《计算机导论》第1章计算机基础知识

1、1,计算机文化基础,2,第1章 计算机基础知识,1.1 计算机的发展 1.2 计算机的特点及应用 1.3 计算机的系统组成 1.4 计算机中数据的表示与编码 1.5 多媒体技术 1.6 计算机安全,3,1.1 计算机的发展,ENIAC的诞生 冯诺依曼的思想 计算机发展史 计算机的分类 微型计算机发展史,4,ENIAC的诞生,ENIAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer，电子数字积分计算机）是第一台真正的电子计算机 , 1946年2月，由美国宾夕法尼亚大学的两位工程师J埃克特和J莫奇制造。 它是由18000多个电子管等组成的重三十多吨的庞然大物，每秒钟能完成5000次的十进制加法运算，但它的主要缺陷是不能存储程序。,5,冯诺依曼的思想,存储程序 + 二进制 存储程序：将用指令编写的程序存储在存储器中,执行时可以按规定的方式完成指定任务，计算机的全部运算过程成为真正的自动过程 。 二进制：则是所有部件（元件）均可表示两种状态：高电平和低电平。这样具有制作简单，容易实现的特点。 1946年6月，人类第一台具有存储程序功能的计算机E

2、DVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)诞生。,6,计算机发展史,第一代计算机以ENIAC为代表，主要由电子管组成，同时也诞生了程序和程序设计语言(由0和1组成的机器语言)。 第二代计算机，它主要由晶体管组成，同期硬件技术得到了很大的提高，高级语言也得到了广泛的使用，如1957年开发的FORTRAN，1961年开发的COBOL，1964年开发的BASIC等。 第三代计算机由微小集成电路IC(Integrated Circuit)组成的，如IBM360。,7,计算机发展史,第四代计算机问世，它主要采用大规模集成电路LSI(Large Scale Integration)和超大规模集成电路VLSI(Very LSI)，如IBM370系列机。由于使用了LSI，它大大减小了体积，计算机中的电路比以前要小得多，多达1000个或更多的小电路可固定在一个芯片(Chip)上。芯片是一个方形或长方形的硅片，通常1/10到14英寸厚或更薄，在它上面蚀刻着几层集成电路，然后包封在塑料、陶瓷或金属物中。 第五代智能化计算机。 第六代人工神经网络

3、计算机。,8,计算机的分类,按计算机功能划分 模拟计算机 、数字计算机 、混合计算机 按计算机通用性划分 专用计算机 、通用计算机 按计算机规模划分 巨型机 、大型机 、中型机 、小型机 、微型机 、工作站 本课程重点讲解微型机。,9,微型计算机发展史,第四代计算机的另一分支是以LSI为基础而发展起来的微处理器和微型计算机。 微型计算机一般以8位、16位、32位和64位微处理器为核心，再配备其它相关设备制造而成。 微型计算机具有体积小、功耗低、成本低、性能价格比等特点。 微型计算机的发展主要是微处理器的性能的提高。,10,1.2 计算机的特点及应用,计算机的特点 计算机的应用简介,11,计算机的特点,处理速度快 计算精度高 存储容量大 可靠性高 具有逻辑判断功能 具有自动控制能力 可互联性强，共享程度高 记忆能力强,12,计算机的应用简介,科学计算 数据处理 电子商务 过程控制 CAD/CAM/CIMS 多媒体技术 虚拟现实 人工智能,13,1.3 计算机的系统组成,计算机的基本结构与工作原理 计算机硬件 计算机软件,14,计算机的基本结构,硬件,软件,15,计算机工作原理简介,16,

