计算机公共基础教程

1、计算机公共基础教程计算机公共基础课件设计者:丽平 冯培禄 乌格德乐夫 梅荣 宝乐尔本课件根据内蒙古大学出版社出版的由斯日古楞, 海泉主编的计算机公共基础教程教材制作第1章计算机基础知识1.1计算机概述1.2微型计算机系统1.3计算机中信息的表示1.4多媒体计算机1.5计算机的安全使用与病毒预防1.1 计算机概述 1.1.1 计算机的概念计算机是一种按程序控制自动进行信息加工处理的通用工具.它的处理对象和结果都是信息.单从这点来看,计算机与人的大脑有某些相似之处.因为人的大脑和五官也是信息采集,识别,转换,存储,处理的器官,所以人们常把计算机称为电脑. 随着信息时代的到来,信息高速公路的兴起,全

2、球信息化进入了一个全新的发展时期.人们越来越认识到计算机强大的信息处理功能,从而使之成为信息产业的基础和支柱.人们在物质需求不断得到满足的同时,对各种信息的需求也将日益增强,计算机终将成为人们生活中必不可少的工具.计算机自动工作的基础在于存储程序方式,其通用性的基础在于利用计算机进行信息处理的共性方法.1.1.2 计算机的发展1.计算机的诞生20世纪40年代中期,正值第二次世界大战进入激烈的决战时期,在新式武器的研究中日益复杂的数字运算问题需要迅速,准确的解决.由于手摇或电动式机械计算机,微分分析仪等计算工具已远远不能满足要求. 人类第一台电子计算机由于采用了电子管和电子线路,大大提高了运算速

3、度,每秒完成加法运算达5000次,但它的主要缺陷是不能存储程序.2 计算机的发展历程从人类第一台电子计算机的诞生到现在已半个多世纪,但它的发展之快,种类之多,用途之广,受益之大,是人类科学技术发展史中任何一门学科或任何一种发明所无法比拟的.计算机发展年代划分的原则是依据计算机所采用的电子器件的不同,这就是人们通常所说的电子管,晶体管,集成电路,超大规模集成电路等四个年代.(1) 第一代计算机(19461957),通常称为电子管计算机年代.其主要特点是: 采用电子管作为逻辑开关元件; 存储器使用水银延迟线,静电存储管,磁鼓等; 外部设备采用纸带,卡片,磁带等; 使用机器语言,50年代中期开始使用

4、汇编语言,但还没有操作系统.(2) 第二代计算机(19581964),人们通常称为晶体管计算机年代.其主要特点是: 使用半导体晶体管作为逻辑开关元件; 使用磁芯作为主存储器,辅助存储器采用磁盘和磁带; 输入 / 输出方式有了很大改进; 开始使用操作系统,有了各种计算机高级语言. (3) 第三代计算机(19651970),通常称为集成电路计算机年代.其主要特点是: 使用中,小规模集成电路作为逻辑开关元件; 开始使用半导体存储器.辅助存储器仍以磁盘,磁带为主; 外部设备种类和品种增加; 开始走向系列化,通用化和标准化; 操作系统进一步完善,高级语言数量增多. (4) 第四代计算机(1971年至今)

5、,通常称为大规模或超大规模集成电路计算机年代.其主要特点是: 使用大规模,超大规模集成电路作为逻辑开关元件; 主存储器采用半导体存储器,辅助存储器采用大容量的软,硬磁盘,并开始引入和使用光盘; 外部设备有了很大发展,采用光字符阅读器(OCR),扫描仪,激光打印机和绘图仪; 操作系统不断发展和完善,数据库管理系统有了更新的发展,软件行业已发展成为现代新型的工业产业.(5) 新一代计算机.从80年代开始,日本,美国以及欧洲共同体都相继开展了新一代计算机(FGCS)的研究.新一代计算机是把信息采集,存储,处理,通信和人工智能结合在一起的计算机系统,它不仅能进行一般信息处理,而且能面向知识处理,具有形

6、式推理,联想,学习和解释能力,能帮助人类开拓未知的领域和获取新的知识.3 计算机的发展趋势目前,计算机正朝着并行处理与人工智能俩大方向发展,但是,这除了要靠计算机技术本身的进步外,还受其他相关学科研究进展的制约.目前,计算机的发展趋势可概括为五化,即巨型化,微型化,网络化,多媒体化和智能化.1.1.3 计算机的分类1 巨型机其运算速度在每秒1亿以上:主存容量高达数百兆字节:字长可达64位;结构复杂,价格昂贵.它主要用于天气预报,地质勘察等尖端科技领域.2 大型机其运算速度在每秒100万数千万次;主存容量高达数十兆字节,字长为3264位.它主要用于计算中心和计算机网络. 3 中型机其性能和规模处

