《計算機應用基礎》講授提綱(1)

1、第一章 計算機基礎知識,計算機的基本概念計算機系統(tǒng)的組成信息的編碼微型計算機的硬件組成,本章重點和難點,一、計算機系統(tǒng)了解計算機發(fā)展歷程掌握計算機系統(tǒng)基本結構和工作原理（重點）掌握微型計算機系統(tǒng)（難點）二、計算機常用的數制及其轉換掌握進制的概念（重點）掌握不同進制間的轉換（難點）三、信息在計算機中的表示了解信息的存儲方法（重點）了解計算機常用信息編碼（難點）,第一章 計算機基礎知識,1.1 計算機的基本概念

2、1.2 計算機系統(tǒng)的組成1.3 信息的編碼1.4 微型計算機的硬件組成,第一章 計算機基礎知識,1.1 計算機的基本概念1.1.1 計算機發(fā)展概況1.1.2計算機的特點1.1.3 計算機的主要用途1.1.4 計算機的分類1.1.5 信息的基本概念,計算機的定義電子計算機是按一系列指令，對數據進行處理的機器。現在的計算機往往是指微機（PC機：臺式或筆記本）。相對于早期或專用計算機，現代電子計算機多為通用型電

3、子計算機。,指令在機器設計時確定，可達上百條。一條指令通常包括兩方面：操作碼和操作數，操作碼是要完成的操作，操作數指參加運算的數據所在的單元地址。 在計算機中運行時，指令以二進制編碼存放在存儲器中。譬如：11010 1001是一條加法指令。,1.1計算機的基本概念,計算機系統(tǒng) =,+,計算機硬件系統(tǒng),計算機軟件系統(tǒng),1.1計算機的基本概念,1.1.1 計算機的發(fā)展歷程最早的計算工具,由于缺少足夠的證據，算盤的起源問題直至今天仍

4、是眾說紛紜。最早可以追溯到漢末。,1.1計算機的基本概念,計算尺,1620年，英國的數學家埃德蒙·甘特發(fā)明的，可執(zhí)行加、 減、乘、除、指數、三角函數等運算。,1.1計算機的基本概念,機械式計算機,1642年法國物理學家帕斯卡發(fā)明，只能進行加減。1673年由德國數學家萊布尼茲改良，增加了乘除?；邶X輪技術構造的計算裝置，被人們稱作機械式計算機,1.1計算機的基本概念,1.英國科學家艾蘭.圖靈Alan Mathison Tur

5、ing1912~1954,建立圖靈機（Turing machine）模型，奠定了可計算理論的基礎；提出圖靈測試的論斷，闡述了機器智能的概念 。,計算機發(fā)展史上的兩位重要人物,“論數字計算在決斷難題中的應用”,“機器能思考嗎”,“人工智能之父”,發(fā)表的著名論文：,1.1計算機的基本概念,圖靈的主要貢獻,1.1計算機的基本概念,提出 “馮·諾伊曼原理”,又稱為“存貯程序控制”原理。這一原理在計算機的發(fā)展過程中，始終發(fā)揮著重要影

6、響，確立了電子計算機的邏輯結構和工作方式。計算機："計算機之父"． 經濟學：“博弈論之父”,2.美籍匈牙利數學家馮.諾依曼,計算機發(fā)展史上的兩位重要人物,John Von Nouma 1903~1957,1.1計算機的基本概念,1946年ENIAC運行，1951年EDVAC 運行。,馮·諾依曼的主要貢獻 1944年，馮·諾依曼參加了ENIAC（埃尼阿克，Electronic

7、Numerical Integrator And Computer：電子數字積分計算機）和EDVAC （Electronic Discrete Variable Automatic Computer：電子離散變量自動計算機）研制。 1944年8月制定EDVAC的建造計劃； 1945年，馮·諾依曼及其研制小組，發(fā)表全新的“存儲程序通用電子計算機方案”EDVAC。因此，稱他為“現代計算機之父”。

8、,1.1計算機的基本概念,第一臺電子計算機名字：ENIAC（埃尼阿克）時間：1946.2.15.研制：美國賓夕法尼亞大學不足： 馮·諾依曼在參與ENIAC的研制工作時，就發(fā)現ENIAC有兩個致命的缺陷：一是采用十進制運算，邏輯元件多，結構復雜，可靠性低；二是沒有內部存儲器。由于ENIAC的制造已接近尾聲， 直到EDVAC才采用馮·諾依曼的改進意見。,1.1計算機的基本概念,,ENIAC有18000個電子管

