计算机应用基础重庆大学出版社第1章.pptx

计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 1 第第1 1章章 计算机基础知识及系统组成计算机基础知识及系统组成 l数制及不同进制数的转换 l 计算机中数的表示 l 计算机的指令与程序设计语言 l 计算机系统的组成及工作原理 l 多媒体计算机系统 l平板电脑系统 本章重点：本章重点： 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 2 1.1 1.1 计算机的发展及特点计算机的发展及特点 1.1.1 计算机的发展 l 传统计传统计 算机的发发展历历史 l 微型计计算机的发发展历历史 第1代微型计计算机：PC机时时代 第2代微型计计算机：286机时时代 第3代微型计计算机：386机时时代 第4代微型计计算机：486机时时代 第5代微型计计算机：Pentium机时时代 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 3 1.1.2 计算机的新技术 1）高性能计算机 2）嵌入式计算机 3）云计算 4）物联网技术 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 4 1.1.3 计算机的特点 l 运算速度快，计算精度高 l 存储容量大，记忆功能强 l 具有逻辑判断能力 l 运算自动化 l 计算机是人类忠实的朋友 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 5 1. 计算机的分类及应用领域 1.2.1 计算机的分类 l 服务器 l 工作站 l 台式机 l 便携机 l 手持机 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 6 l 科学计算 l 事务处理 l 过程控制 l电子商务 l人工智能 l辅助工程 l网络通信 l家庭娱乐 1.2.2 计算机的应用领域 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 7 1.3.1 1.3.1 进位计数制 所谓进位计数制就是将一组固定的数 字符号按序排列成数位，并遵照一套统一 的规则，由低位向高位进位的计数方式来 表示数值的方法。 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 8 数制：数的表示规则就称为数制。 基数R:一个计数制所包含的数字符号的个数称为该数制的基 数，用R表示。 位值值(权权)：数制中每一固定的位置对应的单位值称为“ 权 ” 。 数值值的按权权展开：任一R进制数都可以表示为各位数码本身的 值与其权的乘积之和。即 (ana1a0.a-1a-m)r =anrn+a0 r0+a-1 r-1+a-m r-m 式中的ai为该为该 数制采用的基本数符，ri是权权，r是基数， 不同的基数，表示不同的进进制数。 例 (333.33)10=310231013100310-1310-2 =3003033/103/100 (1011)2123022121120 1.3.1 进位计数制 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 9 1）二进制的优越性 l 技术可行性 l 运算简单性 l 吻合逻辑性 1.3.2 二进制数及运算 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 10 2）二进制数的算术运算 l 加法运算 2个二进制数相加时，要注意“逢二进一”的规 则，并且每一位最多有3个数：本位的被加数、 加数和来自低位的进位数。 加法运算法则： 00=0 01=10=1 11=10 (逢二进一) 例.(11000011)2(100101)2 = (11101000)2 1.3.2 二进制数及运算 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 11 l 减法运算 两个二进制数相减时，要注意“借一作二”的规则 ，并且，每一位最多有三个数：本位的被减 数、减数和向高位的借位数。 减法运算法则： 00=11=0 10=1 01=1 (借一作二) 例. (1100 0011)2(10 1101)2 = (1001 0110)2 1.3.2 二进制数及运算 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 12 l乘法运算 乘法运算法则： 00=0 01=10=0 11=1 例. (1110)2(1101)2 = (1011 0110)2 l除法运算 除法运算法则： 01=0 (10无意义) 11=1 例. (100110)2(110)2 = (110)2 （10)余数 1.3.2 二进制数及运算 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 13 3）二进制数的逻辑运算 l 逻辑加运算（或运算） l 逻辑加运算 （与运算） l 逻辑非运算 （非运算） 1.3.2 二进制数及运算 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 14 l 二进制数转换成十进制数 二进制数转换成十进制数，只须将二进制数按各数 位的权展开，直接求和计算出值就可以了。 例.将二进制数（1101）2和（10101）2转换成十进制数。 