7、于大型机和小型机之间.4 小型机其结构简单,规模较小,操作简单,成本较底.代表机有vax8800.5 工作站它是20世纪70年代后期出现的一种新型机种.它的独特之处是易联网,内存大,具有较强的网络通讯功能.代表机有sun- III等.6 微型机它具有体积小,价格低,功能全,操作简便等优点.是目前应用最为广泛的机种.1.1.4 计算机的应用计算机的应用已渗透到了社会的各个方面,改变着人们的工作,学习和生活的方式,也极大地推动着人类的发展和社会的进步.其应用归纳起来,主要有以下九个方面:1 科学计算利用计算机可以方面地实现数值的精确计算.例如,人造卫星轨迹的计算,水坝应力等.另外,火箭,宇航飞船的

8、研究设计,天气预报都离不开计算机的精确计算.2 信息处理信息处理是指非科学,工程方面的计算,管理以及对各种形式数据的操纵.例如,企业生产管理,质量管理,人事管理,财务管理以及各种报表的统计和计算等.3 自动控制自动控制是指通过计算机对某一过程进行自动操纵,不需人工干预就能够按人们预定的目标和预定的状态进行过程控制.例如,炼钢,机床,无人驾驶飞机,导弹,人造卫星的控制都是靠计算机来控制的.4 辅助设计计算机在辅助设计(简称cad),辅助制造,计算机集成辅助制造系统和辅助教育等方面发挥着越来越大的作用.例如,利用计算机部分代替人工,进行飞机,船舶,建筑等的设计和制造,使设计和制造的效率和质量大大提

9、高.5 人工智能人工智能是指用计算机模拟人脑的部分功能.数据库的智能性检索,专家系统,智能机器人等都是计算机人工智能的典型应用.6 文化娱乐随着计算机的日益微型化,平民化,它已走进千家万户.人们利用计算机可以欣赏电影,观看电视,玩游戏及进行家庭文化教育等.7 计算机通信随着计算机网络的普及,远距离通信已越来越方便.与普通通信相比教,计算机通信具有成本低,能进行可视化交流等优点.8 电子商务电子商务是指基于计算机网络的商务活动.它包括电子邮件,电子数据交换,电子资金转帐和信用卡交易等.9 网络教育网络教育是指基于因特网的教育,是一种新型教育模式.通过网络教育,学生除了可以不受时间,空间的限制学习

10、外,还可以得到一流教师的指导,向世界最权威的专家请教;也可以从世界任何角落获取最新的信息和资料.1.2 微型计算机系统微 型 计 算 机 系 统硬 件 系 统软 件 系 统主机外部设备微处理器(CPU)运算器控制器总线内存储器只读存储器随机存储器外存储器输入设备输出设备系统软件应用软件操作系统程序设计语言语言处理程序数据库管理程序工具软件通用软件专用软件1.2.1 微型计算机硬件系统微机硬件系统由运算器,控制器,存储器,输入设备和输出设备五大部件构成.微处理器(CPU)微处理器(又称中央处理器)是微机的核心部,是用超大规模集成电路工艺制成的芯片,它由控制器,运算器,寄存器和辅助部件组成.1)

11、运算器运算器(又称算术逻辑的单元,)是微机系统的进行算术运算和逻辑运算的部件.算术运算是指加,减,乘,除运算;逻辑运算是指"与","或","非","比较"等操作.2)控制器控制器(CU)是整个微机系统的控制中心,是指挥微机各部件协调工作的.3) 寄存器寄存器(MU)是用来存放当前运算所需的各种操作数,地址信息,中间结果等内容.将数据暂存于CPU内部寄存器中,加快了操作速度.2 总线系统总线从其功能可分为数据总线,地址总线和控制总线.1)数据总线(DB)数据总线是用于传输各种数据的总线,是双向总线.数据总线的位数和微

12、处理器的位数一致.2)地址总线(AB)地址总线是用于传输地址信号的总线,是单向总线.地址总线的位数决定于的CPU寻址能力.例如,16位总线的寻址能力为64 k;3)控制总线(CB)控制总线是用于传输各种控制信号的总线,是双向总线.CPU内 存 储 器I O 接口数据总线地址总线控制总线外部设备外部设备3 存储器存储器是微机系统中的记忆设备,用来保存程序和数据.存储器按其作用可分为内存储器和外存储器俩种.1)内存储器内存储器(简称内存)直接与CPU相连接,存取速度快,但存储容量较小;是用来存放当前运行程序的指令和数据的,由半导体器件构成.内存按其功能可分为只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM

