大学计算机基础教程

九个章节第一章计算机基础知识《大学计算机基础》教材复旦大学出版社1.1计算机的发展分类与应用1.2计算机系统的组成1.3微型计算机系统1.4计算机中的数据第一章计算机基础知识第一章计算机基础知识1.1计算机的发展、分类与应用1.1.1计算机的诞生1、第一台电子计算机：ENIAC,1946年2月15日诞生于宾夕法尼亚大学。体积宠大，运行速度慢，尚不具备“存储程序”的思想。2、第一台冯·诺依曼型机：EDVAC,1952年正式投入运行。特点：1）存储程序并按地址顺序执行。2）由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成。冯·诺依曼型计算机的原理与结构，一直延用至今。第一章计算机基础知识1.1.2计算机的发展时代年份电子器件特点第一代1946～1957电子管磁鼓磁芯和磁带；使用机器语言和汇编语言。体积宠大，运算速度低，成本高，可靠性差，内存小。第二代1958～1964晶体管磁芯和磁盘；使用操作系统和高级语言，如Fortran。比第一代的性能有较大提升。第三代1965～1970中小规模集成电路半导体存储器、磁盘。出现了并行处理、多处理机、虚拟存储系统以及面向用户的应用软件。可由远程终端上多个用户访问的小型机第四代1971～今天大规模、超大规模集成电路半导体存储器、软硬磁盘、光盘。个人机和友好的程序界面；面向对象程序设计语言（ＯＯＰ）摩尔定律：每过18个月，微处理器硅芯片上晶体管的数量就会翻一番。第一章计算机基础知识计算机的应用发展趋势1）巨型化2）微型化3）网络化4）智能化5）未来新型计算机第一章计算机基础知识1.1.3计算机的分类第一章计算机基础知识1.1.4计算机的应用1）数值计算2）数据处理3）过程控制4）企业管理5）电子商务6）计算机辅助设计与制造7）文化教育与娱乐8）人工智能第一章计算机基础知识1.2计算机系统的组成第一章计算机基础知识计算机系统的层次结构：第一章计算机基础知识1.2.1计算机硬件系统大型机和微型机都采用冯·诺依曼的体系结构，从功能上都可以划分为5个基本组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。1.2.2计算机软件系统由系统软件和应用软件组成。详见“1.2计算机系统的组成”第一章计算机基础知识1.2.3计算机的基本工作原理1计算机逻辑结构图2计算机的基本工作原理：1）存储程序原理2）程序自动执行原理。指令执行流程图：第一章计算机基础知识1.3微型计算机系统1.3.1微型计算机的硬件系统1、主要由中央处理器（CPU）、存储器(Memory)、输入设备和输出设备组成。外观上，分主机和外设。主机包含主板、CPU、内存、各种适配器、电源等。外设主要有硬盘、光驱、键盘、鼠标、显示器等。2、基本输入输出系统BIOS和CMOSBIOS实际上是一组存储在EPROM中的软件，它被固化在芯片中，并安装在主板上，负责对基本I/O系统进行控制和管理。而CMOS是一种存储BIOS所使用的系统配置的存储器，它分为两部分：一部分存储口令，另一部分存储启动信息。当计算机断电时，其内容由一个电池供电予以保存。用户利用CMOS可以对微机的基本参数进行设置。第一章计算机基础知识1.3.2中央处理器(CPU)CPU是微机的心脏，它决定了微机的档次和主要性能指标。CPU中决定微机性能的主要指标是：1）主频2）总线性能3）寻址能力、MMX技术、SSE、3DNow！、缓存（Cache）等技术。第一章计算机基础知识1.3.3内存1、CPU能直接访问内存和缓存（Cache），不能直接访问硬盘和光盘。2、存储器的单位：1TB=1024GB1GB=1024KB1KB=1024B1B=8b。其中，b是bit的简写，即1个二进制位。B是Byte的简写，即1个字节。3、内存可分为随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高速缓冲存储器（cache）。