[商务科技]1计算机基础概述.ppt

大学计算机基础 2011年9月 授课教师: 吴西燕 Email: Tel为什么要学习计算机基础？ v提高信息素养，是现代人具备的 基本技能，是获取知识的最有效方 式之一； v提高计算机应用能力，为后续课 程的学习及今后在各自专业中信息 技术的应用作知识准备。 本课程学习方法与考核 n如何获取这种能力，几点建议： n要注重能力的训练和培养：多动手独立操作，遇到问题 尽量独立解决； n不要拘泥于书本知识; n理论与实践相结合。 n考核方法：上机考试。（包括理论选择题和实践操 作题） n成绩评定：50%平时+50%期末 n学时安排：28/20 n从第5周起开始上机。 本课程学习方法与考核 Word大 作业 Excel 大作业 Power Point Access 大作业 综综合能 力测评测评 考勤（ 随机点 名） 101551055 50分的平时成绩如何评定 重要体现计算机能 力，其次体现学习 方法、还体现学习 态度 主要体现学 习态度 二、教学内容 n理论篇：计算机基础概论、硬件、软件、程 序设计基础（理工类）、数据库基础、多媒 体技术、网络基础、信息安全 n实践篇：常用软件操作 第一章 计算机基础概述 1.1 计算机的发展（了解） 1.2 信息技术与信息化社会（自学） 1.3 计算机的应用（了解） 1.4 计算机系统的组成（理解、重点掌握） 1.5 数制转换及运算（掌握） 1.6 数据在计算机中的表示（掌握） 1.1 计算机的发展 n近代计算机发展史 n手工 自动机械时代电气时代 n一代一代科学家成就了计算机的发展 n帕斯卡 (Blaise Pascal，1623-1662) 1642 法国物理学家 n莱布尼兹(G.N.Won Leibniz，1646-1716) 1673德国数学家 n查尔斯巴贝奇(Charles Babbage,1791- 1871) 1822、 1834英国数学家 n美国霍华德艾肯(Howard Aiken，1900- 1973) 1944 Mark I计算机 n图灵(Alan Mathison Turing, 1912-1954) n冯诺依曼(Johon Von Neumann，1903- 1957) 查尔斯.巴贝奇 1822年差分机 1834年分析机 近代计算机 1.差分机和分析机 三部分组成： (1)由许多轮子组成的保存数据的存储库； (2)运算装置； (3)能对操作顺序进行控制，并选择所需处理的 数据以及输出结果的装置。 计算机科学奠基人 英国科学家 阿兰.图灵 主要贡献： 建立图灵机模型，奠定了可计算理论的 基础 提出图灵测试，阐述了机器智能的概念 电子计算机之父： 美籍匈牙利数学家 冯.诺依曼 2. 阿兰.图灵和冯.诺依曼 美国计算机学会(ACM)1966年设立图灵奖 主要贡献： 与同事研制人类第二台计算机EDVAC “存储程序”概念 冯诺依曼计算机 奠定了现代计算机体系结构和工作原 理 1.1 计算机的发展 n世界上第一台电子计算机 ENIACENIAC :体积庞大重达30吨 :启动电力150000瓦 :含18800个电子管 :仅能保存80个字节 :服役期： 1946.21955.10 计算机的分代（采用的电子元件的不同） 时代年份器件软件应用 一 46-58电子管机器语言汇编语 言 科学计算 二58-64晶体管高级语 言数据处理工业控 制 三64-71集成电路操作系统文字处理图形处 理 四71年迄今 大规模集成电路数据库、网络等社会的各个领域 电子管 晶体管集成电路大规模集成电路 摩尔定律 计算机产业发展的第一定理 nMooresLaw，Intel公司创建人之一 戈登摩尔。 n 安装在硅芯片上的晶体管数目每隔18 个月就翻一番。芯片体积越来越小， 包含的晶体管数目越来越多，蚀刻线 宽越来越小；计算机的性能也因而越 来越高，同时价格越来越低。 n但有人提出，这种发展趋势最多只能 再持续10到15年的时间。 未来计算机的发展趋势 n五种发展趋向 （1）巨型化 （2）微型化 （3）多媒体化 （4）网络化 （5）智能化 n采用新的材料和元器件 n光子计算机 n生物计算机（分子计算机） n量子计算机 计算机的分类 n巨型机(supercomputer)也称为超级计算机 n小巨型机(minisupercomputer)是小型超级 计算机或称桌面型超级计算机 n大型主机(mainframe)或称大型计算机(覆盖 国内常说的大、中型机) n小型机(minicomputer或Minis) n工作站(workstation) n个人计算机(personal computer)就是平常 说的微机 计算机的特点 n运算速度快。 n运算精度高。 n具有记忆能力。 n具有逻辑判断能力。 n存储程序 1.3 计算机的应用 计算机在制造业中的 应用 1.CAD 2.CAM 3.CIMS(计算机集成 制造系统) 计算机在商业中的应 用 1.零售业 2.电子商务 计算机的应用 计算机在银行与证券 业中的应用 1.电子货币 2.ATM 3.