第1章 计算机基础知识(1)

第1章计算机基础知识学习目标学习目标了解计算机的基础知识；掌握计算机常用数制和编码；掌握计算机的基本结构和系统组成；了解多媒体的基础知识；了解计算机安全知识；目录目录1.1计算机概述1.2计算机常用的数制和编码1.3 常见的信息编码1.4 计算机系统的组成1.5 多媒体1.6 计算机安全1.1计算机概述计算机概述计算机（computer）俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。1.1.1计算机的发展计算机的发展1.大型机阶段（20世纪40-50年代）（1）第1代：采用电子管制作（2）第2代：采用晶体管制作。（3）第3代：采用中、小规模集成电路制作。（4）第4代：采用大规模、超大规模集成电路制作2.小型机阶段（20世纪60-70年代）3.微型机阶段（20世纪70-80年代）4.客户机/服务器阶段：即C/S阶段5.互联网阶段6.云计算时代1.1.2 计算机的特点计算机的特点1.运算速度快2.计算精确度高3.记忆能力强4.可靠的逻辑判断能力5.有自动控制能力1.1.3 计算机的应用计算机的应用计算机的应用已渗透到人类社会生活的各个领域，成为未来信息社会的强大支柱。计算机的应用范围，按其应用特点，可以划分以下几个方面。1.科学计算（或称为数值计算）2.过程检控3.信息管理（或称数据处理）4.辅助系统5.人工智能6.语言翻译1.2 计算机常用的数制与编码计算机常用的数制与编码数制也称进位计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。编码是采用少量的基本符号，选用一定的组合原则，以表示大量复杂多样的信息的技术。计算机是信息处理的工具，任何信息必须转换成二进制数据后才能被计算机进行处理、存储和传输。1.2.1 数制数制我们习惯使用的十进制数由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个不同的符号组成，每一个符号处于十进制数中不同的位置时，它所代表的实际数值是不一样的。例如1976可表示成：11000910071061110391027101 6100式中每个数字符号的位置不同，它所代表的数值也不同，这就是经常所说的个位、十位、百位、千位、的意思。1.2.1 数制数制数位：是指数码在一个数中所处的位置。基数：是数制所使用的数码个数。例如：二进制数基数是2，每个数位上所能使用的数码为0和1两个数码。在数制中有一个规则，如果是N进制数，必须是逢N进1。对于多位数，处在某一位上的“1”所表示的数值的大小，称为该位的位权。例如，二进制第2位的位权为2，第3位的位权为4。十进制第2位的位权为10，第3位的位权为100。例如：二进制数1011表示十进制数11，如下所示：(1011)2 1230221211208021111.2.1 数制数制1.二进制具有两个不同的数码符号0、1，其基数为2；二进制数的特点是逢二进一。一个二进制数各位的权是以2为底的幂。2.八进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。一个八进制数各位的权是以8为底的幂。3.十六进制具有十六个不同的数码符号09、AF，其基数为16，十六进制数的特点是逢十六进一。十六进制的权是以16为底的幂。1.2.2 数制转换数制转换1.十进制数与二进制数之间的转换(1) 十进制数与二进制数之间的转换采用“除2取余法”，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。例如，将(215)10转换成二进制整数的方法如下：于是，(215)10(11010111)21.2.2 数制转换数制转换(2) 十进制小数转换成二进制小数采用“乘2取整法”，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。例如，将十进制小数(0.6875)10 转换成二进制小数的方法。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，( 0.6875)10(0.1011)2同理，十进制小数转换成八进制小数的方法是“乘8取整法”或“十-二-八”，十进制小数转换成十六进制小数的方法是“乘16取整法”或“十-二-十六”。1.2.2 数制转换数制转换(3) 二进制数转换成十进制数将二进制数按权展开求和的方法可以将二进制数转换成十进制数。(abc)2=(a*22+b*21+c*20)10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。(abc)x=(a*x2+b*x1+c*x0)101.2.2 数制转换数制转换2.二进制数与八进制数之间的转换(1)二进制数转换成八进制数采用“三位一并法”，将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左3位一组，小数部分从左向右3位一组，不足三位用0补足即可，每组对应一位八进制数即可得到八进制数。例如，将(100011101110.1011)2化为八进制数的方法如下：100 011 101 110.101 100 4 3 5 6 . 5 4于是，(100011101110.1011)2(4356.54)81.2.2 数制转换数制转换(2)八进制数转换成二进制数采用“一分为三法”，以小数点为界，向左或向右每一位八进制数用相应的三位二进制数取代，然后将其连在一起即可。例如，将(4237.432)8转换为二进制数的方法如下： 4 2 3 7 . 4 3 2 100 010 011 111 . 100 011 010于是，(4237.432)8(100010011111.100011010)21.2.2 数制转换数制转换3.