11了解计算机系统及计算机技术基础

任务一了解计算机系统及计算机技术基础一、任务描述计算机是由哪几部分构成？它的工作原理又是如何？为什么计算机中只能识别0、1两个数字呢？人们与计算机沟通需要通过怎么的编码过程呢？通过本任务的基础知识介绍，将让您更好的了解相关计算机基础技术。二、问题分析人类所使用的计算工具是随着生产的发展和社会的进步，从简单到复杂、从低级到高级的发展过程，计算工具相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。三、解决方案通过了解计算机的发展历史、系统组成、工作原理、特点和应用领域，将有助于我们了解计算机这个人类历史上最伟大的工具，而学习数制与数制转换则能让我们理解在计算机中数是如何表达和计算的四、理论学习（一）了解计算机的发展史人类所使用的计算工具是随着生产的发展和社会的进步，从简单到复杂、从低级到高级的发展过程，计算工具相继出现了如算盘、计算尺、手摇机械计算机、电动机械计算机等。四、理论学习（一）了解计算机的发展史世界上第一台真正意义上的计算机于1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生，取名为电子数值积分计算机（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator），简称ENIAC(埃尼阿克)。ENIAC的故事ENIAC被设计用于美国陆军弹道研究实验室的炮弹弹道轨迹计算工作它占地约170平方米，重30吨有1.8万个电子管,1500多个继电器，6000个开关，功耗为150千瓦，每秒能完成5000次加法运算。ENICA耗电巨大，以致产生了谣言，它一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色。四、理论学习（一）了解计算机的发展史根据计算机的性能和使用的主要元器件的不同，一般将计算机的发展分成四个阶段：第一代(1946~1957)是电子管计算机；第二代(1958~1963)是晶体管计算机；第三代(1964~1970)是集成电路计算机；第四代(1971年以后)是大规模、超大规模集成电路计算机。发展趋势?巨型化微型化网络化多媒体化智能化。四、理论学习（二）认识计算机系统——硬件与软件四、理论学习（二）认识计算机系统——硬件与软件计算机硬件(hardware)系统是指构成计算机的各种物理装置，是看得见、摸得着的物理实体，它包括计算机系统中的一切电子、机械、光电等设备，是计算机工作的物质基础。计算机软件（software）系统是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序和数据的集合。通常把不装备任何软件的计算机称为裸机，裸机向外部世界提供的只是机器指令，只有安装了必要的软件后用户才能较方便地使用计算机。计算机硬件系统计算机软件系统计算机软件系统是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序、数据和文档的集合。计算机软件系统是一个分层的软件结构，包括系统软件层、支持软件层和应用软件层，其底层是计算机硬件。四、理论学习（三）计算机工作原理冯·诺依曼（JohnvonNeumann）于1946年提出了计算机设计的三个基本思想：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部分组成。采用二进制形式表示计算机的指令和数据。将程序（由一系列指令组成）和数据存放在存储器中，计算机依次自动地执行程序。冯·诺依曼四、理论学习（三）计算机工作原理冯·诺依曼计算机工作原理的核心是“程序存储”和“程序控制”。按照这一原理设计的计算机称为冯·诺依曼计算机，其体系结构称为冯·诺依曼结构。目前计算机已发展到了第四代，但基本上仍然遵循冯·诺依曼原理和结构冯·诺依曼结构冯·诺依曼体系结构四、理论学习（四）计算机的分类、特点与应用领域分类四、理论学习（四）计算机的分类、特点与应用领域特点运算速度计算精度具有记忆能力具有逻辑判断能力具有自动执行程序的能力四、理论学习（四）计算机的分类、特点与应用领域特点运算速度计算精度具有记忆能力具有逻辑判断能力具有自动执行程序的能力四、理论学习（四）计算机的分类、特点与应用领域应用领域数值计算（或称科学计算）数据处理（或称信息处理）过程控制（或称实时控制）计算机辅助系统（CAD、CAM、CAI）人工智能和办公室自动化计算机网络和多媒体技术四、理论学习（五）了解数制与数制转换数制的概念数制也叫记数法，是人们用一组规定的符号和规则来表示数的方法。任何一种用进位计数制表示的数，其数值都可以写成按位权展开的多项式之和：四、理论学习（五）了解数制与数制转换数制的概念数制也叫记数法，是人们用一组规定的符号和规则来表示数的方法。任何一种用进位计数制表示的数，其数值都可以写成按位权展开的多项式之和：例如，十进制数5678.123可以写成：5678.123＝5×103＋6×102＋7×101＋8×100＋1×10-1＋2×10-2＋3×10-3常用的数制常用的数制有二进制、八进制、十进制和十六进制进位制二进制八进制十进制十六进制规则逢二进一逢八进一逢十进一逢十六进一基数r=2r=8r=10r=16数符0,10,1,,70,1,,90,1,,9,A,,F位权2i8i10i16i形式表示B（BinarySystem）O（OctalSystem）D（DecimalSystem）H（HexadecimalSystem）四、理论学习（五）了解数制与数制转换在计算机中为什么使用二进制数可行性。二进制只用０和１这两个数码表示，在计算机中可用一个电子器件的两种稳定的状态来表示二进制数，物理上易于实现。可靠性。二进制只有０和１这两个数码，用两种截然不同的状态代表这两个数码，在数字传输和处理时容易识别，不易出错。简易性。二进制数用来表示的二进制数的编码、计数、加减运算规则简单。逻辑性。