13、)俩种.ROM 主要用来存放固定不变的程序和数据,如 BIOS程序,这种存储器中的信息只能读出而不能随意写入,是在制造时用特殊方法写入的,断电后其中的信息不会丢失.RAM是一种读写存储器其中的内容是根据需要可以随时读出或写入,由于信息是通过电信号写入的,因此,断电后其中的信息会丢失.RAM是直接与CPU进行数据交换的,而且RAM的速度比CPU的速度慢,为了解决俩者之间的速度不匹配的矛盾,在RAM和CPU之间设计了一个速度较快的高速缓冲存储器(Cache) .2)外存储器外存储器(简称外存),它是内存的扩充.外存储器容量大,价格低,但存储速度较慢,一般用来存放大量暂时不用的程序,数据和中间结果,

14、需要时,可成批地和内存储器进行信息交换.常用的外存有软盘存储器,硬盘存储器,光盘存储器等.(1)软盘存储器软盘存储器(简称软盘)是最早使用的数据存储器之一.它是一种表面涂有磁性物质的聚酯薄膜片圆形片.在外面都封装有一个保护套.目前,常见的为3.5英寸软盘,其容量为1.44MB.(2)硬盘存储器硬盘存储器(简称硬盘)是由涂有磁性材料的合金圆盘组成,是微机系统的主要外存储器.硬盘的一个重要的性能指标就是其盘径大小可分为3.5英寸,2.5英寸,1.8英寸等.目前,多数微机上使用的硬盘为3.5英寸盘.(3)光盘存储器光盘存储器是20世纪70年代的重大科技发明,是信息存储科技的重大突破.光盘存储器是一种

15、利用激光技术存储信息的装置,是由光盘片,光盘驱动器和光盘控制适配器组成.常见的光盘存储器有CD-ROM,CD-R,CD-RW和DVD几种.(4)移动存储设备移动硬盘 移动硬盘是目前重要的数字移动存储设备,它具有容量大,插拔简便,保密性强,读写速度快等优点,它又可分为活动硬盘和新型接口移动硬盘.闪盘 闪盘是USB移动存储器.它具有防磁,防震,防潮等特点,而且性能稳定,最高容量可达2 GB,可反复擦写100万次,数据至少可保存十年.(5)其他外部存储设备光盘库 为了适应大批量的信息交换,出现了光盘库;它是一种能够自动交换光盘盘片和读写数据的装置.磁带存储器 它是最古老的一种存储器,称为顺序存取存储

16、器.其特点是存储容量大,速度慢,主要用于数据备份. 输入设备输入设备是向微机输入程序,数据和命令的部件常见的输入设备有键盘,鼠标,扫描仪,数字化仪,光笔,数码相机,话筒等.(1)键盘键盘是用户与微机进行交流的主要工具,是微机标准设备.键盘根据其按键开关的接触方式可分为触点式和无触点式两种.键盘主要由主键盘,小键盘,功能键三部分组成.键 盘 结 构 示 意 图(2)鼠标鼠标是微机一种常用的指点式输入设备.利用它可以很方便地指定光标在屏幕上的位置.鼠标使某些操作变得更容易,更有效,更有趣味;鼠标与键盘各有长短,俩者常被混合使用.鼠标按其原理可分为机械鼠标,光电鼠标和光电机械鼠标;按其按键数可分为俩

17、键鼠标,三键鼠标和多键鼠标.(3 )扫描仪扫描仪是一种光电一体化的输入设备,是一个将各种形式的图象信息输入到计算机的重要工具.它由扫描头,主板,机械结构和附件四部分组成.按其所处理的颜色,扫描仪可分为黑白扫描仪和彩色扫描仪俩种;按其扫描方式可分为手持式,台式,平板式和滚筒式四种.扫描仪的主要性能指标有分辨率,扫描区域,灰度级,图象处理能力,精确度和扫描速度等.(4) 光笔光笔是近十年发展起来的一种新型输入设备.最初的光笔不仅价格高,而且识别率低;经过不断改进和完善,现在的光笔在技术方面有了较大的进步,识别率也有了很大的提高.一般人使用光笔每分钟能够轻松输4050个汉字,完全可以满足日常工作需要

18、.(5) 数字化仪数字化仪是一种图形输入设备,它可将各种图纸的图形 信息转化成相应的计算机可识别的数字信号输入到计算机中,主要用于工程设计.(6)数码相机数码相机是一种新型的数字影像设备,是集光,电,机于一体的电子产品.数码相机集成了影象信息的转换,存储,传输等部件,并有数字话存取功能,能够与计算机进行数字信息的交换.它出现使传统的摄影技术发生了革命性变革,开辟了多媒体技术应用的新领域.(7)话筒话筒是一种语言输入设备,是通过声卡连接到微机上的.它是在语音识别系统的支持下完成语言输入的.输出设备输出设备是将经过微机计算或处理后所得的结果以人们人们能够识别的字符,数据,图形等形式进行输出的部件.

