计算机基础与应用

计算机应用基础主编王金兰[e-mail]第一章计算机基础知识学习目标：1．了解计算机历史的发展过程及其发展趋势具有计算机系统的基本概念和基础知识。2．了解计算机的分类、特点及应用范围。3．知道计算机中信息的表示形式，并会进行数制之间的转换。4．掌握计算机系统的基本概念、基本工作原理，熟悉计算机的主要性能指标。5.树立使用计算机的安全意识，知道如何采取基本的计算机病毒防范措施。6.了解计算机的相关法律法规，培养基本使用计算机的道德规范。主要知识点：计算机的发展过程；计算机的分类、特点、应用；计算机发展趋势；计算机中数的表示；数制转换；计算机中汉字表示；计算机的系统组成；计算机工作原理；计算机主要技术指标；多媒体技术；计算机病毒；计算机系统的维护；计算机相关法律法规；计算机职业道德。目录1.1计算机发展概况1.2计算机信息的表示形式1.3计算机系统1.4多媒体技术简介1.5微型计算机系统的安全与防护1.6计算机法律法规与职业道德规范1.1计算机发展概况1.1.1计算机的发展过程1.1.2微型计算机的发展过程1.1.3我国计算机发展历史1.1.4计算机的分类1.1.5计算机的发展趋势1.1.6计算机的特点1.1.7计算机的应用1.1.1计算机的发展过程世界上第一台数字式电子计算机诞生于1946年2月14日，它是美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利（J.Mauchly）和工程师埃克特（J.P.Eckert）等人共同研制成功的，是电子数值积分式计算机（TheElectronicNumericalIntegratorandComputer，简称ENIAC）。ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，它的问世标志着电子计算机时代的到来。1.1.1计算机的发展过程ENIAC诞生后，数学家冯·诺依曼提出了重大的改进理论，主要有两点：其一是电子计算机应该以二进制为运算基础，其二是电子计算机应该采用“存储程序”方式工作，并且进一步明确指出了整个计算机的机构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。冯·诺依曼的这些理论，解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天，绝大部分的计算机还是采用冯·诺依曼方式工作。1.1.1计算机的发展过程1.1.2微型计算机的发展过程微型计算机（简称微机或PC机）是1971年出现的，属于第四代计算机。它的一个突出特点是将运算器和控制器集成在一块芯片上，一般称为微处理器（MPU，MicroProcessorUnit）。根据微处理器的集成规模和功能，又形成了微机的不同发展阶段，如Intel8086,Intel80386、Pentium系列等。1.1.2微型计算机的发展过程1971年1月，Intel公司的霍夫(MarcianE.Hoff)研制成功世界上第一枚4位微处理器芯片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。第二代微处理器是在1973年研制的，主要采用速度较快的NMOS（金属氧化物半导体）技术的8位微处理器。代表产品有Intel公司的Intel8085、Motorola公司的M6800、Zilog公司的Z80等。第三代微处理器是在1978年研制的，主要采用H－MOS新工艺的16位微处理器。其典型产品是Intel公司的Intel8086。从1985年起采用超大规模集成电路的32位微处理器，标志着第四代微处理器的诞生。典型产品有Intel公司的Intel80386、Zilog公司的Z80000、惠普公司的HP-32等。1.1.2微型计算机的发展过程1989年，Intel公司推出了Intel80486微处理器，首次突破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管，使用1微米的制造工艺。1993年，美国Intel公司推出了32位微处理器芯片Pentium（中文名为奔腾），工作频率为66～200MHz，含有310万个晶体管，这是一种速度更快的微处理器，被称为586，标志着第五代微处理器的诞生。1998年Intel公司推出PentiumII、Celeron，后来又推出PentiumIII、PentiumIV。第六代具有更先进的64位高档微处理器，当前主流PentiumIV系列微处理器工作频率为1.0G~3.0G。微机具有体积小、重量轻、功耗小、可靠性高、对使用环境要求低、价格低廉、易于成批生产等特点。所以，微机一出现，就显示出其强大的生命力，也加快了计算机在家庭中普及的速度。微型机的研制、开发和广泛应用，标志着一个国家科学普及的程度。1.1.3我国计算机发展的历史我国自1956年开始研制计算机，1958年8月1日研制成功第一台数字电子计算机，取名103机。这台运算速度为每秒30次的电子管计算机，填补了我国现代电子计算机的空白。1983年12月中国第一台每秒运算速度达到1亿次的巨型计算机“银河”研制成功。1993年，“银河—Ⅱ”巨型机在长沙通过了技术鉴定，每秒速度达到10亿次。1997年6月再次推出“银河—Ⅲ”巨型机，运算速度达到100亿次，系统综合技术达到国际先进水平，从而使我国跻身于世界上少数几个掌握了巨型机技术国家的行列。2000年9月2日，我国研制成功“自强2000—SUHPCS”高性能计算机系统，峰值速度达到了每秒3000亿次。它标志着我国已经成为继美国、日本之后，世界上第三个具备研制高性能巨型机能力的国家。1.1.4计算机的分类1.1.5计算机的发展趋势巨型化微型化多媒体化网络化智能化1.1.6计算机的特点运算速度快计算精度高记忆力强具有逻辑判断力可靠性高、通用性强1.1.7计算机的应用科学计算数据处理计算机辅助工程过程控制人工智能网络应用电子商务娱乐1.2计算机信息的表示形式1.2.1数及其表示1.2.2不同进制数之间的转换1.2.3字符与汉字的表示1.2.4数据的存储1.2.1数及其表示1、进位计数制按进位的原则进行计数，称为进位计数制。