4、速度由高到低依次是：Cache内存硬盘光盘第一章计算机基础知识1.3.4外存1、硬盘优点：容量大，存取速度快、可靠性高、存储成本低等。第一章计算机基础知识2、光盘1）光盘主要有3种类型：只读型光盘(CD-ROM)、只写一次型光盘(WORM)和可擦写型光盘（ErasableOpticalDisk）。2）1996年底推出了新一代数字化视频光盘DVD，它能从单个盘片上读取4.7～17GB的数据量，目前其最大的传输速率可达1.35MB/s，相当于9倍速光驱。同时它还具有多种存储格式、数据可直接通过接口读取以及采用通用盘格式（UDF）标准向前后兼容等优点。3、闪盘，即U盘。4、移动硬盘5、闪存卡6、网盘第一章计算机基础知识1.3.5输入设备微机上常用的有键盘和鼠标。1.3.6输出设备主要有显示器、打印机、投影仪、绘图仪、音箱等等。1.3.7微机系统的性能指标1）运算速度6）可靠性2）字长7）兼容性3）主存容量8）主频4）外存容量9）存取速度5）输入输出数据的传输速率第一章计算机基础知识1.3.8微机的软件系统1.系统软件（1）操作系统①DOS操作系统：基于字符界面的单用户、单任务的操作系统。②Windows3.x:基于图形界面的16位单用户、多任务操作系统。③Windows98:基于图形界面的32位单用户、多任务的操作系统。④WindowsNT：基于图形界面的32位的多用户、多任务的操作系统。它包括WindowsNTServer和WindowsNTWorkstation。⑤Vsita基于图形界面的32位或64位的多用户、多任务的操作系统。⑥Linux是多用户、多任务免费开源的操作系统，常用于嵌入式系统开发，网络服务器。第一章计算机基础知识（2）程序设计语言程序设计经历了面向机器、面向过程、面向对象、可视化的发展过程。①面向机器的程序设计语言：机器语言，不同的机器硬件系统，都有各自的机器语言，互相之间几乎没有通用性和可移植性。②面向过程的程序设计语言：有Basic，Fortran，Pascal，C，Cobol等语言。③面向对象的程序设计语言：Jvav，C++等语言。④可视化程序设计语言：常用的有Microsoft公司的VisualStudio开发套件。其中包含VisualC++，VisualJ++，VisualFoxpro，VisualBasic；Borland公司的JBuilder，Delphi，C++Builder；Sybase公司的PowerBuilder，PowerJ等。第一章计算机基础知识（3）数据库管理系统常用的数据库管理系统有：①桌面型数据库管理系统：Access，Foxpro，Paradox等。②大型关系数据库管理系统：SQLServer，Oracle，DB2，Sybase，Iinformix等。③国产的数据库管理系统：Openbase，DM2等。第一章计算机基础知识2.应用软件（1）办公软件办公软件主要包括字处理、电子表格处理、演示文稿制作、个人数据库等。常用的有MicorsoftOffice，WPSOffice，Powerpoint，Excel等。（2）多媒体处理软件多媒体处理软件主要包括图形制作、图像处理、动画制作、音频视频处理等。①图形制作软件：AutoCAD，CorelDraw，MacromediaFreeHand等。②图像处理软件：AdobePhotoshop，CorelPhoto等。③动画制作软件：Flash，3DStudioMAX，FireWork等。④视频编辑软件：AdobePremiere，QuickTime，AnimatorPro等。第一章计算机基础知识3.常用工具软件微机所使用的工具软件种类繁多，各有用途、各有特色。主要有：（1）压缩和解压缩：WinRAR，WinZip，ARJ。（2）杀毒软件：金山毒霸、瑞星杀毒软件、KV3000、诺顿、卡巴斯基。（3）翻译软件：金山词霸、东方快车等。（4）多媒体播放软件：MSMediaPlayer,金山影霸，RealPlayer，MPEGPlay。（5）图形图像浏览软件：ACDSee。（6）快速复制软件：Ghost，Hdcopy等。