19、常见的输出设备有显示器,打印机,绘图仪,投影机,扬声器等.(1)显示器显示器是微机最主要的输出设备,用户通过显示器能够及时了解机器的工作状态,看到信息处理的过程和结果.显示器按其所输出的色彩可分为单色显示器和彩色显示器;按其显示器件可分为阴极射线管显示器和液晶显示器;按其显示器屏幕对角线尺寸可分为14英寸,15英寸,17英寸和21英寸显示器等几种.目前,使用最为普遍的是阴极射线管显示器.(2)打印机打印机是微机系统重要的输出设备之一,是一种机电一体化的高科技产品.打印机可以将微机运行结果直接输出在纸上,方便人们的阅读,同时也便于携带.打印机的种类很多,按其打印技术可分为击打式打印机和非击打式打

20、印机.目前,微机系统中常用的针式打印机属于击打式打印机;喷墨打印机和激光打印机属于非击打式打印机.(3.)绘图仪绘图仪是一种输出图形硬拷贝的设备.绘图仪可以绘制各种平面,立体图形,是计算机辅助设计不可缺少的设备.它主要用于建筑,服装,机械,电子和地质等行业.(4)声音输出设备声音输出设备包括声卡和扬声器俩部分.声卡是插在主板的插槽上,通过外接的扬声器输出声音的.声卡按其分辨率可分为8位,16位,32位,和64位,位数越高则其录制和播放的声音越逼真,效果越好.现在多数声卡为16位和32位,个别高档声卡为64位,并且使用了三维环绕立体声技术,使微机具备了音响的功能.(5)投影机投影机主要用于电化教

21、学,培训,会议等公众场合,它通过与微机的连接,可把微机屏幕上的内容同步地投影到银幕上,使更多的人能够清楚地看到屏幕上的内容.投影机分为透射机和反射机俩种,其主要性能指标有显示分辨率,亮度,投影度,投影尺寸,投影感应时间,投影变焦,输入源和投影颜色等.1.2.2 微型计算机软件系统软件系统是微机系统必不可少的组成部分.微机软件系统包括系统软件和应用软件.1 系统软件系统软件包括操作系统,程序设计语言,语言处理程序,数据库管理程序和工具软件.(1)操作系统操作系统是最基本,最重要的系统软件.它负责管理微机系统的全部软件资源和硬件资源,合理地组织微机各部件协调工作,为用户提供操作和编程界面.常用操作

22、系统有:CPM 和DOS(单用户单任务操作系统)Windos3.x(16位单用户多任务操作系统)Windos9598(32位单用户多任务操作系统)Windos xp(32位多用户多任务操作系统)UNIX和Linx(分时操作系统)RDOS(实时操作系统)Amoeba,MDST,CDCS(分布式操作系统)NetWare,WindosNT和OS2(网络操作系统)MVXDOSVSE(批处理操作系统)(2)程序设计语言编写程序所用的语言称为程序设计语言,它是人与机器之间交换信息的工具,可分为机器语言,汇编语言,高级语言和第四代语言四类.1)机器语言机器语言是一种二进制代码表示的,能够被机器直接识别和执行

23、的面向机器的程序设计语言,是第一代计算机语言,属于低级语言.用机器语言编写程序称为机器语言程序,编写难度大,不容易被移植.2)汇编语言汇编语言是一种用助记符表示的,面向机器的程序设计语言,它比较接近机器语言,离人类语言仍较远,是第二代计算机语言,属于低级语言.用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序,不能被机器直接识别和执行,必须由"汇编程序"翻译成机器语言程序之后才能运行.3)高级语言高级语言是一种比较接近自然语言和数学表达式的程序设计语言,是一种面向过程的程序设计语言;其中所用的符号,标记接近人们的习惯,便于理解,掌握和记忆;是第三代计算机语言,称为算法语言.4)第四代语言

24、第四代语言是面向对象的程序设计语言,具有可视化,网络化,多媒体等功能.目前,较为流行的第四代语言有Visual Basic,Visual C+,Visual FoxPro和JAVA语言等.语言处理程序语言处理程序主要是指把汇编语言转换成机器语言的汇编程序,把高级语言转换为机器语言的编译程序或解释程序和作为软件开发工具的编译程序,装配和连接程序等.(4)数据库管理程序数据库管理程序主要由数据库和数据库管理系统组成.目前,微型计算机系统常用的单机数据库管理系统有Dbase,FoxBase,VisualFoxpro等;适合于网络环境的大型数据库管理系统有Sybase,Oracle,DB2,SQLSe