二进制数与十六进制数之间的转换(1) 二进制数转换成十六进制数采用“四位一并法”，将二进制数从小数点开始，整数部分从右向左4位一组，小数部分从左向右4位一组，不足四位用0补足即可，每组对应一位十六进制数即可得到十六进制数。例如，将(100011101110.1011)2二进制数转换为十六进制数。1000 1110 1110.1011 8 E E . B于是，(100011101110.1011)2(8EE.B)161.2.2 数制转换数制转换(2) 十六进制数转换成二进制数采用“一分为四法”，以小数点为界，向左或向右每一位十六进制数用相应的四位二进制数取代，然后将其连在一起即可。例如，将(4AB.E1)16转换成二进制数。 4 A B . E 1 0100 1010 1011 . 1110 0001于是，(4AB.E1)16(10010101011.11100001)21.2.3计算机系统中的数据计量单位计算机系统中的数据计量单位位：计算机存储数据时的最小单位是位(bit)，一个bit可以存储一个二进制数。字节：8个二进制位构成1个字节(Byte)，它是存储空间的基本计量单位。1个字节可以储存1个英文字母或者半个汉字，换句话说，1个汉字占据2个字节的存储空间。字：字由若干个字节构成，字的位数叫做字长，不同档次的机器有不同的字长。字是计算机进行数据处理和运算的单位。例如一台8位机，它的1个字就等于1个字节，字长为8位。如果是一台16位机，那么，它的1个字就由2个字节构成，字长为16位。KB： 1 1KB=1024B 。MB： 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB1.3 常见的信息编码常见的信息编码我们已经知道，计算机中的数据是用二进制表示的，而人们习惯用十进制数，那么输入输出时，数据就要进行十进制和二进制之间的转换处理，因此，必须采用一种编码的方法，由计算机自己来承担这种识别和转换工作。字符编码汉字编码ASCIIEBCDIC区位码机内码输入码字形码字符编码方式：ASCII和EBCDICASCII码是美国信息交换标准码ASCII码由7位二进制数组成，在计算机中用一个字节（8位）表示，最高二进制位为0注意：数字的Ascii码小于字母的Ascii码,大写字母的Ascii码小于小写字母的Ascii码例：已知“c”的Ascii码是99D,则“f”的Ascii码是多少？1.3.1 字符编码字符编码1.区位码和国标码区位码共收录汉字和图形符号7445个，共94区94位国标码又称交换码，它与区位码关系是 国标码高位字节=(区号)16+20H 国标码低位字节=(位号)16+20H2.汉字内码（机内码）汉字内码占两个字节（英文字符占一个字节）汉字内码高位字节=(区号)16+A0H汉字内码低位字节=(位号)16+A0H例：中的区位码为5448D，求其国标码及内码3.汉字输入码汉字输入码又称汉字外码1.3.2 汉字汉字的编码的编码4.汉字字型码 汉字字形码一般可分为点阵字形码、矢量字形码 点阵字形码有16点阵(1616)、32点阵(3232)、48点阵(4848)等等 点阵字形码占用存储空间较多，其中每一个点占用一个二进制位(bit)，例如一个16点阵字形码占用1616个二进制位(bit)，即32字节。软件软件系统系统硬件硬件系统系统计算机计算机系统系统外设外设主机主机硬件硬件系统系统应用应用软件软件系统系统软件软件软件软件系统系统1.4.1 计算机系统计算机系统1.4.2 计算机的基本结构计算机的基本结构1.运算器2.控制器3.存储器（1）内存储器（2）外存储器4.输入输出设备1.4.3 计算机的性能指标计算机的性能指标内存容量内存容量运算速度运算速度存取周期存取周期字长主频计算机性能指标主要有以上几项计算机性能指标主要有以上几项1.4.4 微型计算机中的硬件系统微型计算机中的硬件系统微型计算机是计算机的一种。微机系统的硬件系统是指计算机系统中可以看得见摸得着的物理装置，即机械器件、电子线路等设备，如图所示。1.4.4 微型计算机中的硬件系统微型计算机中的硬件系统1.CPU在个人计算机中，运算器和控制器通常被整合成一块集成电路芯片上，称为中英处理器（CPU）CPU的主要功能是从内存储器中取出指令，解释并执行指令。CPU的运行速度通常用主频表示，以赫兹(Hz)为计量单位。在评价PC时，首先看其CPU是哪一种类型，在同一档次中还要看其主频高低。CPU的主要生产厂商有Intel公司、AMD公司等。图1-6所示为Intel公司生产的CPU。1.4.4 微型计算机中的硬件系统微型计算机中的硬件系统2.内存储器内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。（1）只读存储器（ROM）（2）随机存储器（RAM）（3）高速缓冲存储器（Cache）1.4.4 微型计算机中的硬件系统微型计算机中的硬件系统3.主板每台PC的主机机箱内部都有一块比较大的电路板，称为主板。主板是连接CPU内存、及各种适配器（如显卡、声卡、网卡等）和外围设备的中心枢纽。主板为CPU、内存等提供安装插槽；为各种外部存储器、打印和扫描等I/O设备提供连接的接口。目前的主流主板按板型结构标准可分为ATX、Micro-ATX和BTX三种。1.4.4 微型计算机中的硬件系统微型计算机中的硬件系统4.显卡显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。显卡的基本结构：（1）GPU（2）显存（3）BIOS（4）PCB板1.4.4 微型计算机中的硬件系统微型计算机中的硬件系统5.外存储器外存储器(简称外存)又称辅助存储器。外存储器主要由磁表面存储器和光盘存储器等设备组成。磁表面存储器可分为磁盘、磁带两大类。（1）硬盘1）机械硬盘一个硬盘一般由多个盘片组成，