计算机基础知识

项目1计算机基础知识讲课人：陈嘉奇QQ:9454019481.2©2015第1章计算机基础知识•了解计算机的发展简史、特点、分类、应用•掌握计算机中数据单位、数制与数制转换•掌握计算机系统的组成及基本工作原理教学目的1.3©2015第1章计算机基础知识计算机的特点计算机的分类计算机的起源与发展1.1计算机概述计算机的应用计算机发展方向1.4©2015第1章计算机基础知识ENIAC(1946)第一台计算机(美国)世界上第一台电子数字计算机的诞生诞生地：宾夕法尼亚大学主机电子元件：电子管目的：为解决二战中弹道高速计算4ENIAC：计算机的鼻祖，标志了电子计算机时代的到来，它的出现具有划时代的伟大意义。1.5©2015第1章计算机基础知识世界上第一台电子数字计算机1.6©2015第1章计算机基础知识50年代的编程方法世界上第一台电子数字计算机1.7©2015第1章计算机基础知识世界上第一台电子数字计算机1.8©2015第1章计算机基础知识世界上第一台电子数字计算机1.9©2015第1章计算机基础知识ENIAC的特点：–采用十进制–20个10位的累加器–用开关手动编程–18,000个电子管–重30吨–占地170平方米–耗电140KW–5,000次/秒加法运算1.10©2015第1章计算机基础知识代别起迄年份硬件软件应用领域逻辑元件主存储器其他第一代1964~1957电子管水银延迟线、磁鼓、磁芯输入输出主要采用穿孔卡片机器语言、汇编语言科学计算第二代1958~1964晶体管普遍采用磁芯外存开始采用磁带、磁盘高级语言、管理程序、监控程序、简单的操作系统科学计算、数据处理、事务管理第三代1965~1970集成电路磁芯、半导体外存普遍采用磁带、磁盘多种功能较强的操作系统、会话式语言实现标准化系列化，应用于各个领域第四代1970至今超大规模集成电路半导体各种专用外设，大容量磁盘、光盘等普遍使用可视化操作系统、数据库、多媒体、网络软件广泛应用于所有领域1.1.1计算机的起源与发展1.11©2015第1章计算机基础知识第四代计算机•1971年1月，Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位芯片Intel4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。•1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001ROM芯片、4002RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器）微处理器的发展：Intel40041.12©2015第1章计算机基础知识电子管、晶体管、集成电路大规模集成电路和超大规模集成电路体积越来越小运算速度越来越快性价比越来越高应用范围越来越广泛发展特点：发展：1.1.1计算机的起源与发展1.13©2015第1章计算机基础知识（1）运算速度快运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度（平均运算速度），是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“MIPS=百万条指令/秒”来描述。微机一般采用主频来描述运算速度，主频越高，运算速度就越快。当今计算机系统运算速度已达到“万亿条指令/秒”，微机已达到“亿条指令/秒”。1.1.2计算机的特点1.14©2015第1章计算机基础知识（2）运算精度高由于计算机是采用二进制码来表示信息的，所以运算的精度取决于机器的字长，字长越长，其运算精度越高。计算机的字长有8位（1个字节）、16位（2个字节）、32位（4个字节）、64位（8个字节）甚至更高。对于类似天气预报等计算复杂、时间性强的工作，没有计算机进行数据的处理，人工是无法完成的。1.1.2计算机的特点1.15©2015第1章计算机基础知识（3）存储量大，记忆力强计算机内部的存储器是计算机不但能够保存大量的信息，而且还能准确、快速的写入或读出信息，并且十分容易复制传输。目前一般计算机存储容量已经进入“TB”时代。1.1.2计算机的特点1.16©2015第1章计算机基础知识（4）自动化程度高，逻辑判断能力强计算机采用“存储程序”方式工作，即是计算机能够按照存储在其中的程序自动运行。一旦程序启动，控制单元就顺序地访问存储器，读出指令，逐条解释执行指令，这个过程不需人工干预。另外计算机逻辑判断能力强，能完成各种复杂问题的分析，可以自动完成各种任务，实现自动控制。1.1.2计算机的特点1.17©2015第1章计算机基础知识1.1.4计算机的分类•巨型机称为超级计算机。功能最强，运算速度最快，储存容量最大。应用：国家级军事、科研、气象、空间技术等。1.18©2015第1章计算机基础知识•大型机称为通用计算机。具有很强的通用型和综合处理能力。应用：政府、大型企业大型数据管理、高密度自动化等。1.1.3计算机的分类1.19©2015第1章计算机基础知识•小型机称为专用计算机。规模小，结构简单，专用硬件设备应用：中小型企业科学计算、数据处理、自动化控制等1.1.3计算机的分类1.20©2015第1章计算机基础知识•微型机称为个人计算机。内核设备是一颗微处理器，价格低廉、体积小、性能高、功耗低。应用：日常生活社会生活各领域。1.1.3计算机的分类1.21©2015第1章计算机基础知识•工作站介于小型机和微型机之间的高档微型机。具有较强的数据处理能力和高性能的图形处理。应用：中小型企业、个人图像处理、计算机辅助设计等。