解：（1101）2123122021120 =8401 =13 （10101）2124122120 1641 = 21 1.3.3 二进制数与十进制数的转换 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 15 l 十进制数转换成二进制数 十进制数转换成二进制数时，对整数部分和小数 部分，分别进行转换，然后再组合起来。 (1) 十进制整数转换成二进制整数 采用“除2取余”法。 (2) 十进制小数转换成二进制小数 采用“乘2取整”法。 1.3.3 二进制数与十进制数的转换 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 16 l 一位十六进制数恰好相当于4位二进制数。把二进 制数转换成十六进制数，只须将二进制数从低位开 始，向左每4位一组分组，末尾一组若不够4位用0 补足，然后把每一组二进制数用1位十六进制数表 示。 例. 将二进制数（111010）2 和（11010111.1011）2 转换成十六进制数。 解：（111010）2（0011 1010）（3A）16 （11010111.1011）2(1101 0111 .1011)（D7 . B）16 1.3.4 二进制数与十六进制数的转换 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 17 l要把十六进制数转换成二进制数，只须将每 一位十六进制数用4位二进制数表示。 例. 将十六进制数（3E）16和（128.9）16转 换成二进制数。 解： （3E）16（0011 1110）2（111110）2 （128.9）16（0010 0110 1000 . 1001）2 （1001101000 . 1001）2 1.3.4 二进制数与十六进制数的转换 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 18 1.4.1 1.4.1 计算机中信息的存储单位 l 位（Bit） 位代表一个二进制数码0或1，是 计算机存储处理信息的最基本的单位。 l 字节（Byte） 一个字节由8个位组成，它表示 作为一个完整处理单位的8个二进制数码。 l 字（Word） 16个位为一个字，它代表计算机 处理指令或数据的二进制数位数，是计算机进行 数据存储和数据处理的运算单位。 1.4 计算机中数的表示计算机中数的表示 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 19 1.4.2 数值数据的表示 l 无符号整数的表示 无符号的整数为正整数，用n位二进制数表示为 ： N 所以，N的取值范围为： 0 N （2n1） 。 l 正负号的表示 在计算机中，数的正负号用符号位表示。通常 把数值数据的最高位作为符号位，0表示正号， 该数为正数；1表示负号，该数为负数。 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 20 1.4.3 字符数据的表示 lASCII编码 计算机使用的标准编码是ASCII编码。 ASCII编码是由美国国家标准委员会制订的美国国家信 息交换标准代码，它使用一个字节的低7位（高位为0 ）来表示一个字符，共能表示128种国际上通用的英文字 母、数字和符号 l 汉字编码 1981年，我国颁布了国家标准信息交换 用汉字编码字符集（GB 231280）。该字符集中选 出了6 763个常用汉字，再加上682个汉语拼音字母、数 字以及其他符号，并为这些汉字符号分配了标准代码， 称为汉字交换码或国标码。在计算机内，规定每个汉字 符号的机内码用两个字节表示，表示汉字符号的每个字 节的最高位为1，其余低7位表示汉字符号编码信息。 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 21 1.4.4 其他形式数据的表示 l 图形、图像、声音等多种媒体信息也是计算机中 常用的数据，它们的存储也和其他数字信息一样都 是用二进制代码表示。 l 当把图像分解成若干列若干行的一系列像点，每 个像点用若干个二进制位表示时，我们就把这幅图 像数字化了。 l 声音是一种连续变化的模拟量，我们可以通过“模/ 数”转换器对声音信号按固定的时间间隔进行采样， 把它变成数字量。声音一旦变成了数字形式，就可 把声音存储在计算机中进行播放、加工和传输。 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 22 1.5.1 指令与指令系统 l 人们把要解决具体问题的意图用一系列指令来表 达，这些指令序列就是程序。当程序输入计算机 后，计算机就能按照程序的规定，有条不紊地进 行计算和处理，完成一项项任务。 l 指令通常由操作码和操作数两部分组成。指令操 作码表示计算机执行的基本操作，指令操作数表 示该指令操作的对象，通常是运算的数值或数值 存放的地址。 1.5 计算机的指令与程序设计语言 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 23 l 机器语言 l 汇编语 言 l 高级语言 l 高级语言设计的程序称为高级语言源程序，该 源程序不能直接被计算机理解执行，必须经过 翻 译后才能执行。通常有两种执行方式： 1.5.2 程序设计语言 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 24 1) 编译方式 编译程序便整个地把源程序翻译成机器语言目标 程序，然后，计算机执行该目标程序，得到计算 结果（如图1.2） 。 