9、；占地170平方米；重達30噸；耗電150千瓦；由1500個繼電器70000個電阻等組成；運算速度為5000次/s。主要用于計算彈道和氫彈研制,1.1計算機的基本概念,根據所采用的主要元件，計算機分為四代,1.1計算機的基本概念,電子管 晶體管 集成電路,1.1計算機的基本概念,1.1.2 計算機的特點,,高速、精確的運算能力Jaguar：1750萬億次每秒。計算圓周率π,

10、,,,,2. 準確的邏輯判斷能力地圖四色定理(Four color theorem)的證明,,3. 超強的存儲能力氣候模擬超級計算機“暴雪” （Blizzard）：20TB內存，3PB硬盤,,4.自動控制能力存儲程序控制,,,計算機能夠自動、準確、快速地按照人們意圖進行運行的最基本思想是存儲程序和程序控制,1.1計算機的基本概念,1.1.3計算機的主要用途,,,,,,,1,科學計算(數值計算)在尖端科學領域，顯得尤為重要。人造

11、衛(wèi)星軌跡的計算 人類基因序列分析計劃火箭、宇宙飛船的研究設計中長期天氣預測分析,1.1計算機的基本概念,1.1.3 計算機的主要用途,,,,,,,4,輔助系統(tǒng)CAD計算機輔助設計： Computer Aided DesignCAM 計算機輔助制造CAT 計算機輔助測試CAE 計算機輔助工程：使設計、制造、測試和管理有機地組成為一體，形成高度的自動化系統(tǒng)。CBE計算機輔助教育,1.1計算機的基本概念,1.1.3 計算機

12、的主要用途,,,,,,,7,嵌入式系統(tǒng)把處理器芯片嵌入不同的設備系統(tǒng)，完成特定的處理任務，這些系統(tǒng)稱為嵌入式系統(tǒng)。數碼相機（攝像機）高檔電動玩具等。,1.1計算機的基本概念,1.1.4 計算機的分類,,巨型機、大型機、小型機、工作站、微機和服務器,,專用計算機、通用計算機,,模擬計算機、數字計算機,1.1計算機的基本概念,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,1.2.1 計算機系統(tǒng)基本組成,按照用途，存儲器分為內存與外存，似書桌與文件柜。,,

13、似“小提琴”,似“樂譜”,為系統(tǒng)設計的程序,為應用設計的程序,計算機硬件系統(tǒng),硬件是組成計算機的物理部件。硬件是軟件建立和依托的基礎，軟件是計算機系統(tǒng)的靈魂。,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,計算機軟件系統(tǒng),計算機軟件（Computer Software）系統(tǒng)是相對于硬件而言的，是使用計算機的各種程序和數據。程序是計算機命令或指令的序列，譬如：,Windows 7,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,1.2.2計算機工作原理和基本結構,外存

14、可以用于輸入或輸出。CPU不能像訪問內存那樣，直接訪問外存，外存要與CPU或I/O設備進行數據傳輸，必須通過內存進行。,,主機=內存+CPU,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,27,★運算器 ：進行各種算術和邏輯運算。,★控制器 ：發(fā)布控制指令，指揮計算機各部分協(xié)調運作。,★存儲器 ：臨時或長期存放各種數據、程序及運算結果。,★輸入設備 ：將人們需要用計算機處理的程序和數據輸入計算機內，并轉換為可處理的信號。,★輸出設備 ：將計算機處理的信息

15、和響應輸出。,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,計算機工作流程,計算機按照程序編寫的指令順序，自動地逐條取出指令、分析指令、完成指令規(guī)定的操作。計算機工作過程如下所述： 第一步：將程序和數據通過輸入設備送入存儲器。 第二步：啟動運行后，計算機從存儲器中取出程序指令送到控制器去識別，分析該指令要做什么事。 第三步：控制器根據指令的含義發(fā)出相應的命令（如加法、減法），將存儲單元中存放的操作數取出送往運算器進行運算，再把運算

16、結果送回存儲器指定的單元中。 第四步：當運算任務完成后，就根據指令將結果通過輸出設備輸出。,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,數值,,十／二進制轉換,,西文,ASCII碼,,漢字,,輸入碼／機內碼轉換,,聲音、圖像,,模／數轉換,,二／十進制轉換,,西文字形碼,,漢字字形碼,,數／模轉換,,,,,,內存,,,,,,輸入設備,,輸出設備,數值,西文,,漢字,,聲音、圖像,,,,二進制,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,1.2.3 計算機中的數據存