第一章计算机基础知识1.4计算机中的数据计算机本质上只能处理二进制的“0”和“1”，1.4.1数制及其不同数据之间的转换1.进位计数制按一定进位原则进行计数的方法称之为计数制。它是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。在采用进位计数的数字系统中，如果用r个基本符号（如0，1，2，…，r-1）表示数值，则称其为基r数制，r称为该数制的基数，而数制中每一数字位置上对应的固定值称为权值。一般情况下，对于r进制数，整数部分第i位（从右至左）的权置为ri-1，而小数部分第j位的权置为rj。例如：十进制数852.65可以表示成：为了区别各种数制，一般用()带下标来表示不同进制的数。例如：十进制用()10表示，二进制数用()2表示。或者在数的后面加一个大写字母表示该数的进制。B表示二进制数制；O表示八进制数制；D或不带字母表示十进制数制；H表示十六进制数制。第一章计算机基础知识与计算机有关常用的几种进位计数制有：(1)十进制(十进位计数制)具有十个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，其基数为10；十进制数的特点是逢十进一，例如：(2)八进制(八进位计数制)具有八个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，其基数为8；八进制数的特点是逢八进一，例如：32101010111100101101103210101011110010110110第一章计算机基础知识(3)十六进制(十六进位计数制)具有十六个不同的数码符号0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F，其基数为16，十六进制数的特点是逢十六进一，例如：二进制（二进位计数制）二进制数和十进制数一样，也是一种进位计数制，但它的基数是2。数中0和1的位置不同，它所代表的数值也不同。例如二进制数1101表示十进制数13，如下所示：一个二进制数具有两个基本特点：两个不同的数字符号，即0和1；逢二进一。第一章计算机基础知识2.各进制数之间的转换（1）十进制数与二进制数之间的转换①十进制整数转换成二进制整数把一个十进制整数转换为二进制整数的方法是：把被转换的十进制整数反复地除以2，直到商为0，所得的余数(从末位读起)就是这个数的二进制表示，简单地说，就是“除2取余法”。例如，将十进制整数(37)10转换成二进制整数的方法如图所示。于是，十进制整数转换成八进制整数的方法是“除8取余法”，十进制整数转换成十六进制整数的方法是“除16取余法”。第一章计算机基础知识②十进制小数转换成二进制小数十进制小数转换成二进制小数是将十进制小数连续乘以2，选取进位整数，直到满足精度要求为止，简称“乘2取整法”。例如，将十进制小数(0.6875)10转换成二进制小数的方法如右所示：将十进制小数0.6875连续乘以2，把每次所进位的整数，按从上往下的顺序写出。于是，第一章计算机基础知识③二进制数转换成十进制数把二进制数转换为十进制数的方法是，将二进制数按权展开求和即可。例如，将(10110011.101)2转换成十进制数的方法如下（从高位到低位）：1x27代表十进制数1280x26代表十进制数01x25代表十进制数321x24代表十进制数160x23代表十进制数00x22代表十进制数01x21代表十进制数21x20代表十进制数11x2-1代表十进制数0.50x2-2代表十进制数01x2-3代表十进制数0.125于是，(10110011.101)2=128+32+16+2+1+0.5+0.125=179.62510。同理，非十进制数转换成十进制数的方法是，把各个非十进制数按权展开求和即可。如把二进制数(或八进制数或十六进制数)写成2(或8或16)的各次幂之和的形式，然后再计算其结果。第一章计算机基础知识(2)二进制数与八进制数之间的转换二进制数与八进制数之间的对应关系是，八进制数的每一位对应二进制数的三位。①二进制数转换成八进制数由于二进制数和八进制数之间存在特