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大学计算机基础江西农业大学专升培训资料制作人：夏春瑞陈洪俊赵志咨询电话：13407092338地址：农大培训楼112专升本办公室第一章计算机基础知识1.1计算机概述1.2计算机中数据的表示及编码1.3计算机硬件基础知识1.4计算机软件基础知识1.5多媒体技术基础1.6计算机病毒及其防治通过本章学习，主要应掌握以下知识：1、计算机的发展简史、特点、分类及其应用领域。2、数制的基本概念及各数制之间的转换。3、计算机中数据、字符和汉字的编码。4、计算机的主要组成部件及各部件的主要功能。5、微型计算机系统的组成、各部件的性能及特点。6、指令、程序的概念，计算机程序的执行过程。7、高级语言、汇编语言、机器语言的特点及执行方式。8、多媒体、多媒体计算机的相关知识。9、计算机病毒特征、危害、传播途径及预防措施及计算机信息安全知识。重点：计算机系统的组成及工作原理计算机中数据的表示及运算难点：1.计算机硬件的组成及各组成部分的功能2.计算机软件系统的组成及程序运行过程3.计算机中信息表示及内存地址等概念1.1计算机概述1.1.1计算机的发展计算机的发展历史粗略地分为三个阶段：近代计算机或称机械式计算机发展阶段。现代大型机或称传统大型主机的发展阶段。计算机与通信相结合，即微机及网络的发展阶段。一、近代计算机阶段近代计算机经历了大约120年的历史（1822－1944）二、传统大型机阶段现代计算机经历了近50年的发展。在奠基方面，最重要的代表人物是英国科学家艾兰.图灵(AlanM.Turing)和美藉匈牙利科学家冯.诺依曼(JohnvonNeumann)。冯.诺依曼确立了现代计算机的基本结构，被称为冯.诺依曼结构。其特点可概括如下：使用单一的处理部件来完成计算、存储以及通信的工作。存储单元是定长的线性组织。存储空间的单元是直接寻址的。使用低级机器语言，指令通过操作码来完成简单的操作。计算进行集中的顺序控制。计算机的诞生和发展计算机诞生中的三个第一：–世界上第一台投入运行的电子计算机——ENIAC,1946.2,美国–世界上第一台按存储程序控制功能设计的计算机——EDVAC，1946--1950，美国–世界上第一台投入运行的实现存储程序控制的计算机——EDSAC，1947--1949，英国计算机时代的开始：以1951年UNIVAC-Ⅰ投入运行为标志，第一台批量生产的商用计算机，从此，计算机走向社会。计算机的划代:通常是以逻辑元件分为四代：新一代计算机在日本、美国、欧洲，从80年代开始，纷纷开展了新一代计算机系统(FGCS)的研究，目前仍未见有突破性的进展。三、微机及网络阶段１、微型计算机的划代以微型计算机CPU（微处理器）的字长作为划分阶段的依据。IBM-PC开始算起，已经历了5代。代次起止年份所用电子元器件数据处理方式运算速度应用领域第一代1946~1958电子管汇编语言、代码程序5千~3万次/秒国防及高科技第二代1959~1964晶体管高级程序设计语言数十万~几百万次/秒工程设计、数据处理第三代1965~1970中、小规模集成电路结构化、模块化程序设计、实时处理数百万~几千万次/秒工业控制、数据处理第四代1971~今大规模、超大规模集成电路分时、实时数据处理、计算机网络上亿条指令/秒工业、生活等各方面2.计算机网络计算机网络经历了由简单到复杂、由低级到高级的发展过程。概括起来可分为四个阶段：四、计算机发展趋势巨型化、微型化、网络化和智能化等多极方向发展。1.1.2计算机的特点•速度快——计算机的运行速度以MIPS衡量（MIPS---每秒可执行的百万条指令）•计算精度高——主要取决于计算机的字长•记忆能力强——有存储器•可靠的逻辑判断能力——能进行逻辑运算•有自动控制能力——具有程序控制下的自动执行能力。1.1.3计算机的应用领域微型计算机应用于：工作、娱乐和教育三个方面在生产、工作、经济领域中计算机的应用领域：5个方面1.科学计算2.数据处理(信息处理)3.自动控制4.