计算机应用基础 重庆大学出版社 第1章

计算机应用基础（第1章）出版社科技分社1第1章计算机基础知识及系统组成数制及不同进制数的转换计算机中数的表示计算机的指令与程序设计语言计算机系统的组成及工作原理多媒体计算机系统平板电脑系统本章重点：计算机应用基础（第1章）出版社科技分社21.1计算机的发展及特点1.1.1计算机的发展传统计算机的发展历史微型计算机的发展历史第1代微型计算机：PC机时代第2代微型计算机：286机时代第3代微型计算机：386机时代第4代微型计算机：486机时代第5代微型计算机：Pentium机时代计算机应用基础（第1章）出版社科技分社31.1.2计算机的新技术1）高性能计算机2）嵌入式计算机3）云计算4）物联网技术计算机应用基础（第1章）出版社科技分社41.1.3计算机的特点运算速度快，计算精度高存储容量大，记忆功能强具有逻辑判断能力运算自动化计算机是人类忠实的朋友计算机应用基础（第1章）出版社科技分社51.２计算机的分类及应用领域1.2.1计算机的分类服务器工作站台式机便携机手持机计算机应用基础（第1章）出版社科技分社6科学计算事务处理过程控制电子商务人工智能辅助工程网络通信家庭娱乐1.2.2计算机的应用领域计算机应用基础（第1章）出版社科技分社71.3.1进位计数制所谓进位计数制就是将一组固定的数字符号按序排列成数位，并遵照一套统一的规则，由低位向高位进位的计数方式来表示数值的方法。计算机应用基础（第1章）出版社科技分社8数制：数的表示规则就称为数制。基数R: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。位值(权)：数制中每一固定的位置对应的单位值称为“权”。数值的按权展开：任一R进制数都可以表示为各位数码本身的值与其权的乘积之和。即(an…a1a0.a-1…a-m)r=anrn+…+a0r0+a-1r-1+…+a-mr-m式中的ai为该数制采用的基本数符，ri是权，r是基数，不同的基数，表示不同的进制数。例(333.33)10=3×102＋3×101＋3×100＋3×10-1＋3×10-2=300＋30＋3＋3/10＋3/100(1011)2＝1×23＋0×22＋1×21＋1×201.3.1进位计数制计算机应用基础（第1章）出版社科技分社91）二进制的优越性技术可行性运算简单性吻合逻辑性1.3.2二进制数及运算计算机应用基础（第1章）出版社科技分社102）二进制数的算术运算加法运算2个二进制数相加时，要注意“逢二进一”的规则，并且每一位最多有3个数：本位的被加数、加数和来自低位的进位数。加法运算法则：0＋0=00＋1=1＋0=11＋1=10(逢二进一)例１.１(11000011)2＋(100101)2=(11101000)21.3.2二进制数及运算计算机应用基础（第1章）出版社科技分社11减法运算两个二进制数相减时，要注意“借一作二”的规则，并且，每一位最多有三个数：本位的被减数、减数和向高位的借位数。减法运算法则：0－0=1－1=01－0=10－1=1(借一作二)例１.２(11000011)2－(101101)2=(10010110)21.3.2二进制数及运算计算机应用基础（第1章）出版社科技分社12乘法运算乘法运算法则：0×0=00×1=1×0=01×1=1例１.３(1110)2×(1101)2=(10110110)2除法运算除法运算法则：0÷1=0(1÷0无意义)1÷1=1例１.４(100110)2÷(110)2=(110)2……（10)２余数1.3.2二进制数及运算计算机应用基础（第1章）出版社科技分社133）二进制数的逻辑运算逻辑加运算（或运算）逻辑加运算（与运算）逻辑非运算（非运算）1.3.2二进制数及运算例１.５若A=(1011)2，B=(1101)2。求A∨B，A∧B，A的值。