计算机基础知识

主讲：计算机应用基础计算机基础知识计算机的发展与应用计算机系统组成数据在计算机中的表示多媒体技术概念及应用计算机网络与Internet计算机信息安全基础计算机基础知识第一章计算机的发展历程计算机的特点、分类计算机应用1.1计算机的发展与应用关键人物-----冯·诺依曼、图灵1.1.1计算机的发展年代部件第一代（1946-1959）第二代（1959-1964）第三代（1964-1972）第四代（1972至今）逻辑元件电子管晶体管集成电路超大规模集成电路主要存储器汞延迟线磁芯半导体存储器半导体存储器外存储器磁鼓磁带、磁盘磁带、磁盘硬盘、光盘运算速度（每秒指令数）数千至数万次数百万次千万次上千万至万亿次目前，微机进入第五阶段，64位奔腾（Pentium）系列微处理时代，代表产品是Intel公司的酷睿系列芯片及与之兼容的AMD的A系列微处理器芯片，目前CPU向多核处理器发展，Intel酷睿i74770K是四核八线程，主频可达3.5GHz，使微机性能有了更大的提高，在智能化、网络化等方面有更高的应用。另外，智能手机、掌上电脑也是目前计算机的一个发展趋势。1.1.1计算机的发展1.1.1计算机的发展（1）运算速度快（2）计算机精度高（3）存储能力强（4）有数据分析和逻辑判断能力1.1.2计算机的特点、分类计算机分类（1）按工作原理分类数字计算机、模拟计算机（2）按应用分类通用计算机、专用计算机（3）按规模分类巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机1.1.2计算机的特点、分类科学计算数据管理计算机辅助系统人工智能过程控制和检测多媒体技术计算机网络1.1.3计算机的应用计算机系统由计算机硬件和计算机软件组成1.2计算机系统组成冯·诺依曼计算机结构计算机由五大基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备1.2.1计算机硬件系统控制器输入设备输出设备运算器存储器PC机基本构成是由显示器、主机、键盘鼠标构成。其中主机是核心部分，主机箱内部有CPU、主板、硬盘、光盘驱动器、电源、显示适配器（显示卡）等。主板主板也叫系统板或者母板，所有的部件都连接或者插入到主板上，通过主板来协调工作。个人计算机的组成主板基本构成中央处理器（CentralProcessingUnit，CPU）又称为微处理器，是整个PC机的核心CPU的性能指标有5个方面主频、外频、倍频系数、总线频率、缓存主频也叫时钟频率，单位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用来表示CPU的运算、处理数据的速度。通常，主频越高，CPU处理数据的速度就越快。比如Intel酷睿i74770的主频为3.4GHz。CPU介绍存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。内存储器按功能分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。高速缓冲存储器（Cache）存储器介绍输入设备（InputDevice）是向计算机输入数据和信息的设备，是计算机与用户或其他设备通信的桥梁，是用户和计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。键盘，鼠标，摄像头，扫描仪，光笔，手写输入板，游戏杆，语音输入装置等都属于输入设备。输入设备介绍输出设备（OutputDevice）是计算机的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示、打印、声音、控制外围设备操作等。常见的有输出设备有显示器、打印机、绘图仪、影像输出系统、语音输出系统、磁记录设备等。输出设备软件概念计算机软件(ComputerSoftware)是指计算机系统中的程序、数据及其文档。计算机软件总体分为系统软件（SystemSoftware）和应用软件（ApplicationSoftware）两大类系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。1.2.2计算机软件系统计算机所使用的电路元器件决定了其采用二进制处理数据二进制计数制，即“逢二进一”的计数制二进制也有两个特点：数码仅采用“0”和“1”，所以基数是2；相邻两位之间为“逢二进一”的关系。它的“位权”可表示成2i，2为其基数，i为数位序号，取值法和十进制相同。任何一个二进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和，如数101.1可表示为：101.1=122+021+120+12-11.3数据在计算机中的表示八进制用的数码共有8个，即0～7，则基数是8；相邻两位之间为“逢八进一”的关系，它的“位权”可表示成8i。任何一个八进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和，如八进制数362.7可表示为：362.7=382+681+280+78-11.3数据在计算机中的表示十六进制用的数码共有16个，除了0～9外又增加了6个字母符号A、B、C、D、E、F，分别对应了10、11、12、13、14、15；其基数是16，相邻两位之间为“逢十六进一”的关系，它的“位权”可表示成16i。任何一个十六进制数都可以表示为按位权展开的多项式之和，数5BC3.E可表示为：5BC3.E=5163+11162+12161+3160+1416-11.3数据在计算机中的表示二进制八进制十进制十六进制二进制八进制十进制十六进制000000100010880011111001119901022210101210A01133310111311B10044411001412C10155511011513D11066611101614E11177711111715F1.3数据在计算机中的表示任意R进制数转换成十进制数，通过按权展开法完成。