25、rver等.(5)工具软件工具软件主要包括机器的监控管理程序,调试程序,故障检测程序和诊断程序等.这些工具软件为用户编写程序及使用计算机提供了很大的方便.2 应用软件应用软件是为实现微机的各种应用而编写的软件,侧重于解决实际问题,它往往涉及应用领域的知识,并且在系统软件的支持下才能运行.按其服务对象,应用软件又分为通用软件和专用软件.1)通用软件通用软件通常用于带有"共性"的微机应用问题,设计面广.常用的通用软件有文字处理软件,表格处理软件,绘图软件,财务软件,图形处理软件和游戏等.2)专用软件专用软件是专为少数用户设计的,目的单一的应用软件.例如,某种机床设备的自动控制软

26、件,专为学习某门课程而设计的教学课件等.3 用户与微机软件系统和硬件软件系统的层次关系用户与微机软件系统和硬件系统的层次关系如图所示;1.2.3 微机的分类与主要技术指标1 微机的分类(1)微机按字长可分为8位机,16位机,32位机,64位机等.(2)微机按结构可分为单片机,单扳机与多芯片机,多板机等.(3)微机按用途可分为工业过程控制机与数据处理机等.(4)微机按CPU芯片型号可分为286微机,386微机,486微机和Pentium微机等.2 微机的主要技术指标1)字长字长是指微机能够直接处理的二进制信息的位数.它是由CPU内部的寄存器,加法器和数据总线的位数决定的,标志着微机处理信息的精度

27、,字长越长精度越高,速度越快.目前,微机的字长为16位,32位,高档微机的字长为64位.2)主频主频是指CPU的时钟频率,单位为MHZ.它在很大程度上决定了微机的运行速度;主频越高,微机的运行速度就越快.如8086的主频为58MHZ,80286的主频为410MHZ,80386的主频为1632MHZ,80486的主频为25100MHZ,80586的主频为75266MHZ,Pentium微处理器的主频目前已超过3GHZ. 3)运行速度运行速度是指微机每秒钟能够执行的指令系统,单位为MIPS;它更能直观地反映微机的 速度.4)存取速度存储器完成一次读,写操作所需的时间被称为存储器的存取时间或访问时间

28、.存储器连续进行读写 操作所允许的最短的时间间隔被称为存取周期.通常,存取速度的快慢决定了运算速度的快慢.5)存储内容(1)内存容量 内存容量是指内存储器能够存储信息的 总字节数.内存容量越大,其处理数据能力就越强.目前,微机的内存容量一般为64256MB.(2)外存容量 外存容量是指外存储器所能容纳的总字节数,是反映微机存储数据能力强弱的一项技术指标.除此之外,主机所配置的外部设备的多少与好坏,所配软件的多少与好坏,系统的可靠性,可用性,可维护性,兼容性,完整性和安全性等都是评价微机系统的指标.1.3 计算机中信息的表示1.3.1 进位计数制1.数制数制也称为计数制,是指用一组固定的符号和统

29、一的规则来表示数值的方法.2.进位计数制按进位的方法进行计数,称为进位计数制.在日常生活和计算机中采用的都是进位计数制.3.数位,基数和位权 在进位计数制中有数位,基数和位权三个要素.(1) 数位:是指数码在一个数中所处的位置.(2) 基数:是指在某种进位计数制中,每个数位上所能使用的数码的个数,例如十进位计数制中,每个数位上可以使用的数码为09十个数码,即其基数为十.(3) 位权:是指在某种进位计数制中,每个数位上的数码所代表的数值的大小,等于在这个数位上的数码乘上一个固定的数值,这个固定的数值就是此种进位计数制中该数位上的位权.数码所处的位置不同,代表数的大小也不同. 1.3.2 常用的进

30、位计数制进位计数制很多,这里主要介绍与计算机技术有关的几种常用进位计数制.1.十进制十进位计数制简称十进制.十进制数具有下列特点:(1) 有十个不同的数码符号0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.(2) 每一个数码符号根据它在这个数中所处的位置(数位),按"逢十进一"来决定其实际数值,即各数位的位权是以10为底的幂次方.例如(123.456)10,以小数点为界,从小数点往左依次为个位,十位,百位,从小数点往右依次为十分位,百分位,千分位.因此,小数点左边第一位3代表数值3,即3×100,第二位2代表数值20,即2×101;第三位1代表数值100,即1&

31、#215;102;小数点右边第一位4代表数值0.4,即4×101;第二位5代表数值0.05,即5×102;第三位6代表数值0.006,即6×103.因而该数可表示为如下形式:(123.456)10=1×102+2×101+3×100+4×101+5×102+6×103由上述分析可归纳出,任意一个十进制数S,可表示成如下形式:(S)10=Sn-1×10n1+Sn-2×10n2+S1×101+S0×100+S-1×101+S-2×102+×