常用的进位计数制有十进制、二进制、八进制和十六进制等，在计算机中，二进制应用最为广泛。我们所熟悉的十进制计数制，其加法规则是“逢十进一”。R进制进位计数制的基本特点如下：（1）逢R进一（2）采用位权表示法1.2.1数及其表示2、二进制数的特点（1）表示容易，实现简单，只有0和1两种数码（2）运算简单（3）工作可靠（4）逻辑性强1.2.1数及其表示3、各种进制书写规范及对应关系二进制。基数R＝2，基本符号0、1，进位规律是“逢二进一”，尾部标识符B，如：10010B，10011.101B八进制。基数R＝8，基本符号0、1、2、3、4、5、6、7，进位规律是“逢八进一”，尾部标识符O，如：65O，753O十六进制。基数R＝16，进位规律是“逢十六进一”，尾部标识符H，基本符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、E、E、F（其中A~F分别表示十进制数10、11、12、13、14、15），如：3AE7H，083EH十进制。基数R＝10，进位规律是“逢十进一”，尾部标识符D或省略，基本符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，如：478D或4783。1.2.1数及其表示1.2.2不同进制数之间的转换1、R进制转换成十进制数将非十进制数N转换成十进制数，只需将N按权展开相加即可。例如：1101.011B＝123＋122＋021＋120＋02－1＋12－2＋12－3＋02－4＝8＋4＋1＋0.25＋0.125＝13.375D42.57O＝481＋280＋58－1＋78－2＝34.6404D1C.05H=1161+12160+016-1+516-2=28.0039D1.2.2不同进制数之间的转换2、十进制数转换为R进制数（1）十进制数二进制数整数部分，用除2取余法倒序写;小数部分，用乘2取整法顺序写【例1－1】将10进制的349转换成二进制数的过程如下：余数（即转换后的结果）2349………….1(低位)2174………….0287………….1243………….1221………….1210………….0转换后的结果为（101011101）225………….122………….021………….10(高位)1.2.2不同进制数之间的转换2、十进制数转换为R进制数（1）十进制数二进制数整数部分，用除2取余法倒序写;小数部分，用乘2取整法顺序写【例1－2】将十进制小数0.385转换成二进制小数的过程如下（要求小数点后取4位）：0．385整数高位×20．770…………00．77×21.54…………10.54×21.08…………10.08×20.16…………0低位（0．385）10＝（0.0110）2对既有整数部分又有小数部分的十进制数，可以先将其整数部分转换为二进制数的整数部分，再将其小数部分转换为二进制的小数部分，然后把两部分结果结合起来，就得到了转换后的最终结果。例如:6.375D=6+0.375=110.011B1.2.2不同进制数之间的转换2、十进制数转换为R进制数（2）十进制数八进制数整数部分，用除8取余法倒序写；小数部分，用乘8取整法顺序写。（3）十进制数十六进制数整数部分，要用除16取余法倒序写；小数部分，要用乘16取整法顺序写。1.2.2不同进制数之间的转换3、二、八、十六进制数的关系与转换（1）二进制数十六进制数：采用“四位一并”法。（2）二进制数八进制数：采用“三位一并”法。（3）十六进制数八进制数：八进制和十六进制之间的转换，以二进制为桥梁是十分方便的。可以先将八进制（或十六进制）数转换成二进制数，再将二进制数按上述方法转换为十六进制（或八进制）数。1.2.3字符与汉字的表示1、ASCII码计算机中是用二进制表示字母、数字、符号及控制符号的，目前主要用ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange），即美国标准信息交换码，已被国际标准化组织（ISO）定为国际标准，所以又称为国际5号代码。ASCII码有7位ASCII码和8位ASCII码两种。7位SSCII码亦称为基本ASCII码，是国际通用的，用7位二进制字符编码，表示128种字符编码，包括34种控制字符，52各英文大小写字母，10个数字0，1，……，9；32个字符和运算符。8位ASCII码称为扩充ASCII码，用8位二进制字符编码，其最高位有些为0，有些为1，它的范围为00000000B～11111111B，因此可以表示256种不同的字符。1.2.3字符与汉字的表示2、汉字输入码汉字输入码，又称“外部码”，简称“外码”，指用户从键盘上输入代表汉字的编码。根据所采用输入方法的不同，外码大体可分为数字编码（如区位码）、字型编码（如五笔字型）、字音编码（如各种拼音输入法）和音形码等几大类。如汉字“啊”采用五笔字型输入时编码为“kbsk”，用区位码方式输入时编码为“1601”，那么这里的“ksbk”和“1601”都成为外码。1.2.3字符与汉字的表示3、汉字机内码汉字机内码又称“汉字ASCII码”、“机内码”，简称“内码”，由扩充ASCII码组成，指计算机内部存储、处理加工和传输汉字时所用的由0和1符号组成的代码。输入码被接收后就由汉字操作系统的“输入码转换模块”转换成机内码，与所采用的键盘输入法（汉字输入码）无关。机内码是汉字最基本的编码，不管是什么汉字系统和汉字输入方法，汉字外码输入到机器内部都要转换成机内码，才能被存储和进行各种处理。1.2.3字符与汉字的表示4、汉字字模和汉字字库（1）字形存储码：字形存储码也称汉字字形码，是指存放在字库中的汉字字形点阵码。不同的字体有不同的字库，如黑体、仿宋体、楷体等是不同的字体，点阵的点数越多，一个字的显示质量也越高，也就越美观。（2）汉字字库：一个汉字的点阵字形信息叫做该字的字形。字形也称字模（沿用铅字印刷中的