把一个任意R进制数anan-1…a1a0.a-1a-2…a-m转换成十进制数，其十进制数值为每一位数字与其位权之积的和：an×Rn+an-1×Rn-1+„+a1×R1+a0×R0+a-1×R-1+a-2×R-2+„+a-m×R-m①(110.101)2=12２+12１+020+12-1+02-2+12-3=4+2+0+0.5+0+0.125=(6.625)10②(743)8=78２+48１+380=(483)10③(AC4.6F)16=A16２+C16１+4160+616-1+F16-2=1016２+1216１4160+616-1+1516-2=(2756.43359375)101.3数据在计算机中的表示整数部分的转换采用“除基取余”法，即整数部分除以基数R取余数，直到商0为止，先得到的余数为低位，后得到的余数为高位。将余数按高低位进行排列即可得到R进制整数部分各位的数码。132=6----------余数162=3------------余数032=1------------余数112=0------------余数1逆向取余数（后得的余数为结果的高位）得：(13)10=(1101)2。1.3数据在计算机中的表示将257转换为八进制和299转换十六进制数的计算如下：257÷8=32----余数1299÷16=18----余数1132÷8=4----余数018÷16=1----余数24÷8=0----余数41÷16=0----余数1得：(257)10=(401)8得：(299)10=(12B)161.3数据在计算机中的表示小数部分转换采用“乘基取整”法，即小数连续乘基数R取整数，直到小数部分为零或已得到足够多个整数位，先得到的整数位低位，后得到的整数为高位。0.62=1.2------------整数部分为10.22=0.4------------整数部分为00.42=0.8------------整数部分为00.82=1.6------------整数部分为10.62=1.2------------整数部分为1（进入循环过程）结果得：(0.9)10=(0.10011)21.3数据在计算机中的表示八进制数和十六进制数与二进制数之间的转换将八进制数转换成二进制数时，只需要将每一位八进制数码用3位二进制数码代替即可，例如：(27.64)８(010111.110100)２(10111011.00110101)2=(10111011.001101010)2=(273.152)8小数部分最后一组如果不够3位，应在尾部用零补足3位再进行转换。1.3数据在计算机中的表示将十六进制数转换成二进制数时，只需将每一位十六进制数码用4位二进制数码代替即可，例如：(AF.7)16=(10101111.0111)2将二进制数转换成十六进制数时，只需从小数点开始，分别向左和向右每4位一组用一位十六进制数码代替即可。小数部分的最后一组不足4位时要在尾部用0补足4位，例如：(10100111.11111)2=(10110111.10011000)2=(A7.F8)161.3数据在计算机中的表示二进制数的加法运算二进制加法规则共4：0+0=0；0+1=1；1+0=1；1+1=0（向高位进位1）二进制减法规则也是４条：0-0=0；1-0=1；1-1=0；0-1=1（向相邻的高位借1当2）如：1010–0111=00111.3数据在计算机中的表示二进制乘法规则也是４条：0×0=0；0×1=0；1×0=0；1×1=1二进制的除法同样是乘法的逆运算，也与十进制除法类似，仅仅是换用了二进制的减法和乘法规则1.3数据在计算机中的表示在计算机中，小数点不用专门的器件表示，而是按约定的方式标出。共有两种方法来表示小数点的存在，即定点表示和浮点表示。定点表示的数称为定点数，浮点表示的数称为浮点数。一个任意二进制数N可以表示为下式：N=2JS其中，S称为尾数，是二进制纯小数，表示N的有效数位；Ｊ称为Ｎ的阶码，是二进制整数，指明了小数点的实际位置，改变J的值也就改变了数N的小数点的位置。1.3.2信息在计算机中的表示原码数值位部分不变，仅用0和1表示其符号得到的数的编码，称为原码数+1100101在计算机中可存为01100101；数-1100101在计算机中可存为11100101。反码的表示方法是：正数其反码和原码同形，负数则将其原码的符号位保持不变，而将其他位按位求反（即将0换为1，将1换为0）。[+1]=[00000001]原=[00000001]反=[00000001]补[-1]=[10000001]原=[11111110]反=[11111111]补数的编码表示补码的表示方法是:正数的补码就是其本身,负数的补码是在其原码的基础上，符号位不变，其余各位取反，最后+1[+1]=[00000001]原=[00000001]反=[00000001]补[-1]=[10000001]原=[11111110]反=[11111111]补为什么要使用原码、反码和补码呢？1-1=1+(-1)=[00000001]原+[10000001]原=[10000010]原=-21-1=1+(-1)=[00000001]原+[10000001]原=[00000001]反+[11111110]反=[11111111]反=[10000000]原=-01-1=1+(-1)=[00000001]原+[10000001]原=[00000001]补+[11111111]补=[00000000]补=[00000000]原数的编码表示十进制数字的编码采用BCD码，其中8421码是最常用的编码方法。BCD码表示十进制数6532就可以直接写出结果：0110010100110010。字母和常用符号的编码非数值的表示b7b6b5b4b3b2b10000010100111001011101110000NULDLESP0@P`p0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2“2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDV4$4DTdt0101ENQNAK%5E