和小数两个部分。整数部分采用除以16取余法；小数部分采用乘以16取整法。三、二进制数的运算规则（1）加法运算：0+0=00+1=11+0=11+1=0（向相邻高位进位1）（2）减法运算：0-0=00-1=1（向相邻高位借位1）1-0=11-1=0（3）乘法运算：0×0=00×1=01×0=01×1=1（4）除法运算：除法是乘法的逆运算。四、计算机中数的定点与浮点表示1、定点表示法定点表示法就是将小数点的位置固定不变，隐含约定在数值的某个位置上的表示方法。（定点整数和定点小数）2、浮点表示法浮点表示法就是，小数点的位置不是固定不变的，而是浮动的。浮点数分为洛阳机车高级技校计算机应用与维修教案--6阶码和尾数两个部分，形式为：PfPSfS阶码符号阶码尾数符号尾数比如：字长为8，阶码用2位，尾数用4位，阶码符号和尾数符号各用1位，则用二进制数N=2+11×1011，在浮点机器中德表示形式为：01101011阶码符号阶码尾数符号尾数3、定点表示和浮点表示的比较：（1）用相同的字长表示二进制数，浮点数表示的范围比定点数表示的范围大。在32位机器中，定点数表示范围为+(2+11-1)到-(2+11-1)，浮点表示的范围为+2127×（223-1）到-2127×（223-1）。（2）浮点数比定点数运算规则复杂。四、原码、补码和反码1、机器数和真值数的正负用+和-号表示，在计算机中，正数用0表示，负数用1表示。通常把符号数字化了的数称为机器数，而把原来带有正负号的数称为真值。机器数通常用3种表示方法：原码、补码和反码。2、原码符号位为0表示正数，符号位为1表示负数，其余各位表示尾数本身，这种表示方法称为原码。原码的特点：（1）原码的符号位后面的代码为真值的绝对值。（2）+0的原码为00000000，-0的原码为10000000（8位）（3）正数的原码等于它本身。[X]原=X（4）原码的表示范围（8位）为：+127到-127。3、补码补码表示法，可以把负数转换为正数，把减法运算转换为加法运算。（1）正数的补码等于它的本身。洛阳机车高级技校计算机应用与维修教案--7（2）当X为负数是其补码为：[X]补=28+X。（3）+0和-0的补码均为00000000（8位）（4）补码的表示范围为：-128到+127。4、反码（1）对于正数砝码等于原码和补码（2）负数的反码，除符号位外，其余均相反1变为0，0变为1。（3）+0的反码为000000，-0的反码为11111111。（4）反码的表示范围为：+127至-127。小结：（1）正数的原码、补码、反码相同。（2）无论原码、补码、反码，负数的符号位用1表示，正数的符号位用0表示。（3）负数的原码、补码、反码，只有原码除符号位外，其余部分为数值部分，补码和反码均不是数值部分。（4）利用原码的符号位不动，其后各位分别求反，可求出反码，反码在最后低位+1可求得其补码，但不适用于字长范围的最小负数。（5）负数的补码再求补码，可得其原码，原码的数值部分再加上负号，即为负数补码的真值。（6）当X0时，[X]补=模+X，对表示范围内的数均适用。第三节常用编码1、BCD码在数字系统中，各种数据要转换为二进制代码才能进行处理，而人们习惯于使用十进制数，所以在数字系统的输入输出中仍采用十进制数，这样就产生了用四位二进制数表示一位十进制数的方法，这种用于表示十进制数的二进制代码称为二－十进制代码（BinaryCodedDecimal），简称为BCD码。它具有二进制数的形式以满足数字系统的要求，又具有十进制的特点2、ASCII码ASCII是英文AmericanStandardCodeforInformationInterchange的洛阳机车高级技校计算机应用与维修教案--8缩写，ASCII码是目前计算机最通用的编码标准，是美国信息交换标准委员会制定的7位编码。ASCII码中，第0～32号及第127号是控制字符，常用的有LF(换行)、CR(回车)；第33～126号是字符，其中第48～57号为0～9十个阿拉伯数字；65～90号为26个大写英文字母，97～122号为26个小写英文字母，其余的是一些标点