4、计算机硬件,显示器,主机,光盘驱动器,软盘驱动器,鼠标,键盘,17,计算机硬件外设,打印机,扫描仪,数码相机,显示器,数码摄象机,18,计算机硬件键盘,换档键,字母锁定键,空格键,退格键,功能键,光标键,制表定位键,控制键,小键盘,数字锁定键,19,计算机硬件键盘,基本指法,20,计算机硬件内存储器,计算机的内存储器分为两部分，一部分是读写存储器，也称随机存储器，英文是“Random Access Memory”，所以简称RAM；另一部分是只读存储器，英文是“Read Only Memory”，简称ROM。,21,计算机硬件外存储器,硬盘,软盘,盘,光盘,22,计算机软件,系统软件,应用软件,23,1.4 计算机中数据的表示与编码,常用基本术语 数制及其转换 常见的信息编码,24,常用基本术语,计算机内所有的信息都以二进制数码形式表示，其单位是位(bit) 位: 1位二进制： 字节：8个位 ： 字和字长 ： 存储单元 ：数据存储的基本量，通常为字节 指令、指令系统和程序,0或1,25,存储单元,微机中存储单元按字节编码。存储器的大小以它能存储的字节总数来衡量。通常用B、KB、MB、GB

5、和TB表示存储容量的单位，它的换算公式为： 1B8 bits 1KB1024 B 1MB1024 KB 1GB1024 MB 1TB1024GB,26,指令、指令系统和程序,控制计算机进行各种操作和运算的代码形式的命令称为指令，在内存中占用一个或几个字节。各种不同类型的计算机都有一套自己的代码指令，即指令系统。能完成某种任务的指令集合称为程序。,27,数制及其转换,微型计算机所处理的数据、信息和指令都必须用二进制数(Binary number)来表示，为了书写方便，也使用十进制数(Decimal number)、八进制数(Octal number)和十六进制数(Hexadecimal number)。 1. 各种进制数的表示 2. 各种进制数之间的转换,28,各种进制数的表示,在日常生活中，使用最广泛的十进制，其进位规则是逢十进一。但在日常生活中也有其它进制，如一双筷子，一副手套均为二进制，都是逢二进一；如黄金的1斤由16两组成，它是逢十六进一；又如时间的表示，一小时60分钟，一分钟60秒，它是逢六十进一等等 。 任何进制数N都可写成如下的表达形式：,上式中，R表示基数，a表示某进制的

6、数符，同一个数符其大小不仅与数符本身有关，而且还与数符在数中的位置有关，即与有关，称为权。,29,各种进制数的表示,30,各种进制数之间的转换,根据在计算机中使用的情况，本课程主要讲四种进制之间的互换，即二、八、十和十六进制之间的互换。 R进制数转换为十进制数 二进制数与八进制数和十六进制数的互换 十进制数转换为R进制数,31,R进制数转换为十进制数,R进制数实际上就是二、八和十六进制，为了转换方便，可参考各种进制之间的对照表,32,转换分整数和小数两部分 (110011.11)2=1*25+1*24+1*21+1*20+1*2-1+1*2-2 =32+16+2+1+0.5+0.25 =(51.75)10 (753.2)8=7*82+5*81+3*80+2*8-1 =448+40+3+0.25 =491.25 (AD3.C)16 =10*162+13*161+3*160+12*16-1 =2560+208+3+0.75 =(2771.75)10,33,二进制数与八进制数和十六进制数的互换,因为23=8，所以把三位二进制数作为一组，用一位八进制数表示；因为24=16，所以把四位二进制数作

7、为一组，用一位十六进制数表示 ，就是说二进制数可直接写成八进制数和十六进制数。反之，八进制数和十六进制数也可以直接写成二进制数。通常进行的转换如下： 二进制直数接写成八、十六进制数 八进制数写成二进制数，再写成十六进制数 十六进制数写成二进制数，再写成八进制数,34,二进制数与八进制数和十六进制数的互换,例，将二进制数(110101101.101)2转换成八进制数和十六进制数 (110101101.101)2 = (110 101 101. 101)2 = (655.5)8 (110101101.101)2 = (0001 1010 1101. 1010)2 = (1AD.A)16 八进制数和十六进制数转换为二进制数，这种转换是上述转换方法的逆转换。,35,十进制数转换为R进制数,先将十进制数转换成十六进制数，可写成二进制数，再写成八进制数，分两部分进行 ： 整数部分：除留余数法 小数部分：乘取整数法 例 将(355.875)10转换成二、八、十六进制数。,整数部分： 355 / 16 = 22 余 3 22 / 16 = 1 余 6 1 / 16 = 0 余 1,小数部分： 0.87

