计算机基础

主讲人：徐荣E_Mail：[e-mail]计算机应用基础第一章计算机基础知识一、计算机发展史二、计算机的特点及应用三、计算机的硬件系统四、计算机的软件系统五、计算机中的数制及数据编码六、微机系统配置简述七、计算机网络基本知识八、计算机病毒及其防治1.1计算机发展史1.1.1第一台计算机的诞生世界上第一台电子计算机于1946年2月在美国研制成功，取名ENIAC（埃尼阿克），由美国陆军阿伯丁实验室出资，宾州大学莫尔学院的莫奇莱(JohnWMauchly)教授和埃克特(JPresperEckert)博士等人设计制造。ENIAC是电子数值积分计算机(ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator)的缩写。这台计算机使用了18800个电子管，占地170平方米,重达30吨，耗电140千瓦，耗资40多万美元。ENIAC每秒可进行5000次加法或减法运算。电子计算机之父：美籍匈牙利数学家冯.诺依曼冯.诺依曼主要贡献：•与同事研制计算机EDVAC•“存储程序”概念冯·诺依曼计算机•奠定了现代计算机体系结构和工作原理1.1.2计算机发展经历的四个阶段(1)第一代——电子管计算机时间:1946-1958年标志:基本电子元件是电子管内存:水银延迟线外存:磁鼓、纸带、卡片、磁带速度:每秒几千到几万次基本运算软件:二进制的机器语言/汇编语言特点:体积大/耗电多/速度低/造价高/使用不便代表机型:ENIAC/EDVAC等(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)电子离散变量自动计算机(2)第二代——晶体管计算机时间:1959-1964年标志:基本电子元件是晶体管内存:磁芯存储器(几十万字)外存:磁盘、磁带等速度:每秒几十万次基本运算软件:ALGOL60/FORTRAN/COBOL等）(出现高级语言）特点(与第一代相比）:体积小/耗电少/成本低/功能强/使用方便代表机型:UNIVACII/贝尔TRADIC/IBM7090/7094/7044、cdc7600等(3)第三代——集成电路计算机时间:1965-1970年标志:基本电子元件是中小规模集成电路内存:磁芯/半导体存储器外存:磁盘、磁带等速度:每秒几十万次到几百万次基本运算软件:出现了高级语言BASIC等特点:体积缩小/价格降低/功能增强/应用广泛代表机型:IBM360系列/HONEYWELL6000系列/富士通F230系列(4)第四代——大规模超大规模集成电路计算机时间:1971-至今标志:基本电子元件是大规模超大规模集成电路内存:半导体存储器外存:磁盘、光盘、u盘等速度:每秒几百万次甚至上亿次的基本运算软件:操作系统不断完善，应用软件已成一个产业特点:体积小/耗电少/成本低/功能强/使用方便代表机型:IBM4300系列/3080系列/3090系列/最新的IBM9000系列/INTEL微处理器系列(5)*第五代——新型计算机（新一代计算机、智能计算机）从1982年开始，英、美、日等国家正投入大量人力和物力进行研制新一代计算机。特点：把信息采集、存储、处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机。1.1.2电子计算机发展阶段划分及各阶段特征表计算机发展阶段速度(次／每妙）起止年份代表机型硬件软件应用范围电子元件主存储器第一代几千至几万1946－1958ENIAC/EDVAC电子管水银延迟线机器语言、汇编程序科学计算第二代几十万1959－1964IBM7090/UNIVACII/TRADIC晶体管磁芯高级程序设计语言科学计算/数据处理/工业控制第三代几十万至几百万1965－1970IBM360/HONEYWELL6000/F230中小规模集成电路磁芯/半导体存储器操作系统/多种高级程序语言广泛应用于众多科学领域第四代几百万甚至上忆1971－IBM4300/IBM9000等大规模集成电路半导体存储器操作系统语言的完善/应用软件已形成产业计算机应用已已经深入到社会生活各方面时代年份器件软件应用一46-58电子管机器语言汇编语言科学计算二58-64晶体管高级语言数据处理工业控制三64-71集成电路操作系统文字处理图形处理四71年迄今大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域电子管晶体管集成电路大规模集成电路计算机时代发展阶段另外划分办法一、大型计算机时代二、微型计算机时代三、网络时代INTEL公司的微处理器•1971年，INTEL第一片微处理器芯片•1993年。PENTIUM芯片•2000年，P4芯片。286、386、486、586（PENTIUM）、PII、PIII、P4、双核CPU、intelcore2。生产CPU芯片的厂家：INTEL公司、AMD公司等•APPLE公司的APPLE微型机开创了微型计算机的新时代。•1981年，IBM推出16位的个人计算机，1983年推出IBM-PC/XT机器。1.1.3我国计算机的发展1958年,我国第一台电子管计算机103机诞生,速度:2000次/S同年,第一台晶体管计算机试制成功1959年,研制成功104机,速度每秒10,000次以上1965年,研制成功320机,速度达到8万次/S1971年,研制成功第一台集成电路计算机TQ-16,速度十几万次1977年,研制成功第一批微型机DJS-050系列,0520系列1983年,“银河I”巨型机在国防科技大学研制成功,速度1亿次/S1992年,“银河II”巨型机在国防科大研制成功,速度10亿次/S1997年6月：银河III”巨型机在研制成功,速度130亿次/S，在北京鉴定。•1995年5月，曙光1000研制成功。•1998年，曙光2000-I，每秒200亿次。•1999年9月，曙光2000-II，每秒1117亿次，内存高达50G。•1999年9月，神威巨型计算机，每秒3840亿次。