第01章计算机技术概论教学文稿.ppt

第01章,计算机技术概论,,学习目标,,,主要内容,,1.1.1 冯诺依曼体系结构,冯.诺依曼于1946年提出计算机设计的基本思想现代计算机基本上都是基于冯.诺依曼模型的存储程序的工作方式,程序由指令按一定顺序组合而成； 计算机执行程序，实际上是由硬件逐一执行指令，指令必须事先装入内存； 程序的运行，就是CPU从存储器中取指令分析指令执行指令的循环过程五大组成部分及功能,运算器 算术逻辑单元，完成算术运算和逻辑运算 存储器 存储程序和数据，能高速自动完成对程序和数据的存取 程序和数据以二进制形式表示，必须加载到存储器中，程序才能执行 存储器由众多存储单元构成，每个单元有唯一的编号地址,,五大组成部分及功能,控制器 计算机系统的指挥中心，指挥计算机各部件协调工作，按步骤取指令分析指令执行指令 控制器运算器中央处理器CPU 输入设备 输出设备,,基本存储单位,位：bit(binary digit)是存储在计算机中的最小数据单位，它是 0 或 1 位代表设备的某一种状态，这些设备只能处于两种状态之一如开关要么断开（用0表示），要么合上（用1表示） 8个二进制位被称为字节(Byte)，是衡量存储容量的基本单位。

1K=210B = 1024Byte 1M=1024K = 210210Byte 1G=1024M = 210210210Byte,,1.1.2 计算机的分类,按功能分类 通用机和专用机 按一次能够传输和处理的二进制位数 16位、32位、64位机 按功能和规模（常用） 通用机（大中型机） 巨型机 小型机 微型机,,微机的分类,微型机是最普及的计算机，应用广泛 个人计算机PC：台式机 便携式微机：笔记本等 单片机：具有计算机基本功能的单个集成电路芯片，专用领域，如家用电器 工作站：高档微机 单板机,,1.1.3 计算机软件,计算机系统由硬件和软件构成，硬件是计算机的物质基础 软件：狭义上指计算机中运行的各种程序；广义上还包括各种手册、文档 系统软件：管理、控制和维护计算机及其外部设备，提供用户与计算机之间的界面； 应用软件：帮助个人或单位解决实际应用问题的各种软件术语和概念,指令：是计算机硬件能执行的特定操作，是对计算机进行程序控制的最小单位； 指令系统：计算机中所有指令的集合； 程序：完成特定任务的一组指令序列，由指令和数据按特定顺序组合而成； 程序执行时，指令和数据需要送入内存中，CPU不断从内存中取出指令和数据并加以执行。

系统软件,操作系统OS：最基本的系统软件，管理计算机硬件资源、数据和其他程序大量应用程序和其他系统程序都建立在操作系统之上 语言处理程序：将程序源代码翻译为计算机能够执行的二进制指令码C、Java等 数据库管理系统DBMS：数据库是数据处理技术的核心，常用DBMS有Oracle，Sybase、SQL Server等,,应用软件,文字处理软件：Word等 信息管理软件：如工资管理系统 计算机辅助设计软件：AutoCAD等 实时控制软件 ,,1.1.4 程序设计语言,机器语言：能被计算机执行的二进制形式指令称为机器指令不同的机器有各自不同的机器指令 汇编语言：采用助记符来代替二进制指令码，易于使用 源程序：用汇编语言编写的程序； 汇编：“源程序” 不能被直接执行，借助一种特殊程序(汇编器)将其翻译为机器指令； 汇编语言特定于硬件，难以使用程序设计语言,高级语言：类似于“数学表达式”，更接近自然语言的程序设计语言 高级语言易于学习、使用； 更加通用、可移植性好几种常见的高级语言,传统的编程语言 Fortran：最早的高级语言，适合科学计算 BASIC Pascal C语言 面向对象编程语言和开发工具 C++：Visual C++等 Java：Eclipse等 Delphi、PowerBuilder、Visual Basic等,,高级语言的运行,编译方式 编写高级语言源程序，由编译程序将源程序翻译为由机器指令构成的目标程序，目标程序可以由计算机执行。

解释方式 编写好高级语言源程序后，由解释程序逐句解释执行，一边翻译一边执行，直到程序结束1.1.5 软件版权保护,软件版权的含义 版权称为著作权、作者权，版权是一种民事权利，又是一种所有权，表现为作者对其作品使用的支配权和享受报酬权 软件版权属于软件开发者，软件版权人享有软件使用的支配权和享受报酬权软件版权的分类,公用软件 版权被放弃，不受版权保护； 可以进行任何目的的复制、修改、销售等 商业软件 最为严格的版权保护，购买后获得使用权 共享软件 特殊的商业软件，提供部分功能免费试用，试用期后一般需要注册付费软件版权的分类,免费软件 免费提供给公众使用，鼓励进行各种开发，保证衍生的软件也是免费软件，且不能以赢利为目的 自由软件 提供全部源代码的软件，免费分发给用户用户可以随意修改但必须保留原作者的名字和版权声明 自由软件受GNU通用许可证的保护主要内容,1.2.1、进位计数制,10进制数的表示 数符：用09这些数字表示数值； 基数：全部数码的个数，为10； 逢十进一； 不同位置处的数符表示的值不同，具有不同的“权”值 值的计算 258.23 210251018100210-1 310-2,,1、二进制系统,,主要特点：, 仅有两个不同的计数符号：0和1；基数为2,例：(101101.1) 2 =,12502412312202112012-1,=,=,32 + 0 + 8 + 4 + 0 +1+0.5,(45.5)10, 按“逢二进一”的规则计数。