8、51614,(355.875)10(163.E)16=(0001 0110 0011. 1110)2=(543.7)8,36,常见的信息编码,计算机只能直接识别二进制数符0或1，所以在计算机内部，数值和字符都必须用二进制数的代码来表示。 常见的信息编码有： BCD码 ASCII码 汉字编码 统一码Unicode,37,BCD码,一位十进制数可以用四位二进制代码来表示。用二进制代码表示的十进制数可以有多种表示方法，表2-3仅列出了BCD表示法，BCD码(Binary Coded Decimal)又称为8421码，因为编码每位的权从左至右为8-4-2-1，故得此名。,38,ASCII码,ASCII码(American Standard Code for Information Interchange，美国国家信息交换标准字符码) ASCII码分基本ASCII码和扩展ASCII码。基本ASCII码中有大写、小写英文字母，有十进制数字，标点符号及控制符号等。,39,汉字编码,汉字国标码GB2312 汉字输入编码 汉字机内码 汉字字形码 汉字地址码,40,汉字编码,（1）汉字信息交换码（国标码G

9、B2312） 汉字信息交换码是用于汉字信息处理系统之间或者与通信系统之间进行信息交换的汉字代码，简称交换码。它是为使系统、设备之间信息交换时采用统一的形式而制定的。 1981年颁布了信息交换用汉字编码字符集基本集，代号“GB2312-80”，简称国标码。它是为使系统、设备之间信息交换时采用统一的形式而制定的。两个字节存储一个国标码。,41,汉字编码,（2）汉字输入码 为将汉字输入计算机而编制的代码，称为汉字输入码，也叫外码。这是一种用计算机标准键盘上按键的不同排列组合来对汉字的输入进行编码。,常用的输入法大致分为两类： 音码：全拼、双拼、自然码和智能ABC等。 形码：五笔字型码、郑码输入法等。,42,汉字编码,（3）汉字机内码 在计算机内部对汉字进行存储、处理的汉字代码，它应能满足存储、处理和传输的要求。 一个国标码占用两个字节，每个字节的最高位为“0”；英文字符的机内代码最高位也为“0”。为了在计算机内部能够区分是汉字编码还是ASCII码，将国标码的每个字节的最高位由“0”变为“1”，变换后的国标码称为汉字机内码。 汉字的机内码 = 汉字国标码 + 8080H,43,汉字编码,（4）

10、汉字字形码 汉字字形码又称汉字字模，是确定汉字的字形信息数据的。它们存放在汉字字库中，用于汉字在显示屏或打印机地输出。 汉字字形码通常有两种表示方式：点阵和矢量。,44,汉字编码,（5）汉字地址码 每个汉字字形码在汉字字库中的相对位移地址称为汉字地址码。 需要向输出设备输出汉字时，必须通过地址码，才能在汉字库中取到所需的字形码，最终在输出设备上形成可见的汉字字形。,45,统一码Unicode,Unicode是一种16位编码，它给每个字符提供了一个唯一的数字编码，不论是什么平台，不论是什么程序，不论是什么语言都可以使用。 Unicode标准的出现和支持它工具的存在，是近来全球软件技术最重要的发展趋势。,46,1.5 多媒体技术,以前的个人电脑只能处理文字和数字，即单媒体。现在，个人电脑不仅能处理文字和数字，而且还能处理图像、文本、音频、视频等多种媒介，这就是多媒体。多媒体是将计算机、电视机、录像机、录音机和游戏机的技术融为一体，形成电脑与用户之间可以相互交流的操作环境。人机相互交流是多媒体最大的特点。目前大部分微机系统都具备这些特点。,47,1.6 计算机安全,计算机安全有多方面的含义，

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