17、儲,為什么在計算機中使用二進制數？,電路簡單，技術操作可行，邏輯電路只有兩種狀態(tài)，可靠性高。二進制的運算規(guī)則簡單；二進制中的“1”和“0”與邏輯值“真”和“假”對應，易于邏輯運算。,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,1.2.3 計算機中的數據存儲,7 6 5 4 3 2 1 0,二進制數中的一位0或1，是最小數據單位,1KB = 1024B = 210B1MB = 1024KB = 220B1GB = 10

18、24MB = 230B1TB = 1024GB = 240B1PB = 1024TB = 250B,Kilo MegaGigaTeraPeta,字（Word）：計算機中作為一個整體被存取、傳送、處理的二進制數字串。（字長是字節(jié)的整數倍）,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,1.2.3 計算機中的數據存儲,,,1.2.4 計算機軟件系統(tǒng),計算機硬件是基礎（裸機）。計算機軟件豐富，可分為三層：操作系統(tǒng)、公用程序和應用程序，外層可以利用內層

19、提供的功能。首先安裝操作系統(tǒng)，再選裝其他軟件。,一個安全的系統(tǒng)=Win7操作系統(tǒng)+啟用防火墻+關閉自動更新+360安全衛(wèi)士+其他常用軟件+onekey一鍵還原+備份系統(tǒng),安全“6+1”,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,SQA：軟件質量保證,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,,,（1）操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是最基本最重要的系統(tǒng)軟件，有四大管理功能： 文件管理、存儲管理、任務管理和設備管理。 它管理計算機系統(tǒng)的全部軟件資

20、源和硬件資源，協(xié)調計算機各部分工作，為用戶提供友好的操作界面。,用戶和計算機間的接口——操作界面,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,,,根據操作系統(tǒng)的功能和使用環(huán)境，分類如下：單/多用戶操作系統(tǒng)批處理操作系統(tǒng)分時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng),,服務器,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,微機常用操作系統(tǒng),,,多用戶操作系統(tǒng)(如Windows Server、 Linux、Unix),單用戶單任務（如DOS）,單用戶多任務 (如

21、Windows XP/7),,單用戶操作系統(tǒng),1.2 計算機系統(tǒng)的組成,,,（2）語言處理程序 語言處理程序是指匯編、解釋或編譯程序。用于編寫計算機程序的語言叫做程序設計語言。,計算機程序設計語言按發(fā)展過程分為：,匯編語言ADD R1符號操作碼 操作數轉成機器語言再執(zhí)行,高級語言 s=b*b-4*a*c 英文語句 翻譯成機器語言再執(zhí)行,機器語言 譬如：011 001

22、二進制操作碼 操作數計算機可直接執(zhí)行,,,匯編,解釋或編譯,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,高級語言可有兩種翻譯方式：編譯方式和解釋方式。編譯方式：通過編譯程序，將高級語言源程序全部翻譯成機器語言程序（目標程序），然后連接和執(zhí)行。,高級語言源程序,機器語言目標代碼,連接,執(zhí)行,編譯程序,,,,,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,,解釋方式：通過解釋程序，對高級語言（源）程序解釋一句就執(zhí)行一句，不產生機器語言（目標）程序。,高級語言源程序,解釋程序

23、,執(zhí)行,,,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,,（3）數據庫管理系統(tǒng),用于建庫，對計算機中存放的大量數據進行組織、管理、查詢，以及設計數據庫應用軟件（如QQ等）。,目前，常用的數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）： SQL Server、Oracle、Mysql和Access等。,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,,,（4）聯(lián)網及通信軟件,局域網或服務器操作系統(tǒng) Microsoft Windows NT/Server 2003/2008，Unix等

24、通信軟件Microsoft公司的IENetscape公司的Navigator傲游瀏覽器360瀏覽器等,1.2 計算機系統(tǒng)的組成,1.3 信息編碼,1.3.1 進位計數制1.3.2 不同進制之間的轉換1.3.3 計算機中數據的存儲單位1.3.4 數值型數據在計算機中的表示1.3.5 字符在計算機中的表示,1.3.1 進位計數制,讀一讀下面的數值是多少？,A：1000、10、8B： 41C： 65D： 1111 11

25、11 E： 7A說明：不同的進制中，表示的數值不同。,1.3 信息編碼,1.3.1 進位計數制,,用一組固定的符號、按統(tǒng)一的進位規(guī)則表示數值的方法。,數碼：一組表示某種數制的符號（0~9，A~F） 基數：數制所用的數碼個數。 位權：多位數中處在某一位上的“1”所表示 的數值的大小，稱為該位的位權。,● 三要素,,,,不同進制數的兩種表示方法：腳標： (110.1)2 (13.7)8