网上银行 4.证券市场信息化 计算机在交通运输业 中的应用 1.交通监控系统 2.售票系统 3.全球卫星定位系统 4.地理信息系统 计算机的应用 计算机在医学中的应 用 .医学专家系统 .远程医疗系统 计算机在科学研究中 的应用 1.科技文献的存储与 检索 2.科学计算 3.计算机仿真 计算机在艺术与娱乐中的应用 n艺术家可以用计算机为工具来进行音乐、舞蹈 、美术、摄影、电影与电视等艺术创作，编制 计算机游戏软件等。 n人们可以在计算机上可以观看影视节目，可以 播放以MP3歌曲和音乐，运行游戏软件等。 1.4 计算机系统的组成 系统软件 应用软件 计算机系统分为：硬件+软件 硬 件 软 件 计算机硬件系统组成 计算机硬件包括主机和外设 主机 外设 输入设备 输出设备 外存设备 主机包括：运算器、控制器、 内存储器 外设包括：输入设备、输出设 备、外存储器 主机的核心部分-处理器(CPU) 处 理 器 控制器 运算器 控制整个计算机 所有部件的工作 执行算术运算 和逻辑运算 存储器 存储器是计算机存储数据和程序的存储单元集合， 每个存储单元由8位二进制位组成，可读写其中的数据。 存储器 存储器通常分为内存储器和外存储器 存放大量信息 的外存储器 信息交流中心 内存储器 存储器 每个存储单元由8位二进制位组成。 1KB=210B=1024B 1MB= 210KB= 1024KB 1GB= 210MB= 1024MB 1TB= 210GB= 1024GB 字节BYTE 7 6 5 4 3 2 1 0 位Bit 外设-输入设备和输出设备 常用输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、光笔、数字化仪等。 常用输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。 微机硬件系统与五大部件的对应关系 冯.诺依曼思想： 五大模块 程序与数据一样 存放在内存 二进制 计算机软件系统 软件是指程序、程序运行所需要的数据 以及开发、使用和维护这些程序所需要 的文档的集合。 操 统 作 系 语言处理程序 实用程序 应用软件 系统软件 用户 n计算机在启动之后，就一直在不断的进行 取指令与执行指令的操作。就像人的心脏 一样，一直不停的跳动。一旦停止执行指 令，计算机就死机了 取指令执行指令 计算机基本工作原理 指令和程序的概念 n指令：计算机所能执行的基本操作命令， 由操作码和操作数两部分组成: n操作码 用于说明指令的操作类型。 n操作数 用于指明操作数（或操作数的位置） 操作码 操作数 n 程序：为完成某种工作所编排的指令序列（又 叫程序代码）。 计算机基本工作原理 计算机基本工作原理 操作码 操作数 数据传送指令 数据处理指令 程序控制指令 输入输出指令 其它指令 If Goto And Or CPU内存 I/O设备主机 对计算机的硬件进行管理等 指令 结构 分 类 操作码 要完成的操作类型或性质 操作数 操作的内容或所在的地址 计算机基本工作原理 1.指令的串行执行 一条指令的执行过程分为以下3步骤： 取指令 按照指令计数器中的地址，从内存储器中取出指令，并 送往指令寄存器。 分析指令 对指令寄存器中存放的指令进行分析，由译码器对操 作码进行译码，将指令的操作码转换成相应的控制电位信号，由地 址码确定操作数地址。 执行指令 由操作控制线路发出完成该操作所需要的一系列控制 信息，去完成该指令所要求的操作。 一条指令执行完成，指令计数器加1 或将转移地址码送入程序计数器 ，然后回到。 演示：计算机基本工作原理 计算机基本工作原理 指令的串行执行是当执行指令的三个部件依次全部完成后，才开 始下一条指令的执行，在此过程中在执行某功能部件时，其他两个 功能部件是不工作的。 2.指令的并行执行 指令的并行执行就是使这三个功能部件并行工作，则可提高计算 机执行指令的速度，现在的计算机一般采用流水线技术。 则有三条指令的并行执行的理论速度是串行执行的3倍 计算机系统的组成 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：显示器、打印机 外 存：软、硬盘、光盘、闪存 网络设备：网卡、调制解调器等 计 算 机 系 统 软件 外部设备 系统软件 应用软件 硬件 运算器 寄存器 控制器 主机 内存 CPU 随机存储器(RAM) 只读存储器(ROM) 高速缓冲存储器(cache) 操作系统：Windows、Unix、Linux 语言处理程序：C、Pascal、VB等 实用程序：诊断程序、排错程序等 办公软件包、音视频播放软件, 图书管理软件，财务管理软件 1.5 数制转换及运算 十进制 n 基数是10 ，10个数字符号： 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9 n 进位规则：逢十进一 n 各位的权： 103102101100.10-110-210-3. 