解10111011∨1101∧1101────────────────────11111001所以A∨B＝(1111)2，A∧B＝(1001)2，A＝(0100)2计算机应用基础（第1章）出版社科技分社14二进制数转换成十进制数二进制数转换成十进制数，只须将二进制数按各数位的权展开，直接求和计算出值就可以了。例１.６将二进制数（1101）2和（10101）2转换成十进制数。解：（1101）2＝1×23＋1×22＋0×21＋1×20=8＋4＋0＋1=13（10101）2＝1×24＋1×22＋1×20＝16＋4＋1=211.3.3二进制数与十进制数的转换计算机应用基础（第1章）出版社科技分社15十进制数转换成二进制数十进制数转换成二进制数时，对整数部分和小数部分，分别进行转换，然后再组合起来。(1)十进制整数转换成二进制整数采用“除2取余”法。(2)十进制小数转换成二进制小数采用“乘2取整”法。1.3.3二进制数与十进制数的转换计算机应用基础（第1章）出版社科技分社16一位十六进制数恰好相当于4位二进制数。把二进制数转换成十六进制数，只须将二进制数从低位开始，向左每4位一组分组，末尾一组若不够4位用0补足，然后把每一组二进制数用1位十六进制数表示。例１.９将二进制数（111010）2和（11010111.1011）2转换成十六进制数。解：（111010）2＝（00111010）＝（3A）16（11010111.1011）2＝(11010111.1011)＝（D7.B）161.3.4二进制数与十六进制数的转换计算机应用基础（第1章）出版社科技分社17要把十六进制数转换成二进制数，只须将每一位十六进制数用4位二进制数表示。例１.１０将十六进制数（3E）16和（128.9）16转换成二进制数。解：（3E）16＝（00111110）2＝（111110）2（128.9）16＝（001001101000.1001）2＝（1001101000.1001）21.3.4二进制数与十六进制数的转换计算机应用基础（第1章）出版社科技分社181.4.1计算机中信息的存储单位位（Bit）位代表一个二进制数码0或1，是计算机存储处理信息的最基本的单位。字节（Byte）一个字节由8个位组成，它表示作为一个完整处理单位的8个二进制数码。字（Word）16个位为一个字，它代表计算机处理指令或数据的二进制数位数，是计算机进行数据存储和数据处理的运算单位。1.4计算机中数的表示计算机应用基础（第1章）出版社科技分社191.4.2数值数据的表示无符号整数的表示无符号的整数为正整数，用n位二进制数表示为：N＝所以，N的取值范围为：0≤N≤（2n－1）。正负号的表示在计算机中，数的正负号用符号位表示。通常把数值数据的最高位作为符号位，0表示正号，该数为正数；1表示负号，该数为负数。bn-1……b2b1b0bn-1……b2b1b0计算机应用基础（第1章）出版社科技分社201.4.3字符数据的表示ASCII编码计算机使用的标准编码是ASCII编码。ASCII编码是由美国国家标准委员会制订的《美国国家信息交换标准代码》，它使用一个字节的低7位（高位为0）来表示一个字符，共能表示128种国际上通用的英文字母、数字和符号汉字编码1981年，我国颁布了《国家标准信息交换用汉字编码字符集》（GB2312—80）。该字符集中选出了6763个常用汉字，再加上682个汉语拼音字母、数字以及其他符号，并为这些汉字符号分配了标准代码，称为汉字交换码或国标码。在计算机内，规定每个汉字符号的机内码用两个字节表示，表示汉字符号的每个字节的最高位为1，其余低7位表示汉字符号编码信息。计算机应用基础（第1章）出版社科技分社211.4.4其他形式数据的表示图形、图像、声音等多种媒体信息也是计算机中常用的数据，它们的存储也和其他数字信息一样都是用二进制代码表示。当把图像分解成若干列×若干行的一系列像点，每个像点用若干个二进制位表示时，我们就把这幅图像数字化了。声音是一种连续变化的模拟量，我们可以通过“模/数”转换器对声音信号按固定的时间间隔进行采样，把它变成数字量。