32、10m+1+S-m×10m式中 Sn为数位上的数码,其取值范围为09;n为整数位个数,m为小数位个数,10为基数10n1,10n2,101,100,101,10m是十进制数的位权.在计算机中,一般用十进制数作为数据的输入和输出._2.二进制二进位计数制简称二进制.二进制数具有下列特点:(1) 有两个不同的数码符号0,1.(2) 每个数码符号根据它在这个数中的数位,按"逢二进一"来决定其实际数值. 例如 (11011.101)2=1×24+1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+0×2

33、-2+1×2-3=(27.625)10任意一个二进制数S,可以表示成如下形式:(S)2=Sn-1×2n1+Sn-2×2n2+ +S1×21+S0×20+S-1×21+S-2×22+S-m×2m式中Sn为数位上的数码,其取值范围为01;n为整数位个数,m为小数位个数;2为基数.2n-1,2n2,21,20,21,2m是二进制数的位权. 3.八进制八进位计数制简称八进制.八进制数具有下列特点: (1) 有八个不同的数码符号0,1,2,3,4,5,6,7. (2) 每个数码符号根据它在这个数中的数位,按"逢八进

34、一"来决定其实际的数值.例如 (123.24)8=1×82+2×81+3×80+2×81+4×82=(83.3125)10任意一个八进制数S,可以表示成如下形式:(S)8=Sn1×8n1+Sn2×8n2+S1×81+S0×80+S1×81+S2×82+Sm×8m式中Sn为数位上的数码,其取值范围为07;n为整数位个数,m为小数位个数;8为基数.8n1,8n2,81,80,81,82,8m是八进制数的位权.八进制数是计算机中常用的一种计数方法,它可以弥补二进制数书写位

35、数过长的不足.4.十六进制十六进位计数制简称为十六进制.十六进制数具有下列两个特点:(1) 它有十六个不同的数码符号0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.由于数字只有09十个,而十六进制要使用十六个数字,所以用AF六个英文字母分别表示数字1015.(2) 每个数码符号根据它在这个数中的数位,按"逢十六进一"来决定其实际的数值.例如 (3AB.48)16=3×162+A×161+B×160+4×161+8×162=(939.28125)10任意一个十六进制数S,可表示成如下形式:(S)16=Sn1&#

36、215;16n1+Sn2×16n2+S1×161+S0×160+S1×161+Sm×16m其中Sn为数位上的数码,其取值范围为0F;n为整数位个数,m为小数位个数;16为基数.16n1,16n2,161,160,161,162,16m为十六进制数的位权.十六进制数是计算机常用的一种计数方法,它可以弥补二进制数书写位数过长的不足.总结以上四种计数制,可将它们的特点概括为:(1) 每一种计数制都有一个固定的基数R(R为大于1的整数),它的每一数位可取0R个不同的数值.(2) 每一种计数制都有自己的位权,并且遵循"逢R进一"的原则

37、.对于任一种R进位计数制数S,可表示为:(S)P=±(Sn1Rn1+Sn2Rn2+S1R1+S0R0+S1R1+SmRm)式中Si表示数位上的数码,其取值范围为0R1,R为计数制的基数,i为数位的编号(整数位取nl0,小数位取1m).表1.1中列出了几种常用进位计数制表示法.表1.2中列出了几种常用进位计数制数位的位权. 表1.1 十进制,二进制,八进制,十六进制数的常用表示方法十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000010101012A100011111101113B200102212110014C300113313110115D40100441411101

38、6E501015515111117F6011066161000020107011177_81000108_91001119_表1.2 十进制,二进制,八进制,十六进制数的位权数 位十进制权二进制权八进制权十六进制权S01=1001=201=801=160S110=1012=218=8116=161S2100=1024=2264=82256=162S31000=1038=23512=834096=163S410000=10416=244096=8465536=164Sn-110n-12n-18n-116n-11.3.3 不同进位计数制之间的转换不同进位计数制之间的转换,实质上是基数间的转换.一般

39、转换的原则是:如果两个有理数相等,则两数的整数部分和小数部分一定分别相等.因此,各数制之间进行转换时,通常对整数部分和小数部分分别进行转换,然后将其转换结果合并即可.1.非十进制数转换成十进制数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以下求和公式展开求和即可.即把二进制数(或八进制数,或十六进制数)写成2(或8或16)的各次幂之和的形式,然后计算其结果.例1.1 把下列二进制数转换成十进制数.(1) (110101)2 (2) (1101.101)2解:(1) (110101)2=1×25+1×24+0×23+1×22+0×21+1