例如： 213.28 进位计数制 n基数 在进位计数制中，用一组数字符号来表示 数值，这一组数字符号的个数就称为基数。 基数是多少，即称为多少进制。 n进位规则和位权 n 进位规则: 逢N进一 （N为基数） n 位权 : 处在某一位上的 “ 1 ” 所表示的数 值的大小 二进制 n 基数为 2，有两个数字符号： 0、 1 n 进位规则：逢二进一 n 各位的权： 23 22 21 20.2-12-22-3 或：64 32 16 8 4 2 1.1/2 1/4 1/8 1/16 例：1101.101 相当于十进制的 13.625 方法：按权展开求和 例如： (1011.101)2 =123+ 022 + 121 + 120 + 12-1 + 02-2 + 12-3 = 8 +0+ 2 + 1 + 0.5 +0+ 0.125 = 11.625 练习： (1101.011)2=? (10000111)2=? 二进制转换成十进制 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 11 17 2 3 6 7 10 11 14 15 18 19 22 23 26 30 31 15 14 11 4 5 6 7 12 13 14 15 20 21 22 23 28 29 30 31 15 21 8 9 10 11 12 13 14 15 24 25 26 27 28 29 30 31 12 26 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 23 18 猜数游戏 1 0 0 0 1 0. 十进制转换成二进制 整数转换 ：除 2 取倒余 小数转换：乘 2 取整 例：（34.375）10 (100010.011)2 整数部分： 2 34 取余数 0 2 17 取余数 1 2 8 取余数 0 2 4 取余数 0 2 2 取余数 0 2 1 取余数 1 0 十进制转换成二进制 小数部分：（乘 2 取整） 0.375 2 .750 取整数 0 2 1.50 取整数 1 2 1.00 取整数 1 最后合并成一个完整的二进制数： 100010.011 （34.375）10=(100010.011)2 如何记高低位？最先取出的靠着小数点 .0 1 1 十六进制数 十六进制数 基数为16，有16个数字符号： 0、1、2、3、4 、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F 进位规则：逢十六进一 各位的权： 163162161160.16-116-216-3. 例：3AD.C2 二进制与十六进制的转换 二进制 十六进制： 以小数点为界，向左、向右，每 4 位为 一节，转换为相应的十六进制。 1100 1010 . 0010 1011 B 1100 1010 . 0010 1011 C A . 2 B H 说明：十六进制转二进制则反过来进行 几种数制的表示方法 不同数制的表示方法 二进制数： （1001）2 或 1001 B 十进制数： （1001）10 或 1001 D（D可以省略） 十六进制数： （1001）16 或 1001 H 例如：01011101B、(11011110) 2 都表示二进制数 928、345D、101 都表示十进制数 9A8H、345H、101H 都表示十六进制数 数据的单位 n基本单位： n位（bit）：1 位二进制数 （最小数据存储单位） n字节（Byte）： 8 bit （数据存取基本单位） 字节（Byte 简写为 B ） n字长（Word）：X*Byte （数据处理的长度单位） 字长是CPU的主要技术指标之一，指的是CPU一次能并行处理的二 进制位数，字长总是8的整数倍，通常PC机的字长为8位、16位（早 期），32位，64位 n扩充单位及单位之间的换算： 如：1KB= 210 B= 1024B 如：1MB= 210 KB= 1024KB 如：1GB= 210 MB= 1024MB 如：1TB= 210 GB= 1024GB 进 位 计 数 制 n十 进 制 、 二 进 制 和 十 六 进 制 数 对 比 表 十进制 二进制 十六进制 000000000000 010000000101 020000001002 030000001103 040000010004 050000010105 060000011006 070000011107 080000100008 090000100109 10000010100A 11000010110B 12000011000C 160001000010 二进制数的算术运算 加：逢二进一 减：借一当二 1 + 1 - 10 10 + 1 - 11 11 + 1 - 100 110 - 1 - 1 01 基本规则：逢二进一 0+0=0，0+1=1，1+0=1，1+1=10 算术运算规则 0 0 1 1 +0 +1 +0 +1 （加法） 0 1 1 10 （向高位进位） 0 0 1 1 -0 -1 -0 -1 （减法） 0 1 1 0 （向高位借位） 逻辑运算规则 0 0 1 1 0 1 0 1 （或运算） 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 （与运算） 0 0 0 1 非运算即为取反：0取反后是1，1取反后是0。 