1.1.3计算机的分类1.22©2015第1章计算机基础知识1.1.4计算机的应用应用特点举例科学计算数值计算,计算量大,数值变化范围广数据处理对大量数据进行收集、分类、排序、存储、计算、传输和制表等加工处理信息管理系统（MIS），决策支持系统，专家系统（ES），办公自动化（OA）自动控制实时性和高可靠性生产过程的自动控制计算机辅助具有设计性质的过程都可以让计算机帮助实现部分或全部工作计算机辅助教学（CAI）计算机辅助设计(CAD)计算机辅助制造(CAM)计算机辅助测试(CAT)人工智能（AI）模拟人类智力活动机器人研究，专家系统，模式识别，智能检索，自然语言处理，机器翻译，定理自动证明多媒体技术对文本、图像、声音、视频、动画等综合信息处理应用软件网络与通讯计算机技术与通信技术的结合互联网、即时通讯软件1.23©2015第1章计算机基础知识（1）巨型化：尖端科学技术-专业化（2）微型化：笔记本、平板计算机-通用化（3）网络化：资源共享（硬件、软件、数据资源共享）-互通化（4）智能化：智能机器人-人性化231.1.5计算机发展方向1.24©2015第1章计算机基础知识数制的概念进制之间的转换英文编码1.2计算机信息表示1.25©2015第1章计算机基础知识数制是人们用一组统一规定的符号和规则来表示数的方法。进位计数制，简称“进制”是按进位的原则进行计算的数制。1.2.1数制的概念进制的特点：（1）数制的基数确定了所采用的进位计数制。数码是一组用来表示各种数制的数字符号，如十进制数码为0~9。所用的数字符号的个数称为基数。如十进制数制的基数为10；二进制的基数为2。对于N进位数制，有N个数字符号。如十进制中有10个数字符号：0~9；二进制有2个符号：0和1；八进制有8个符号：0~7；十六进制共有16个符号：0~9、A~F。（2）采用位权表示方法。数位指数码在数中的位置，如个位、十位、百位等，处在不同数位上的相同数码所代表的值不同，一个数码在某个数位上所表示的实际数值等于该数值乘以所在数位有关的常数，这个常数称为位权。位权与基数的关系是：位权的值恰是基数的整数次幂。1.26©2015第1章计算机基础知识十进制R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9二进制R=2，可使用0,1八进制R=8，可使用0,1,2,3,4,5,6,7十六进制R=16，可使用0,……,9,A,B,C,D,E,F“逢R进一，借一当R”（3）逢R进一。如十进制中逢10进1；八进制中逢8进1；二进制中逢2进1；十六进制中逢16进1。1.2.1数制的概念1.27©2015第1章计算机基础知识（4）数据的表示：可以用数据后加一个特定的字母来表示它所采用的进制：字母D表示数据为十进制（也可以省略）；字母B表示数据为二进制；字母O表示数据为八进制；字母H表示数据为十六进制。例如：567.17D（十进制的567.17）、110.11（十进制的110.11，省略了字母D）、110.11B（二进制的110.11）、245O（八进制的245）、234.5BH（十六进制的234.5B）。进制原始数按位权展开对应十进制数十进制923.459×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2923.45二进制1101.11×23+1×22+0×21+1×20+1×2-113.5八进制572.45×82+7×81+2×80+4×8-1378.5十六进制3B4.43×162+B×161+4×160+4×16-1948.251.2.1数制的概念1.28©2015第1章计算机基础知识123.45=1×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2(110101.101)2=1×25+1×24+0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×22+1×2-3(56AB.C9)16=5×163+6×162+10×161+11×160+12×16-1+9×16-2任务1-1写出十进制数123.45按权展开。1.2.1数制的概念任务1-2写出二进制数(110101.101)2按权展开。任务1-3写出十六进制数(56AB.C9)16按权展开。1.29©2015第1章计算机基础知识十进制整数转换二进制方采用除2取余法：将十进制数除以2,得到一个商数和一个余数;再将商数除以2,又得到一个商数和一个余数;继续这个过程，直到商数等于零为止。每次得到的余数(必定是0或1)就是对应二进制数的各位数字。但必须注意：第一次得到的余数为二进制数的最低位，最后一次得到的余数为二进制数的最高位。1.2.2进制之间的转换1.30©2015第1章计算机基础知识1.N进制转换为十进制转换的方法是：将N进制D（二、八、十六进制）按权展开为多项式求和表达式，然后按十进制运算规律对多项式各项数值求和，得到多项式的值，即为N进制的数D所对应的十进制数值。任务1-4将二进制数(101.101)2转换为十进制数。(101.101)2=1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=5.625任务1-5将八进制数(521.14)8转换为十进制数。(521.14)8=5×82+2×81+1×80+1×8-1+4×8-2=337.18751.2.2进制之间的转换1.31©2015第1章计算机基础知识任务1-6将十六进制数(A1.C)16转换为十进制数。(A1.C)16=10×161+1×160+12×16-1=161.752.十进制转换为N进制任务1-7将十进制数124.532转换成二进制数，小数部分精确到5位。整数部分的转换：1.2.2进制之间的转换1.32©2015第1章计算机基础知识小数部分的转换：1.2.2进制之间的转换1.33©2015第1章计算机基础知识任务1-8将十进制数1228.258转换成八进制数，小数部分精确到3位。整数部分的转换：小数部分的转换1.2.2进制之间的转换1.34©2015第1章计算机基础知识权（值）2（值）1020112110222100423100082410000161.2.2进制之间的转换部分二进制的权值表二进制与八进制之间的转换由于23=8，所以1位八进制相当于3位二进制，7记作111二进制与十六进制之间的转换由于24=16，所以1位十六进制相当于4位二进制，F记作11111.35©2015第1章计算机基础知识3.二进制与八进制之间的转换任务1-9将八进制数(423.45)8转换为二进制数。任务1-10将二进制数(1101010100.10111)2转换为八进制数。1.2.2进制之间的转换1.36©2015第1章计算机基础知识4.二进制与十六进制之间的转换任务1-11将十六进制数(C82.D5)1