•龙芯•通用机•专用计算机1.1.4计算机的种类一、以使用范围可以分为以下2种:二、以规模性能可以分为以下几种：•巨型机：运算速度极快，用于军事，科技，天文•小巨型机：价格只有巨型机的十分之一•大型主机：具有很强的管理能力，用于通信，银行，大公司，高校等•小型机：结构比起以上简单，价格低•工作站：用于图像处理，计算机辅助设计等，介于小型机和PC机之间，高档微机。•个人计算机：即PC机1.1.5未来计算机的发展趋势*巨型化主要指运算速度、存储容量和功能而言*微型化主要指从台式向便携机、掌上机、膝上机发展*网络化信息时代离了开网络，共享资源*智能化越来越具有人的智能。1.1.6计算机的特点及应用一、计算机特点１．运算速度快２．计算精度高３．存储容量大４．工作全自动５．可靠性高（采用二进制表示数据）6、使用范围广，通用性强。二、计算机应用１．数值科学计算：火箭、太空飞船的轨迹计算、地震等２．数据处理和信息管理：人事，图书，财务，办公等３．实时过程控制：流水线，医药，纺织等４．计算机辅助工作：CAD，CAI，CAM，CAT，CAE５．人工智能：机器人，智能检索，指纹识别，味觉识别等6、电子商务：EDI、B2B、B2C7、多媒体应用１.２数制的基本概念在计算机内部，数据的存储和处理都是采用二进制数，主要原因是：（1）二进制数在物理上最容易实现。（2）二进制数的运算规则简单，这将使计算机的硬件结构大大简化。（3）符合逻辑运算。二进制数的两个数字符号“1”和“0”正好与逻辑命题的两个值“真”和“假”相对应，为计算机实现。但二进制数书写冗长，所以为书写方便，一般用十六进制数或八进制数作为二进制数的简化表示。１.2.1进位计数制及相互转换1.十进制计数制基数权数码678.34=6×102+7×101+8×100+3×10-1+4×10-2*特点:有10个不同的数字(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9);234,978.5逢十进一*权的概念:在数位上,每个数位被赋予一定的位值例如:在十进制数中,个、十、百、千……各位的权分别为100,101,102,103……*按位权的展开式(978.3)10=9×102+7×101+8×100+3×10-1*特点:只有两个数字0和1逢二进位*二进制权的展开式(10101.1)2=1×24+0×23+1×22+0×21+1×20+1×2-12.二进制数把一个二进制数转换成十进制数，只需将二进制数按权展开求和即可，称为“乘权求和”法。例1.1把(1101.011)转换成十进制数。解：根据“乘权求和”法可得：(1101.011)B13.375212120212021213210123１）二进制数转换成十进制数3.二进制数与十进制数的相互转换２）十进制整数转换成二进制整数整数：除以2取余法，倒着读。例1.2把11转换成二进制数。101125122212010111小数：一个十进制纯小数转换成二进制纯小数，采用“乘２取整”法，顺着读。例题：(0.235)10=(?)2（保留5位）0.235X2=0.470.47X2=0.940.94X2=1.880.88X2=1.670.67X2=1.34。。。。。。。。。。(0.235)10=(0.00111)2要注意，一个有限的十进制小数并非一定能够转换成一个有限的二进制小数，即上述过程中乘积的小数部分可能永远不等于０，这时，我们可按要求进行到某一精确度为止。由此可见，计算机中由于有限字长的限制，可能会截去部分有用小数位而产生截断误差。如果一个十进制数既有整数部分，又有小数部分，则可将整数部分和小数部分分别进行转换，然后再把两部分结果合并起来。4、不同进位计数制间的转换r进制转化成十进制r进制转化成十进制：数码乘以各自的权的累加例：10101(B)=24+22+1=21101.11(B)=22+1+2-1+2-2=5.75101(O)=82+1=6571(O)=78+1=5101A(H)=163+16+10＝4106进制表示符号B二进制O八进制D十进制H十六进制十进制转化成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。100(D)=144(O)=64(H)例100.345(D)≈1100100.01011(B)1.3800.34520.690220.76021.5202100250225212262321000100111.04八进制100812818044110016604616十六进制八进制和十六进制转化成二进制每一个八进制数对应二进制的三位。每一个十六进制数对应二进制的四位。2C1D(H)=0010110000011101(B)2C1D7123(O)=111001010011(B)712364(H)=01100100(B)144(O)=001100100(B)64144二进制转化成八进制和十六进制整数部分：从右向左进行分组。小数部分：从左向右进行分组。转化成八进制三位一组。转化成十六进制四位一组，不足补零。1101101110.110101(B)=36F.D4(H)36FD41101101110.110101(B)=1556.65(O)155665二进制、八进制、十六进制数间的相互转换64(H)=01100100(B)64144(O)=001100100(B)1441101101110.110101(B)=1556.65(O)1556651101101110.110101(B)=36F.D4(H)36FD4•一位八进制数对应三位二进制数•一位十六进制数对应四位二进制数•二进制转化成八(十六)进制)整数部分：从右向左按三(四)位进行分组小数部分：从左向右按三(四)位进行分组不足补零二进制、八进制、十六进制数间的关系八进制对应二进制十六进制对应二进制十六进制对应二进制0000000008100010011000191001201020010A1010301130011B1011410040100C1100510150101D1101611060110E1110711170111F1111