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计算机原理计算机应用基础-1-第1章计算机基础知识教学内容：第1章信息与计算机基础知识教学目的：1、让学生了解计算机文化的概念，介绍信息对人类社会发展地作用，了解学习信息技术的广泛用途。2、了解计算机的发展历史（中国计算机产业的发展的历程），现状和趋势，以及计算机的分类和计算机的广泛用途3、让学生掌握二进制的原理、运算规则（算术及逻辑运算）以及二进制与八、十、十六进制的互相转换。4、信息在计算机内的存储（Bit\Byte\MB\GB、以位为单位的存储原则）。数据的机内表示（原、反、补码的表示和转换、定点和浮点数的机内表示），字符的机内表示（ASCⅡ编码表、GB2312-80汉字编码表）。讲解多媒体的概念、多媒体技术的特点、多媒体计算机的关键技术、基本配置。5、微机系统组成，让学生了解计算机系统的硬件组成，工作原理以及微型计算机系统的基本配置：重点讲解微机系统的I/O设备（键盘、鼠标、显示器、打印机）、外存储器（硬盘、软盘结构、光驱分类和性能指标）；计算机软件系统体系。6、计算机语言的分类、特点和适用范围。7、微机使用连接方法及常识，病毒相关概念及防治教学重点：1、计算机的概念2、计算机的用途和发展历程3、二进制原理及计算规则4、计算机的硬件组成，冯·诺依曼结构5、数据的机内表示6、字符的机内表示7、微型计算机硬件系统的基本配置8、I/O设备、存储设备9、计算机软件系统的分类教学难点：冯·诺依曼结构，原、反、补码的转换计算规则，软盘片结构（磁道、扇区的概念）计算机软件系统的分类。授课方式：讲授、PowerPoint演示、利用投影操作演示。教学过程：1.1计算机简介1.计算机概念：现代计算机是一种按程序自动进行信息处理的通用工具。特性：计算机具有高速运算、逻辑判断、大容量快速存取、通用性强和自动控制等。2.计算机的分类：一、根据用途划分通用机、专用机二、根据计算机的规模划分巨型计算机、大/中型计算机、小型计算机、微型计算机、工作站、服务器三、按处理对象进行划分计算机可处理的数据有数字类型和模拟类型以及数字模拟混合类型，按这三种处理对象可将计算机进行性能的划分。3.发展史现代计算机的划分原则主要是依据计算机所采用的电子器件不同来划分的，主要有四代：1943年—1946年美国宾西法尼亚大学研制的电子积分和计算机ENIAC是世界上第一台电子计算机原理计算机应用基础-2-计算机。第一代：电子管计算机时代（1946年—50年代后期）特点：采用电子管作为基本器件。代表机器：ABC、ENIAC、EDVAC、EDSAC、UNIVAC等。第二代：晶体管计算机时代（50年代中期—60年代后期）特点：主要器件为晶体管，缩小了体积，降低了功耗，提高了速度和可靠性。代表机器：IBM的7090、7094、7040、7044等。第三代：集成电路计算机时代（60年代中期—70年代前期）特点：主要器件是中、小规模集成电路。代表机器：IBM360系列、HoneyWell6000系列、富士通F230系列等。第四代：大规模集成电路计算机时代（70年代初—至今）特点：主要器件是大规模、超大规模集成电路，半导体存储器的问世，取代了磁心存储器，并开始引入光盘。代表机器：IBM4300系列、3080系列、3090系列、9000系列。随着大规模集成电路的迅速发展，计算机进入大发展时期。相继开展了智能计算机（FGCS）的研究。4.微型计算机的发展及分类一、微处理器的定义使用大规模集成电路或超大规模集成电路技术，将传统计算机的运算器和控制器集成在一块（或多块）半导体芯片上作为中央处理器（CPU），这种半导体集成电路就是微处理器。二、硬件系统的组成微型计算机的核心部件是微处理器（CPU），在配上存储器、输入输出接口电路及系统总线等，构成微型计算机的硬件系统。三、微型计算机的优点体积小、重量轻、价格低廉、可靠性高、结构灵活、适应性强和应用广泛等。四、微处理器芯片的性能主要是字长（即位数）和主频。