计算机的工作是建立在逻辑运算基础上的，二进制只有０和１这两个数码，正好分别代表逻辑运算中的“假”和“真”，为计算机实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利的条件。四、理论学习（五）了解数制与数制转换在计算机中为什么使用二进制数可行性。二进制只用０和１这两个数码表示，在计算机中可用一个电子器件的两种稳定的状态来表示二进制数，物理上易于实现。可靠性。二进制只有０和１这两个数码，用两种截然不同的状态代表这两个数码，在数字传输和处理时容易识别，不易出错。简易性。二进制数用来表示的二进制数的编码、计数、加减运算规则简单。逻辑性。计算机的工作是建立在逻辑运算基础上的，二进制只有０和１这两个数码，正好分别代表逻辑运算中的“假”和“真”，为计算机实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利的条件。四、理论学习（五）了解数制与数制转换数制间的转换使用Windows中的计算器最便捷四、理论学习（六）认识信息存储单位1．位位（bit，简写为b）是二进制数中的一个数位，可以是0或者12．字节字节（Byte，简写为B）是计算机中数据的基本单位。一个字节由8个二进制位组成，即1Byte＝8bit。1KB＝1024B＝210B1MB＝1024KB＝210KB＝220B＝1024×1024B1GB＝1024MB＝210MB＝230B＝1024×1024×1024B1TB＝1024GB＝210GB＝240B＝1024×1024×1024×1024B四、理论学习（六）认识信息存储单位信息存储单位3.字字（Word）是计算机一次存取、运算、加工和传送的数据长度，是处理信息的基本单位，一个字由若干个字节组成，通常将组成一个字的位数称为字长。例如，一个字由4个字节（Byte）组成，则字长为32位。四、理论学习（七）了解常见的计算机信息编码BCD码（二—十进制编码）汉字编码五、拓展知识（一）多媒体技术基础（1）媒体媒体类型媒体特点媒体形式媒体实现方式感觉媒体人类感知客观环境的信息视觉、听觉、触觉文字、图形、声音、图像、动画、视频等表示媒体信息的处理方式计算机数据格式ASCII编码、图像编码、音频编码、视频编码等显示媒体信息的表达方式输入、输出信息显示器、打印机、扫描仪、投影仪、数码摄像机等存储媒体信息的存储方式存取信息内存、硬盘、光盘、纸张等传输媒体信息的传输方式网络传输介质电缆、光缆、电磁波等多媒体概念“多媒体”一词源自“Multimedia”媒体有两种含义表示信息的载体文本、音频、图形、图像、动画、视频存储信息的实体纸张、磁盘、光盘、半导体存储器常见的表示媒体常见的表示媒体常见的表示媒体常见的表示媒体常见的表示媒体常见的表示媒体常见的多媒体类型媒体要点常用工具文本（Text）文本是由字符、符号组成的一个符号串，如语句、文章等，通常通过编辑软件生成。文本可分为非格式化文本和格式化文本。MicrosoftWord、WPS、Notepad++图形（Graphic）图形一般指计算机生成的各种有规则的图，如直线、圆、圆弧、矩形、任意曲线等几何图和统计图等。图形的最大优点在于可以分别控制处理图中的各个部分，如在屏幕上移动、旋转、放大、缩小、扭曲而不失真。CorelDraw、Freehand图像（Image）图像是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的任意画面。例如扫描仪、数字照相机或摄像机输入的彩色、黑白图片或照片等都是图像。图像由像素组成，每个像素都被分配一个特定位置和颜色值。Photoshop、Snagic音频（Audio）音频是声音采集设备捕捉或生成的声波以数字化形式存储，并能够重现的声音信息。计算机音频技术主要包括声音的采集、数字化、压缩/解压缩以及声音的播放。CoolEdit、GoldWave动画（Animation）动画是运动的图画，实质是一幅幅静态图像或图形的快速连续播放。动画的连续播放既指时间上的连续，也指图像内容上的连续，即播放的相邻两幅图像之间内容相差很小.AdobeFlash、Swish3DMax、Maya视频（Video）若干有联系的图像数据连续播放便形成了视频。视频图像可来自录像带、摄像机等视频信号源的影像，如录像带、影碟上的电影/电视节目、电视、摄像等。UleadStudio、会声会影、Premier、Aftereffect五、拓展知识（二）数据库技术基础数据库系统DBS（DatabaseSystem）一般由数据库、数据库管理系统（及开发工具）、应用软件、数据库管理员和用户构成。数据库管理系统（DBMS）是介于应用程序与操作系统之间的数据库管理软件，是数据库系统的核心。常用的数据库管理系统有MicrosoftSQLServer、SYBASE、ORACLE、MySQL、ACCESS等数据库系统的组成五、拓展知识（三）程序设计语言1．机器语言。2．汇编语言。3．高级语言。数据库系统的组成（四）数的进制转换十进制数与二进制数互相转换的方法十进制数转换为二进制数由于整数和小数的转换方法不同，所以先将十进制数的整数部分和小数部分分别转换后，再加以合并。十进制整数转换为二进制整数十进制整数转换为二进制整数采用“除以2取余，逆序排列法。十进制小数转换成二进制小数采用乘2取整，顺序排列法。（四）数的进制转换二进制数与八进制数的相互转换方法二进制数转换为二进制数将二进制数转换为八进制数时，首先从二进制数的小数点开始，分别向左、向右依次把3个相邻的二进制数合成一组，若首、末两组不足3位，则分别在前、后添0补足。然后把每组二进制数按对应关系换写成八进制数。例如将（11010.0111111）2转换成八进制数。解：依上述步骤，并在该数首位前补一个0，末尾之后补两个0011010.011111100↓↓↓↓↓32374（11010.0111111）2=(32.374)8（四）数的进制转换二进制数与八进制数的相互转换方法八进制数转换为二进制数将八进制数转换为二进制数时，可把八进制数的每一位转换成对应的3位二进制数，并保持原来的顺序，这就实现了八进制数到二进制数的转换。例如将（25.1）8转换为二进制数。解：25.1↓↓↓010101001（25