26、 (4F.B6)16 (6.9)10 十進制可省略字母： 110.1B 13.7O 4F.B6H 6.9D 6.9,1.3 信息編碼,1.3.1 進位計數制常用計數制二進制、八進制、十進制 、十六進制 Binary、Octal、Decimal 、Hex不同進制數的基本特點 組成：0 1 (2 3 4 5 6 7 (8 9 (A B C D E F))) 基數： R （是幾進制就是幾

27、） 加減運算規(guī)則：逢R進一，借一當 R,1.3 信息編碼,不同進制數的對應關系,下面不合法的數值表示是哪個？,A：（10011）2B： （48）o C： （AD）16 D： 125 說明：答案為B。八進制中，數碼是0~7，沒有8。,1.3.2 不同進制之間的轉換,1．R進制數轉換為十進制數 方法：把R進制數按權展開求和,舉例：(101.11)2=1×22+0×21+ 1×20+1&#

28、215;2-1+1×2-2 =5.75(71.2)8=7×81+ 1×80 +2×8-1 =57.25(F.18)16=15×160 +1×16-1 +8×16-2 =15.09375,1.3 信息編碼,把下面的數轉換成十進制數,（20.8）16 （FF）H （177.24）8 （1111 1111）2,32.5255 127.3125255,1

29、.3.2 不同進制之間的轉換,2．十進制數轉換為R進制數整數部分：除R取余，且除到商為0為止；小數部分：乘R取整，乘到小數部分為0為止; 乘不盡時，到滿足精度為止。,1.3 信息編碼,123,61,30,15,7,3,1,1,1,1,1,1,0,2,2,2,2,2,2,2,1,0,,高,低,0.45,0.90,1.80,1.60,1.20,,例： (123.45)10 =( ？

30、 )2,1111011.0111,余數,1725,215,26,3,3,7,5,2,8,8,8,,高,低,0.6875,5.50,4.00,,例： (1725.6875)10 =( )8,3275,余數,.54,8,0,35375,2210,138,8,0,8,2,15,10,16,16,16,16,,高,低,0.671875,10.750000,12.000000,,例：

31、 (35375.671875)10 =( )16,8A2F,余數,.AC,把下面的十進制數轉換為R進制數,（215）10＝（？）2＝（？）8＝（？）16,11010111327 D7,（0.6875）10＝（？）2,（0.1011）2,（0.3）10＝（？）2,1.3.2 不同進制之間的轉換,3．二進制、八進制和十六進制數之間的轉換,例：(423.45)8 =( ？)21

32、00010011.100101,例：(1000101.001111)2 =( ？)8 105.17,1.3 信息編碼,1.3.2 不同進制之間的轉換,3．二進制、八進制和十六進制數之間的轉換,例：(AD7.B6)16 =( ？)2101011010111.10110110,例： (101010100.10111)2 =( ？)16154.B8,1.3 信息編碼,1.3.4 計算機常用信息編碼,數值型數據分為整數（定點數）和實

33、數（浮點數），本節(jié)介紹整數的表示。,符號位S,有符號整數無符號整數,1.3 信息編碼,1.數值編碼,在計算機中表示的有符號的二進制數稱為“機器數”。機器數形式有三種：原碼、反碼和補碼。,原碼,整數X的符號位0或1表示X的正負，數值位=數X的絕對值以一個字節(jié)存儲為例：[+7]原=00000111 [ -7]原=10000111 整數0的原碼表示不唯一，不適合計算機運算[+0]原=00000000[ -0]原=100000

34、00,1.3 信息編碼,1. 數值編碼,在計算機中表示的有符號的二進制數稱為“機器數”。機器數形式有三種：原碼、反碼和補碼。,反碼,正數的反碼與原碼相同負數的反碼把原碼除符號位以外，其余各位按位求反。[+7]反= [ +7]原= 00000111 [ -7]反=11111000 整數0的反碼表示也不唯一[+0]反=00000000[ -0]反=11111111,1.3 信息編碼,1.數值編碼,在計算機中表示的有符

35、號的二進制數稱為“機器數”。機器數形式有三種：原碼、反碼和補碼。,補碼,正數的補碼與原碼相同負數的補碼把原碼除符號位以外，其余各位按位求反，然后在最低位加1。[+7]補= [ +7]原= 00000111 [ -7]補=11111001 整數0的補碼表示唯一[+0]補=00000000[ -0]補=00000000,在計算機中整數是以補碼的形式存放和運算的。,1.3 信息編碼,2.字符編碼,西文字符編碼： ASCII