主频：微处理器主时钟在一秒钟内发出的时钟脉冲数，单位是兆赫（MHz）。主频是衡量微型计算机运算速度的最重要指标。目前微型机市场的主流机种是奔腾PC机。5.微型计算机应用领域一、科学计算科学计算是为解决科学计算中人工无法解决的计算难题而发展起来的，传统应用领域是科学计算。利用计算机的高速运算、大容量存储和连续运算的能力，可实现人工无法进行的各种计算。如工程设计、天气预报、地震预测、火箭发射等许多领域，都依赖计算机进行大量复杂的计算。二、数据处理数据处理是计算机应用十分重要的领域。用计算机收集、记录数据并经过加工处理而产生新的信息形式的技术，称为数据处理。数据是指数字符号、字母和各种文字的集合。微型计算机配上数据库软件后，可以十分灵活地对各种信息按不同的要求进行分类、检索、转换、存储、打印。计算机进行数据处理包括下列八个方面：1）数据采集采集所需的信息。2）数据转换把采集到的信息转换成计算机能接受的形式。3）数据分组指定编码，按有关信息进行有效分组。4）数据组织整理数据或用某些方安排数据，以便进行处理。5）数据计算进行各种算术和逻辑运算，以便得到进一步的信息。6）数据存储将原始数据或计算结果保存起来，供以后使用。7）数据检索按用户的要求找出有用的信息。计算机原理计算机应用基础-3-8）数据排序把数据按一定要求排成序列。三、过程控制用计算机对工艺过程的温度、压力、流量、成分、电压、几何尺寸等物理量和化学量进行的控制，称为工艺过程自动控制（简称过程控制）。过程控制的主要作用是：保证生产过程稳定和产品质量，防止发生事故，节约原材料、能源，降低成本，提高劳动效率，充分发挥设备潜力，减轻劳动强度，改善劳动条件。四、计算机辅助系统1、计算机辅助设计（CAD）利用计算机告诉处理、大容量存储和图形功能来辅助设计人员进行产品设计的技术，称为计算机辅助设计。目前，计算机辅助设计已广泛应用于电路设计、建筑设计、机械设计、家电设计、服装设计等各领域。2、计算机辅助制造（CAM）在机器制造业中，利用计算机高速处理和大容量存储功能通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等生产制造过程，称为计算机辅助制造。3、计算机辅助测试（CAT）利用计算机作为工具对测试对象进行测试的过程，称为计算机辅助测试。4、计算机辅助教育（CAE）利用计算机对学生进行教学、训练和对教学事务进行管理，称为计算机辅助教育。其中包括计算机辅助教学（CAI）和计算机辅助教学管理（CMI）。5、计算机辅助出版系统（CAP）利用计算机对文字、图像等信息进行处理、编辑、排版的系统等等。五、仪器仪表控制在仪器、仪表中用微处理器代替传统的机械部件或分离的电子部件，实现数据采集、处理和存储的自动化，使仪器、仪表具有“智能化”功能，从而提高了仪器、仪表测量的精确度和自动化程度。同时使这些产品降低了价格，增强了功能，提高了可靠性。六、人工智能人工智能是计算机科学的一个分支，主要研究用机器来模拟、延伸、扩展人类某些智力活动。包括知识工程、专家系统、机器翻译、机器学习、自然语言理解、模式识别、机器定理证明、神经网络、人工视觉及智能机器人等许多方面。七、民用产品的控制通过人们创造力和技巧的发挥，微处理器在人们日常生活中的应用将会有广阔的前景。八、电子商务1.2数制1、介绍机内二进制编码的由来，引出数制的概念和相关的术语（数码、基、权等）进位计数制：是利用符号来计数的方法。一种进位计数制包含一组数码符号和两个基本因素：（1）数码：一组用来表示某种数制的符号。（2）基：数制所使用的数码个数。（3）权：数码在不同位置上的权值。计算机原理计算机应用基础-4-2、结合实例讲解数制的转换。2．十制转数化成R进制数整数部分：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。二进制的优点：1）可靠性：计算机要使用电信号表示数字。数字符号越少，信号就越简单清楚，出错的可能性也就越小。