计算机辅助设计和辅助教学–计算机辅助设计CAD–计算机辅助制造CAM–计算机辅助测试CAT–计算机辅助教学CAI5.人工智能方面的研究和应用6.多媒体技术应用1.2计算机中数据的表示及编码一、信息和数据的概念有两类数据：1.数值数据：如+15、-17.6；2.非数值数据：如字母（A、B……）、符号（+、&……）、汉字，也叫字符数据。存在计算机中信息都是采用二制编码形式二、计算机为什么采用二进制？•由计算机电路所采用的器件所决定的。•采用二进制的优点：运算简单、电路实现方便、成本低廉。1.2.1数的进位制一、常用的各种进位制及表示1、二进制：数码0，1基2表示形式B2、八进制：数码0，1，…，7基8表示形式O3、十进制：数码0，1，…，9基10表示形式D4、十六进制：数码0，1，…，9，A，B，C，D，E，F基16表示形式H如：100111O，1011D，1011001BH，1011DH，1011B（100111）B（780）D（1289ABC）H二、不同进制之间的转换1.r进制转化成十进制an...a1a0.a-1...a-m(r)=a*rn+…+a*r1+a*r0+a*r-1+...a*r-m10101(B)=1×24+0×23+1×22+0×21+1×20=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=78+1=57101A(H)=163+16+10＝41062.十进制转化成r进制整数部分：除以r取余数，直到商为0，余数从右到左排列。小数部分：乘以r取整数，整数从左到右排列。例如，将一个十进制整数108.375转换为二进制整数。十进制整数转换成八进制整数的方法是：除8取余法。十进制整数转换成十六进制整数的方法是：除16取余法。例如，将十进数108转换为八进制整数和十六进制整数的演算过程分别如图1-2（a）和图1-2（b）所示。3.二进制数与八进制数之间的转换（1）二进制数转换成八进制数二进制数转换成八进制数的方法是：将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左3位一组，小数部分从左向右3位一组，若不足三位用0补足即可。例如，将1100101110.1101B转换为八进制数的方法如下：108.375=1101100.011（2）八进制数转换成二进制数方法是：以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相应的三位二进制数取代，然后将其连在一起即可。若中间位不足3位在前面用0补足。例如，将3216.42转换为二进制数的方法如下：则：(3216.43)8＝11010001110.100011B4.二进制数与十六进制数之间的转换（1）二进制数转换成十六进制数转换方法：从小数点开始，整数部分从右向左4位一组；小数部分从左向右4位一组，不足四位用0补足，每组对应一位十六进制数即可得到十六进制数。例如，将二进制数1101101110.110101B转换为十六进制数。1101101110.110101B＝36E.D4H(2)十六进制数转换成二进制数方法是：以小数点为界，向左或向右每一位十六进制数用相应的四位二进制数取代，然后将其连在一起即可。36E.D4H＝1101101110.110101B5.八进制数与十六进制数之间的相互转换八进制数与十六进制数之间的转换，一般通过二进制数作为桥梁，即先将八进制或十六进制数转换为二进制数，再将二进制数转换成十六进制数或八进制数。1.2.3数值数据在计算机内的表示一、机器数与原码、补码和反码表示1．机器数用“0”表示正数，“1”表示负数,其余位仍表示数值。把在机器内存的正、负号数字化的数称为机器数。假设用8位（即1个字节）来存储数据，右图所示的是十进制数67和-61在计算机中的存储形式。2．原码表示法原码表示方法中，数值用绝对值表示，在数值的最左边用“0”和“1”分别表示正数和负数，书写成[X]原表示X的原码。