36、碼 即美國信息交換標準代碼。American Standard Code for Information Interchange,1.3 信息編碼,ASCII碼,7位二進制1100001,97,,,2.字符編碼,空格32 ‘0’～‘9’ 48～57 ‘A’～‘Z’ 65～90 ‘a’～‘z’ 97～122,包括： 34個控制字符； 52個英文字母；10個數字；

37、 32個字符和運算符。例如：“a”字符的編碼為01100001，對應的十進制數是97；,ASCII碼表,1.3 信息編碼,注意：數值與數字字符的區(qū)別,十進制數字字符的ASCII碼與它們的二進制數值是有區(qū)別的，例如：十進制數3的7位二進制數為（0000011）2而十進制數字字符‘3’的ASCII碼為（00110011）2=（51）10，由此可見數值3與數字字符‘3’在計算機中的表示是不一樣的。數值3能表示數的大小，并可以參與數值

38、運算 ；而數字字符‘3’只是一個符號。,2. 字符編碼,中文字符編碼,,,輸入碼,,,國標碼,,,字形碼,,,機內碼,,,地址碼,,漢字輸出,,漢字輸入,,漢字存儲,音碼類 全拼、雙拼、微軟拼音、自然碼和智能ABC等。形碼類 五筆字型法、鄭碼輸入法等。漢字輸入法軟件負責完成漢字輸入碼到機內碼的轉換。,漢字輸入碼,1.3 信息編碼,什么是區(qū)位碼？,國標GB2312－80規(guī)定，所有的國標漢字與符號組成一個94×94的矩

39、陣，在此方陣中，每一行稱為一個“區(qū)”（區(qū)號為01－94），每一列稱為一個“位”（位號為01－94），該方陣實際組成了一個94個區(qū)，每個區(qū)內有94個位的漢字字符集，每一個漢字或符號在碼表中都有一個唯一的位置編碼，叫該字符的區(qū)位碼。使用區(qū)位碼方法輸入漢字時，必須先在表中查找漢字并找出對應的代碼，才能輸入。區(qū)位碼輸入漢字的優(yōu)點是無重碼，而且輸入碼與內部編碼的轉換方便。,2.字符編碼,中文字符編碼,每個漢字占兩個字節(jié)。 一級漢字：3755個

40、；二級漢字：3008個。在區(qū)號和位號之上各加上20H以后所得到的二進制代碼，就是該字符的國標碼。 （加20H是為了避免與基本ASCII碼中的控制碼沖突）,國標碼（GB2312-80）,漢字擴展編碼（GBK）,GB2312的擴充規(guī)范，收錄漢字21003個。同一個漢字的GB2312編碼與GBK編碼相同。,1.3 信息編碼,2.字符編碼,中文字符編碼,機內碼,即漢字存儲碼。兩個字節(jié)編碼，其中字節(jié)的最高位均為1。 在國

41、標碼的基礎上再加80H（即最高位均置“1”）構成漢字機內碼。 漢字中（3630H）華（1B1AH） 區(qū)位碼(00110110 00110000)B (00011011 00011010)B 國標碼(01010110 01010000)B (00111011 00111010)B 機內碼(11010110 11010000)B (10111011 10111010)B 漢字“中” 國標碼為5650H

42、、機內碼為D6D0H,00110110+00100000 20H 01010110,1.3 信息編碼,2.字符編碼,中文字符編碼,字形碼,點陣：漢字字形點陣的代碼 16×16、24×24、32×32、48×48 優(yōu)點：編碼、存儲方式簡單、 無需轉換直接輸出 缺點：放大后產生的效果差 矢量：存儲的是描述漢字字形的 輪廓特征（Tru

43、eType）,每一個漢字的字形須預先存放在計算機內，國標漢字字符集的所有字符形狀描述信息集合在一起，稱為字形信息庫，簡稱字庫。不同的字體（如仿宋、楷體、黑體等）對應著不同的字庫。,1.3 信息編碼,2.字符編碼,中文字符編碼,地址碼,每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址 地址碼和機內碼有簡明的對應轉換關系,1.3 信息編碼,矢量：存儲的是描述漢字字形的輪廓特征 矢量方式特點正好與點陣相反漢字地

44、址碼每個漢字字形碼在漢字字庫中的相對位移地址地址碼和機內碼要有簡明的對應轉換關系,,1.3 信息編碼,其它漢字編碼,BIG5編碼 臺灣、香港地區(qū)普遍使用的一種繁體漢字的編碼標準，包括440個符號，一級漢字5 401個、二級漢字7 652個，共計13 060個漢字。GBK碼 2字節(jié)表示一個漢字 第一字節(jié)從81H~FEH，最高位為1； 第二字節(jié)從40H~FEH，第二字節(jié)的最高位不一定是1。Unicode碼