声音一旦变成了数字形式，就可把声音存储在计算机中进行播放、加工和传输。计算机应用基础（第1章）出版社科技分社221.5.1指令与指令系统人们把要解决具体问题的意图用一系列指令来表达，这些指令序列就是程序。当程序输入计算机后，计算机就能按照程序的规定，有条不紊地进行计算和处理，完成一项项任务。指令通常由操作码和操作数两部分组成。指令操作码表示计算机执行的基本操作，指令操作数表示该指令操作的对象，通常是运算的数值或数值存放的地址。1.5计算机的指令与程序设计语言计算机应用基础（第1章）出版社科技分社23机器语言汇编语言高级语言高级语言设计的程序称为高级语言源程序，该源程序不能直接被计算机理解执行，必须经过翻译后才能执行。通常有两种执行方式：1.5.2程序设计语言计算机应用基础（第1章）出版社科技分社241)编译方式编译程序便整个地把源程序翻译成机器语言目标程序，然后，计算机执行该目标程序，得到计算结果（如图1.2）。编译执行图1．2编译执行方式编译程序高级语言源程序机器语言目标程序计算结果计算机应用基础（第1章）出版社科技分社252)解释方式事先设计好一个能识别解释高级语言源程序的，称为解释程序的语言处理程序，存储在计算机中。当高级语言源程序输入计算机后，解释程序便逐句翻译解释，翻译一句，执行一句，直至计算结束（如图1.3）。解释并执行图1．3解释执行方式解释程序高级语言源程序计算结果计算机应用基础（第1章）出版社科技分社261.6.1计算机硬件系统控制器中央处理器运算器(CPU)寄存器主机随机存储器(RAM)存储器只读存储器(ROM)输入设备计算机硬件系统外部设备输出设备磁带软盘外存储器磁盘硬盘光盘输入/输出接口总线图1.5计算机硬件系统主要由微处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和连接沟通各部件之间传送信息的总线组成（如图1.5）.1.6计算机系统的组成及工作原理计算机应用基础（第1章）出版社科技分社27处理器是计算机硬件系统的核心，简称CPU。它主要包括：控制器运算器寄存器1）处理机计算机应用基础（第1章）出版社科技分社28存储器是专门用来存放程序和数据的部件。按其功能的不同，存储器又分为内存储器和外存储器两类：内部存储器外部存储器2）存储器计算机应用基础（第1章）出版社科技分社29输入设备是人们向计算机输入程序和数据的一类设备。目前，常见的微机输入设备有：键盘鼠标光笔、扫描仪、数码相机、语音输入装置等3）输入设备计算机应用基础（第1章）出版社科技分社30输出设备是计算机向人们输出结果的一类设备。目前，常见的微机输出设备有：显示器打印机绘图仪、语音输出装置等4）输出设备计算机应用基础（第1章）出版社科技分社31每台微机的主机箱内部都有一块较大的电路板，称为主板。微机的处理器芯片（CPU）、内存储5）主板与总线插槽内存条BIOSＣＰＵCMOS软驱硬驱电源电子元器件器芯片（俗称内存条）、软盘和硬盘等输入输出设备接口以及其它各种电子元器件都是安装在主板上的，如图1.9图1.9计算机应用基础（第1章）出版社科技分社32为了实现CPU、存储器、与外部输入输出设备的沟通连接，微机系统采用了总线结构。所谓总线（BUS）是指能为多个功能部件服务的一组信息传送线，是实现CPU、存储器、与外部输入输出接口之间相互传送信息的公共通路。按功能不同，微机的总线又可分为三类：地址总线数据总线控制总线5）主板与总线计算机应用基础（第1章）出版社科技分社331.6.2计算机软件系统─操作系统─语言处理程序─系统软件─编辑调试程序─诊断测试程序─各种系统服务程序计算机软件系统─文字处理软件─网络应用软件─应用软件─信息管理软件─实用工具软件─各种用户程序计算机软件系统通常可分为系统软件和应用软件两大类（如图1.10所示）。图1.10计算机应用基础（第1章）出版社科技分社34操作系统是计算机中最基本、最重要的系统软件