十六进制系统,,主要特点：, 有16个不同的计数符号：0、1、2、3、4、5、 6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、 E(14)、F(15) ；基数为16例: (9B4.1)16 =, 按“逢十六进一”的规则计数9162 + 11161 + 4160+116-1,=,(2484.0625)10,推广到R进制,R为基数，可使用的数符为0R-1 十进制R=10，可使用0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 二进制R=2 ，可使用0,1 八进制R=8 ，可使用0,1,2,3,4,5,6,7 十六进制 R=16 ，可使用0,,9,A,B,C,D,E,F,,不同进制的表示,英文字母法 B(Binary)：二进制，如100B； D(Decimal)：十进制，如139D； H(Hexadecimal)：十六进制，如2DH 数字或字母下标法 二进制：(1011)2或(1011)B 十进制：(279)10或(279)D 十六进制：(3DF)16或(3DF)H,,常用数的不同进制表示,,为何引入二进制？,二进制的优点 只有0和1两个数符，易于用器件的物理状态表示，如电压的高低、开关的闭合； 二进制表示简单、可靠，易于识别； 二进制的运算规则简单。

二进制加法运算,加法规则： 0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=0(进一位) 示例：1101+1011,,1101,+) 1011,,11000,二进制乘法运算,乘法规则： 00=0，01=0，10=1，11=1 示例：110111,,1101,) 11,,1101,+) 1101,,100111,,,将每个二进制位乘以它的位权，将所有结果相加得到对应的十进制数2、进制转换：二进制十进制,R进制数对应的十进制值,Dm-1Dm-2D0 . D1D2Dk S (258.23)10210251018100210-1310-2,,十进制数转二进制数,十进制转二进制规则 整数和小数部分分别转换； 整数：除2（基数）取余，直至商为0，由下向上排列； 小数：乘2（基数）取整，直至积为0（或近似至若干位），由上向下排列1 3,6,3,1,0,2,2,2,2,,,,,,,,,,,,,余数,1,0,1,1,二进制数低位,二进制数高位,,例：(13)10 = ( )2,方法：除2取余 直到商为0,十进制数转换为二进制 例：将十进制数25.3125转换为二进制数 1)整数部分 2 | 25 余数 2 | 12 1最低位 2 | 6 0 2 | 3 0 2 | 11 01最高位,2）小数部分 0.3125 取整 2 0.62500最高位 2 1.25001 2 0.50000 2 1.00001最低位,结果为： （25.3125）D=(11001.0101)B,,,二进制转十六进制,转换规则 按四位分组：整数部分向左，小数部分向右； 不足四位补0； 将四位二进制转换为一位十六进制数。

0001 1101. 0101 1000 1 D. 5 8,,十六进制转二进制,转换规则 将每位十六进制数转换为四位二进制数 3 A. C 9 0011 1010. 1100 1001,,,,,,二进制转八进制,转换规则 按三位分组：整数部分从右向左，小数部分从左向右； 不足三位补0； 将每组三位二进制数转换为一位八进制数 011 010 010 110. 101 011 010 (3226.532)8,,八进制转二进制,转换规则 将每位八进制数分解为3位二进制数 3 2 5 7. 4 6 1 011 010 101 111. 100 110 001,,,,,,,,,1.2.2、字符的表示,字母和各种字符是以二进制形式存入计算机中，必须为每个字符分配一个整数值(以对应的二进制形式存储)，称为编码 字符和整数的对应关系遵循某种约定，常用的字符编码标准是ASCII码ASCII：美国信息交换码，使用7位二进 制表示英文中的一个符号ASCII码,ASCII码,用7位二进制数表示一个西文字符； 实际存储时，每个字符用一个字节存储，最高位设置为0。

最多可以表示128个西文字符，编码为0127，包括字母、数字、标点、控制字符等； 将A输入计算机，实际上是将A的ASCII码输入计算机（即65），编码为0100 0001,,1.2.3、图形编码,图形可以分为位图和矢量图形位图表示,图像被分成像元(像素)矩阵, 每个像素是一个小点像素的多少取决于分辨率分辩率越高，图像越清晰，需要更多的内存来存储图像 把图像分解为像素之后，每一个像素用若干位二进制表示(描述其颜色)二进制的位数取决于图像的颜色数量黑白图像,,黑白图像，每个像素只需一位模式即可，用0表示黑像素，用1表示白像素黑白图像的位图图形表示方法,,增加描述每个像素颜色的二进制位数，可以表示不单纯由纯黑和纯白构成的灰度图像 用8位二进制，可表示纯白、纯黑或者是254级渐变灰中的一种 一共有256种可能灰色灰度图像的表示,,,彩色图像的每个像素颜色被分解为三种主色：红、绿、蓝(RGB)测量每种颜色的强度，并分配若干位二进制给它(当前通常为8位) 描述每个像素各颜色分量的二进制位总和称为色彩位数 4位颜色：可表示16种颜色，又称16色 8位颜色：可表示256(28)种彩色，称256色 16位颜色：可以表示65536(216)种彩色。

24位颜色：可以表示约1670万(224)种颜色，24位以上颜色称为真彩色彩色图像的表示方法,彩色像素的表示方法,,图形文件大小的计算,一幅黑白图像，分辨率为600480，计算占用的存储空间 6004808 = 3600B 计算800600真彩色位图占用空间 80060024 8 = 1440000B 1.37MB 256级灰度图像，分辨率800600 8006008 8 = 480000B,,矢量图表示,矢量图表示方法并不存储每个像素的颜色 矢量图将图像分解成曲线和直线的组合，其中每一曲线或直。