2）可行性：使用十进制，需要能表示0-9十个数码符号的十种状态器件，在技术实现上非常困难。而使用二进制，只需要表示0和1两种状态，技术处理十分容易。3）简易性：采用二进制后算术运算法则简单，计算机运算器结构大大简化，而且控制也相对简单。计算机原理计算机应用基础-5-4）逻辑性：二进制只有0和1两个数码符号，可以用它来代表逻辑代数中的“假”和“真”。采用二进制，不但可以实现高速算术运算，而且还可以实现逻辑运算和逻辑判断。3、结合实例讲解二进制的运算规则（包括逻辑运算规则和算术运算规则）。1.3计算机的数据与编码数据：是对事实、概念或指令的一种表示形式，可以由人工或自动装置进行处理。信息：数据经过解释赋予一定的意义后，便成为信息。1.计算机的数据存储单位讲解bit,Byte,MB,GB的数量概念1)一个二进制的位称为比特(bit)，用b表示,它是数据最小单位。一位可以表示0和1两种状态。一个二进制位表示两种状态，两个二进制位表示四种状态，则N个二进制位表示2n种状态，2)八个二进制位称为字节(Byte=8bits),用B表示，它是数据处理和数据存储的基本单位。自左至右顺序排列，最左一位是最高位，最右一位是最低位。8位二进制可表示28=256种状态。除字节外还有千字节（KB）、兆字节（MB）以及十亿字节（GB）等表示存储容量。换算关系为：1B=8bits1KB=1024B=210B1MB=1024KB=1024x1024B=1048576B=220B1GB=1024MB=1024x1024KB=1024x1024x1024B=1073741824B=230B3)字：在计算机和信息处理系统中，当存储、传送或操作时,作为一个单元的一组字符或一组二进制位，称为字(Word)。字是计算机进行数据存储和数据处理的运算单位。4)字长：一个字中的字符数量或二进制的位数称为字长。常用的16位、32位、64位等字长是计算机的一个重要指标。2.字符及其编码计算机原理计算机应用基础-6-讲解ASCⅡ码的结构和码表情况。ASCII码ASCII码（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）是美国信息交换标准代码的简称。ASCII码占一个字节，标准ASCII码为7位（最高位为0），扩充ASCII码为8位（用来作为自己本国语言字符的代码）。7位二进制数给出了128个编码，表示了128个不同的字符。其中95个字符可以显示。包括大小写英文字母、数字、运算符号、标点符号等。另外的33个字符，是不可显示的，它们是控制码，编码值为0～31和127。例如：A的ASCII码为1000001Ｂ,十六进制表示为41H。回车符（CR）的ASCII码为13。空格20H‘0’～‘9’30H～39H‘A’～‘Z’41H～5AH‘a’～‘z’61H～7AHb.BCD码BCD码用4位二进制数表示一位十进制数。c.汉字编码（1）区位码：GB2312-80“信息交换用汉字编码字符集”，组成一个94*94的矩阵。每一行称为一个“区”，每一列称为一个“位”。一个汉字的区号和位号合在一起构成“区位码”。（2）汉字交换码（国标码）：区位码（十进制）的两个字节分别转换为十六进制后加20H。（3）汉字机内码：是计算机系统中对汉字的一种运行代码，系统内部的存储、传输都是对机内码进行的。它也和汉字存在着一一对应的关系。机内码也占两个字节，且最高位为1。同一个汉字，在同一种汉字操作系统中，内码是相同的。汉字机内码是汉字交换码两个字节的最高位分别加“1”，即汉字交换码的两个字节分别加80H；或区位码（十进制）的两个字节分别转换为十六进制后加A0H。3.计算机中数的表示结合实例讲解二进制浮点数和定点数的表示法。定点数：在计算机中一个数的小数点的位置是固定的。（1）纯小数表示法符号位.数值部分（2）整数表示法符号位数值部分.浮点数：在计算机中一个数的小数点的位置是浮动的。一个浮点数的表示分为阶码和尾数两个部分：其中e是一个二进制整数，M是二进制小数，这里称e为数N的阶码，M称为数N的