40、×20 _=32+16+0+4+0+1=(53)10 _(2) (1101.101)2=1×23+1×22+0×21+1×20+l×2-1+0×22+l×23=8+4+0+1+0.5+0+0.125=(13.625)10 _例1.2 把下列八进制数转换成十进制数.(1) (305)8 (2) (456.124)8解:(1) (305)8=3×82+0×81+5×80=192+5=(197)10(2) (456.124)8=4×82+5×81+6×80+1&

41、#215;81+2×82+4×83=256+40+6+0.125+0.03125+0.0078125 = (302.1640625)10例1.3 把下列十六进制数转换成十进制数.(1) (2A4E)16 (2) (32CF.48)16解:(1) (2A4E)16=2×163+A×l62+4×161+E×l60=8192+2560+64+14=(10830)10(2) (32CF.48)16=3×163+2×162+C×l61+F×l60+4×161+8×162=12288+5

42、12+192+15+0.25+0.03125= (13007.28125)102. 十进制数转换成非十进制数把十进制数转换为二,八,十六进制数的方法是:整数部分转换采用"除R取余法"小数部分转换采用"乘R取整法".例1.4 将十进制数(125.6875)10转换为二进制数.整数部分125转换如下:2 1 2 5 余 数2 6 2 1 二进制整数低位2 3 1 02 1 5 12 7 12 3 12 1 10 1 二进制整数高位3.二,八,十六进制数之间的相互转换由于一位八(十六)进制数相当于三(四)位二进制数,因此,要将八(十六)进制数转换成二进制数时,

43、只需以小数点为界,向左或向右每一位八(十六)进制数用相应的三(四)位二进制数取代即可.如果不足三(四)位,可用零补足.反之,二进制数转换成相应的八(十六)进制数,只是上述方法的逆过程,即以小数点为界,向左或向右每三(四)位二进制数用相应的一位八(十六)进制数取代即可. 例1.7 将八进制数(714.431)8转换成二进制数.7 1 4 . 4 3 1111 001 100 100 011 001即 (714.431)10=(111001100.100011001)2.例1.8 将二进制数(11101110.00101011)2转换成八进制数.011 101 110 . 001 010 1103

44、 5 6 1 2 6即 (11101110.00101011)2=(356.126)8.例1.9 将十六进制数(1AC0.6D)16转换成相应的二进制数.l A C 0 . 6 D0001 1010 1100 0000 . 0110 1101即 (lAC0.6D)16=(1101011000000.01101101)2.例1.10 将二进制数(10111100101.00011001101)2转换成相应的十六进制数.0101 1110 0101 . 0001 1001 10105 E 5 . l 9 A即 (10111100101.00011001101)2=(5E5.19A)16 . 1.3

45、 .2 计算机中的数据与编码1 什么是数据数据是可由人工或自动化手段加以处理的那些事实,概念,场景和指示的表示形式,包括字符,符号,表格,声音,图形和图像等.数据可在物理介质上记录或传输,并通过外围设备被计算机接收,经过处理而得到结果.数据能被送入计算机加以处理,包括存储,传送,排序,归并,计算,转换,检索,制表和模拟等操作,以得到人们需要的结果.数据经过加工并赋予一定的意义后,便成为信息.计算机系统中的每一个操作,都是对数据进行某种处理,所以数据和程序一样,是软件工作的基本对象. 2 数据的单位计算机中数据的常用单位有位,字节和字.1).位(bit)计算机采用二进制.运算器运算的是二进制数,

46、控制器发出的各种指令也表示成二进制数,存储器中存放的数据和程序也是二进制数,在网络上进行数据通信时发送和接收的还是二进制数.显然,在计算机内部到处都是由0和1组成的数据流.计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位,简称为位(bit,比特).计算机中最直接,最基本的操作就是对二进制位的操作.一个二进制位可表示两种状态(0或1).两个二进制位可表示四种状态(00,01,10,11).位数越多,所表示的状态就越多.2).字节(Byte)为了表示人读数据中的所有字符(字母,数字以及各种专用符号,大约有256个),需要用7位或8位二进制数.因此,人们选定8位为一个字节(Byte)通常用B表示.1个字节由

47、8个二进制数位组成.字节是计算机中用来表示存储空间大小的最基本的容量单位.例如,计算机内存的存储容量,磁盘的存储容量等都是以字节为单位表示的.除用字节为单位表示存储容量外,还可以用千字节(KB),兆字节(MB)以及千兆字节(GB)等表示存储容量.它们之间存在下列换算关系:lB=8bitlKB=210 B=l024BlMB=220 B=l024KBlGB=230 B=l024MB 3).字(word)字是由若干字节组成的(通常取字节的整数倍).字是计算机进行数据存储和数据处理的基本运算单位.字长是计算机性能的重要标志,它是一个计算机字所包含的二进制位的个数.不同档次的计算机有不同的字长.按字长可