例如，当n=8,十进制数＋19和-19的原码表示为：[＋19]原＝00010011,[－19]原＝10010011从定义可以看出，在原码的表示中，有以下两个特点：（1）最高位为符号位，正数为0，负数为1，其余n-1位是X的绝对值的二进制表示。（2）0的原码有两种表示：[＋0]原＝00000000,[－0]原＝10000000因此，原码表示法中，数值0不是唯一的。3．反码表示法用[X]反表示X的反码。如果机器的字长为n，则反码的定义如下：例如，当n=8,十进制数＋19和-19的反码表示为：[＋19]反＝00010011[－19]反＝11101100由此可以看出，在反码的表示中，有以下特点：（1）正数的反码与原码相同，负数的反码是其绝对值的二进制表示按各位取反（0变1，1变0）所得的表示。（2）0在反码表示中也有两种表示：[＋0]反＝00000000,[－0]反＝11111111，即数值0不是唯一的。4．补码表示法用[X]补表示X的补码。设机器的字长为n，则补码的定义如下：例如，当n=8,十进制数＋19和-19的补码表示为：[＋19]补＝00010011[－19]补＝11101101在补码的表示中，有以下特点：（1）正数的补码与原码、反码相同，负数的反码是其绝对值的二进制表示按各位取反（0变1，1变0）加1，即为其反码+1。（2）0在补码表示中：[＋0]补＝[－0]补＝00000000,数值0是唯一的。由于补码运算方便，所以在计算机中广泛使用。如何将一个负数的二进制补码数转换成十进制数？将一个负数的补码数转换成十进制数的步骤如下：（1）首先将各位取反。（2）将其转换为十进制数，并在前加一负号（3）对所得到的数再减1，即得到该数的十进制数。例如：求补码11000011对应的十进制数，其步骤：取反：00111100；转换为十进制数，加负号得：-60，再减1，则为-61。二、定点数和浮点数1．整数的表示——定点数如果计算机用N位来表示一个带符号的整数M，可写成：M=NsNn-1Nn-2…N2N1N0Ns为符号位M的取值范围：-2n≤M≤2n-12．实数的表示——浮点数在计算机中一个浮点数由两部分构成：阶码和尾数，阶码是批数，尾数是纯小数。即可表示为：M=2P×S其中P是一个二进制整数，S是二进制小数，这里称P为数N的阶码，S称为数M的尾数，S表示了数M的全部有效数字，阶码P指明了小数点的位置。1.2.4常见的信息编码1.西文字符编码——ACSII码每一个字符有一个编码。ACSII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）常用字符有128个，编码从0到127。空格20H32‘0’～‘9’30H～39H48～57‘A’～‘Z’41H～5AH65～90‘a’～‘z’61H～7AH97～122控制字符：0～32，127；普通字符：94个。每个字符占一个字节，用7位，最高位为0。2.汉字编码汉字输入码（即汉字的外部码）；汉字信息在计算机内部处理时，统一使用机内码；汉字信息在输出时使用字形码以确定一个汉字的点阵（1）国标区位码GB2312-80基本集中的汉字与符号组成一个94×94的矩阵。在此矩阵中，每一行称为一个“区”，每一列称为一个“位”，于是我们用一个字节对“区”编码，另一个字节对“位”编码。符号位数值部分.（2）机内码汉字机内码是汉字存储在计算机内的代码。汉字机内码还是用连续的两个字节表示，但它的每一个字节最高位为1。汉字机内码与区位码的换算方法：汉字机内码高位字节=“区”号转换成十六进制+A0H汉字机内码低位字节=“位”号转换成十六进制+A0H。例1.1：已知“啊”的区位码是1601，“学”的区位码是4907，要求分别将它们转换成机内码。（1）“啊”的机内码是：高位字节：16D+A0H=10H+A0H=B0H低位字节：01D+A0H=01H+A1H=A1H所以“啊”的机内码是B0A1H（2）“学”的机内码是：高位字节：49D+A0H=31H+A0H=D1H低位字节：07D+A0H=07H+A0H=A7H所以“学”的机内