1.6 数据在计算机中的表示 数值型数据在计算机中的表示 字符型数据在计算机中的表示 西文字符在计算机中的表示 中文字符在计算机中的表示 机器数与真值 （1）机器数（有符号位的二进制数） 数值在计算机中的二进制表示形式称为机器数，在 计算机内用最高位来表示数的符号，0表示正、1表 示负，其他位表示数值。若一个数占8位，则X和Y 的带符号数表示形式为： X=+（0010010）2 （00010010）2 Y= -（0010010）2 （10010010）2 （2）真值（带符号的十进制数） 由于符号位占据一位，所以机器数的形式值不等于 真正的数值。如（10010010）2，由于最高位为1， 所以其真正数值不是146，而是-18。 （3）无符号数：计算机字长的所有二进制位都用来 表示其数值。 原码、反码和补码 为了简化计算机对机器数的算术运算，提 高运算速度。就出现了各种编码方法。最常用 的有原码、反码和补码。 正数原码= 正数反码= 正数补码=正数的机器数 负数原码=负数的机器数 负数反码=符号位不变，其余位取反 负数补码= 负数反码+1 如：-1反=11111110 -1补=11111111 补码的设计目的是： n使减法运算转换为加法运算,进一步简化计算机中运算器的线路 设计，所有这些转换都是在计算机的最底层进行的。 n使符号位能与有效值部分一起参加运算,从而简化运算规则。两 个用补码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则 进位被舍弃。 例如： ( 1 ) - ( 1 ) =( 1 ) + ( -1 ) = (00000001)原+ (10000001)原-原码计算 = (10000010)原= -2 计算结果错误 ( 1 ) - ( 1 ) =( 1 ) + ( -1 ) = (00000001)补+ (11111111)补-补码计算 = (00000000)补= 0 计算结果正确 二进制编码的十进制数-BCD码 n计算机内部都是用二进制数来表示数据的，除了用上述方法将 十进制数转换二进制数之外，还可以用二进制数对十进制数的 10个数码进行编码（称为二进制编码的十进制数，也称BCD 码）。 n编码的方法有多种，常用的是8421BCD码 比如：（78）10 =（1001110）2 =（0111 1000）BCD 一个十进制数的二进制编码和其BCD码的区别： n 一个十进制数的二进制编码是对十进制数值编码 n BCD码是对构成十进制数的每个数码进行二进制编码。 西文字符在计算机中的表示 n广泛使用的西文字符编码方式是ASCII、ANSI、 EBCDIC和Unicode。其中ASCII（美国国家信息交换 标准码）是使用最广泛的字符编码方案。 n标准的ASCII编码使用7个二进制位来表示27个符号 （128个符号），包括英文大小写字母、特殊控制 字符、数字和标点符号。通常用一个表来给出 ASCII编码，如教材P31中的表1-6所示。 ASCII码 常用字符有128个，编码从0到127。 控制字符：032；普通字符：94个(21H7EH)。 每个字符占一个字节，7位，最高位为0。 字符范围 十六进制十进制 空格20H32 0930H39H4857 AZ41H5AH6590 az61H7AH97122 中文字符在计算机中的表示 在我国使用的计算机都离不开对汉字信息的处 理。然而，汉字信息的输入、输出比处理西文信息 要复杂得多。需要用到的编码有输入码、国标码、 机内码和字形码等。 （1）输入码 用户输入的不是汉字本身，而是汉字代码，统 称输入码（或外码）。输入码就是与某种汉字编码 方案相应的汉字代码。常用的汉字输入码有拼音、 五笔、自然码等。这些输入码，都是用户利用键盘 进行汉字输入的一种代码。 中文字符在计算机中的表示 （2）汉字国标交换码 n1981年我国制定了国家标准汉字交换码（又称国标码），共 收录了汉字7445个。 n国标码规定每个汉字、图形符号都用两个字节表示，每个字 节只使用低七位编码。 n国标GB231280规定，所有的汉字及符号分配在一个94行、 94列的表格中，表格的每一行称为一个“区”，编号为01区 到94区；每一列称为一个“位”，编号为01位到94位。表格 中的每一个汉字和符号所在的区号和位号组合在一起形成的 四位数字就是它的“区位码”。 n汉字区位码并不等于汉字国标码，它们之间的关系可用以下 公式表示： （区位码的十六进制表示）2020H国标码(两位两位相加) 国标(区位码) ：94区94位的方阵 1 194 16 15 55 56 87 88 94 图形符号区(全角)（682个） 一级常用汉