48、以将计算机划分为8位机(如Apple,中华学习机),16位机(如286机),32位机(如386机,486机),64位机(奔腾系列微机或巨型机). 3 字符编码计算机中,对非数值的文字和其它符号进行处理时,要对文字和符号进行数字化处理,即用二进制编码来表示文字和符号.字符编码就是规定用怎样的二进制编码来表示文字和符号. 1).ASCII码在将用汇编语言或各种高级语言编写的程序输入到计算机中时,人与计算机通信所用的语言,已不再是一种纯数学语言了,而多为符号式语言.因此,需要对各种符号进行编码,以使计算机能识别,存储,传送和处理.最常见的符号信息是文字符号,所以字母,数字和各种符号都必须按约定的规则

49、用二进制编码才能在机器中表示.ASCII码有7位版本和8位版本两种.国际上通用的是7位版本.7位版本的ASCII码有128个元素,其中通用控制字符34个,阿拉伯数字10个,大,小写英文字母52个,各种标点符号和运算符号32个.7位版本ASCII码只需用7个二进制位(27=128).为了查阅方便,表1.4中列出了ASCII字符编码.表1.4 ASCII字符编码十六进制高位十六进制低位0000010100111001011101110000NULDELSP0Pp0001SOHDC1!1AQaq0010STXDC2"2BRbr0011ETXDC3#3CScs0100EOTDC4$4DTdt

50、0101ENQNAK%5EUeu0110ACKSYN&6FVfv0111BELETB'7GWgw1000BSCAN(8HXhx1001HTEM)9IYiy1010LFSUB*:JZjz1011VTESC+;Kk1100FFFS,Nn1111SIUS/O_oDEL当微型计算机上采用7位ASCII码作为机内码时,每个字节只占后7位,最高位恒为0.8位ASCII码需用8位二进制数进行编码.当最高位为0时,称为基本ASCII码(编码与7位ASCII码相同),当最高位为1时,形成扩充的ASCII码,它表示数的范围为128255,可表示128种字符.通常各个国家都把扩充的ASCII码作为自

51、己国家语言文字的代码.2).汉字编码我国用户在使用计算机进行信息处理时,一般都要用到汉字,因此,必须解决汉字的输入,输出以及汉字处理等一系列问题.当然,关键问题是要解决汉字编码的问题.由于汉字是象形文字,数目很多,常用汉字就有30005000个,加上汉字的形状和笔画多少差异极大,因此,不可能用少数几个确定的符号将汉字完全表示出来,或像英文那样将汉字拼写出来.每个汉字必须有它自己独特的编码.(1)信息交换用汉字编码字符集·基本集信息交换用汉字编码字符集· 基本集是我国于1980年制定的国家标准GB231280,代号为国标码,是国家规定的用于汉字信息交换使用的代码的依据. (

52、2)汉字的机内码汉字的机内码是供计算机系统内部进行存储,加工处理,传输统一使用的代码,又称为汉字内部码或汉字内码. (3)汉字的输入码(外码)汉字输入码是为了将汉字通过键盘输入计算机而设计的代码.汉字输入编码方案很多,其表示形式大多用字母,数字或符号. (4)汉字的字形码汉字字形码是汉字字库中存储的汉字字形的数字化信息,用于汉字的显示和打印. 1.4 多媒体计算机1.4.1多媒体的基本概念1 多媒体与多媒体技术我们所看到的报纸,杂志,电影,电视等都是以各自的媒体传播信息的,例如,报纸杂志是以文字,图形等作为媒体的;电影电视是以文字,声音,图形,图象作为媒体的.那么媒体在计算机中有两种含义,一种

53、是指用以存储信息的实体,例如磁盘,光盘等;另一种是指多媒体技术中的媒体,既信息载体,如文本,音频,视频,图形,图象,动画等.多媒体技术是计算机技术与视频,音频及通信等多种技术集成的产物;是利用计算机技术把各种信息媒体综合为一体化,使它们建立起逻辑关系,并对其进行加工处理的技术.2 多媒体技术的特性多媒体技术具有以下四种特性:多样性:是指计算机所能处理的信息从最初的数字,文字,图形已扩展到了音频和视频信息.其中视频信息的处理是多媒体技术的核心.集成性:是指将多媒体信息有机地组织在一起,综合地表达某个完整内容.交互性: 是指为人们提供多种交互控制功能,使人们方便地获取信息和使用信息.交互性是多媒体技术的关键特征.实时性: 多媒体技术需要同时处理声音,文字,图象等多种信息,其中音频和视频信息是要求实时处理的.当然,需要实时处理操作系统的支持.1.4.2 多媒体计算机系统多媒体计算机系统是指能够对多媒体信息进行采集,编辑,存储,加工处理和输出的一种具有交互性的计算机系统.多媒体计算机系统由