编译 执行 图 12 编译执行方式 编译程序 高级语言 源程序 机器语言 目标程序 计算 结果 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 25 2) 解释方式 事先设计好一个能识别解释高级语言源程 序的，称为解释程序的语言处理程序，存储在计 算机中。当高级语言源程序输入计算机后，解释 程序便逐句翻译解释，翻译一句，执行一句，直 至计算结束（如图1.3）。 解释并执行 图 13 解释执行方式 解释程序 高级语 言 源程序 计算 结果 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 26 1.6.1 计算机硬件系统 控制器 中央处理器运算器 (CPU ) 寄存器 主机 随机存储器(RAM) 存储器 只读存储器(ROM) 输入设备 计算机 硬件系统 外部设备输出设备磁带 软盘 外存储器磁盘 硬盘 光盘 输入/输出接口 总线 图1.5 计算机硬件系统主要由微处理器（CPU）、存储器、 输入设备、输出设备和连接沟通各部件之间传送信息 的总线组成（如图1.5）. 1.6 计算机系统的组成及工作原理 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 27 处理器是计算机硬件系统的核心，简称CPU 。它主要包括： l 控制器 l 运算器 l 寄存器 1） 处理机 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 28 存储器是专门用来存放程序和数据的部件。 按其功能的不同，存储器又分为内存储器和 外存储器两类： l 内部存储器 l 外部存储器 2） 存储器 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 29 输入设备是人们向计算机输入程序和数据的一 类设备 。目前，常见的微机输入设备有： l 键盘 l 鼠标 l 光笔、扫描仪、数码相机、语音输入装置等 3） 输入设备 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 30 输出设备是计算机向人们输出结果的一类 设备。目前，常见的微机输出设备有： l 显示器 l 打印机 l 绘图仪 、语音输出装置等 4） 输出设备 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 31 每台微机的主机箱内部都有一块较大的电路板， 称为主板。微机的处理器芯片（CPU）、内存储 5） 主板与总线 器芯片（俗称内 存条）、软盘和 硬盘等输入输出 设备接口以及其 它各种电子元器 件都是安装在主 板上的，如图1.9 图1.9 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 32 为了实现CPU、存储器、与外部输入输出设 备的沟通连接，微机系统采用了总线结 构。所 谓总线 （BUS）是指能为多个功能部件服务的 一组信息传送线，是实现CPU、存储器、与外 部输入输出接口之间相互传送信息的公共通 路。按功能不同，微机的总线又可分为三类： l地址总线 l数据总线 l控制总线 5） 主板与总线 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 33 1.6.2 计算机软件系统 计算机软件系统通常可分为系统软件和应用软件 两大类（如图1.10所示）。 图1.10 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 34 操作系统是计算机中最基本、最重要的系统软件， 它控制和管理整个计算机系统中的硬件和软件资源 ，合理地组织计算机的工作流程，向用户提供操作 使用计算机的各种命令。按照资源管理的观点，人 们又把操作系统的功能分为 ： l 处理器管理 l 存储器管理 l 设备管理 l 文件管理 l 作业管理 目前，微机上使用的典型操作系统主要有： lDOS操作系统 lWindows操作系统 lUNIX操作系统 lLinux操作系统 1.6.3 计算机操作系统 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 35 计算机的工作原理是：人们把预先编写好的 程序和数据通过输入设备输入到计算机的内存 中，一旦程序执行时，计算机控制器就自动从 内存中逐条取出指令，对指令进行译码，然后 按指令的要求指挥控制系统硬件、软件各部分 协调工作，直到完成一项任务。这种存储程序 式的工作原理称为“冯诺依曼原理”。 1.6.4 计算机的工作原理及性能指标 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 36 计算机系统的性能指标主要有： l 字长 l 速度 l 容量 l 带宽 l可靠性 1.6.4 计算机的工作原理及性能指标 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 37 1.7 多媒体计算机系统简介 1.7.1 什么是多媒体计算机 多媒体计算机（MPC）是指能够处理文字、 声音、图形、图像、动画等多种媒体信息的 计算机系统。 多媒体计算机的特性 l多样性 处理信息形式的多样性 l集成性 多媒体技术的集成性 l交互性 人与多媒体计算机的交互性 计算机应用基础 （第1章） 出版社 科技分社 38 1.7.2 多媒体计算机系统的构成 l多媒体硬件系统 l多媒